螺旋上升模式在開源硬件項目教學中的應用

任昕

摘要：開源硬件項目設計是普通高中信息技術課程中選擇性必修模塊6的內容，部分學校會借助校本課程的形式開設本模塊的內容。在課程實施過程中，由于課時等因素的限制，容易出現課程教學安排缺乏系統性和連貫性的問題，從而不利于核心素養的落實。本文探討了在課程的過渡階段，如何結合螺旋上升課程理念，讓開源硬件項目學習活動得到有效開展。

關鍵詞：開源硬件項目教學;螺旋上升模式;項目學習

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）13-0043-03

開源硬件項目設計是普通高中信息技術課程中選擇性必修模塊6的內容，課標中對本模塊的學習要求是，學生能夠搜索并利用開源硬件及相關資料，體驗作品的創意、設計、制作、測試、運行的完整過程，初步形成以信息技術學科方法觀察事物和求解問題的能力，提升計算思維與創新能力。

● 開源硬件項目教學的常規流程安排

開源硬件項目的教學，倡導結合STEAM教育理念開展項目學習，讓學生在合作探究學習中，體驗創造、創新的樂趣，形成利用信息技術解決問題的意識。教師在實際開展開源硬件項目時，通常會先安排部分課時幫助學生了解開源硬件的基礎知識和項目的基本流程，學習開源硬件的功能和特征，然后形成小組的項目方案，最后完成一個綜合性的開源硬件項目作品。

在初步了解階段和自主探究完成項目作品之間，需要有一個過渡階段來幫助學生更牢固地掌握開源硬件項目相關的知識和技能，積累開源硬件項目的經驗，訓練學生運用信息技術解決問題的思維和能力，從而助力學生更好地獨立完成后續的綜合性項目。

過渡階段的學習有著承前啟后的作用，教師需要思考如何優化這一階段的教學安排與設計，使其更適于項目學習的開展，從而更好地落實學科的核心素養。

● 課程過渡階段的項目學習實施存在的問題

項目學習是指學生在教師引導下發現問題，以解決問題為導向開展方案設計、新知學習、實踐探索，具有創新特質的學習活動。處于過渡階段的項目學習，在實施過程中如果安排不合理，容易凸顯一些問題。

1.變成“演示—模仿”課

處于這一過渡階段的教學，常受限于課時安排，教師為了追求教學內容的完成度，很容易將其變成傳統的“演示—模仿”課，這種方式無法有效培養學生的問題解決能力，也不利于學生高質量完成后續的綜合性項目。

2.不同項目之間缺乏連貫性

項目學習活動通常圍繞問題解決的過程展開，需要一定的時間跨度。如果為了幫助學生掌握相關的知識和技能，而在過渡階段設計多個無關聯的項目學習活動，既不符合課時有限的實際情況，也使得前后的學習活動缺少銜接。

3.相關知識的學習缺少遞進性

如果前后的項目學習活動相互脫節，那么項目中問題解決所需的知識之間也會缺少遞進性，這不利于學生充分地理解所學知識和運用所學知識解決問題。

因此，需要一種主題需求連貫，同時可以將典型的知識和技能涵蓋在內的項目學習活動，作為這一過渡階段的學習依托。

● 基于螺旋上升模式的項目學習

螺旋式課程理念由美國教育學家和心理學家布魯納提出，該理念強調學習應該是一種反復的過程，通過合理的教學安排，讓學生在逐漸復雜化的問題情境中運用所學知識，達到不斷深入理解知識技能和牢固掌握知識技能的目的。

將螺旋式課程理念運用到項目學習活動的設計中，可以解決幾個獨立項目間缺乏連貫性的問題。在不同的項目學習中反復出現特定的教學內容，通過重復讓學生對學科的重點內容不斷熟悉與拓展，從而讓學生的項目進展具有遞進性。[1]教師也不用把過多的精力放在講授上，學生當下的學習都是建立在上一次的學習基礎上，教師可以把精力集中在引導學生解決認知沖突問題上。

綜上所述，在過渡階段設計基于螺旋上升模式的項目學習，需要遵循以下原則：

①項目主題連貫。項目的主題應保持連貫，項目之間的銜接要體現問題解決的迭代性。

②梳理知識點和技能點。相關知識和技能要反復出現在不同的項目中，因此需要先對學科教學的內容整體把握，在此基礎上再開始項目的編排。

③項目的編排體現遞進性。每一階段的項目要建立在上一個項目的基礎之上，以知識點的漸進為原則精心設計項目，難易程度要體現螺旋式上升特點，即在整體概念的把握中，從簡單的階段到復雜的階段反復迭代，前一階段是后一階段的基礎，后一階段是前一階段的延伸和發展。[2]

● 基于螺旋上升模式的項目學習案例

項目主題：多功能風扇。

課時數：2～3課時。

學情分析：學生在前期的學習中，已經初步了解了開源硬件的發展背景、開源硬件項目的一般流程以及開源硬件的相關開發環境。

項目學習目標：掌握開源硬件項目相關的基本硬件知識，能根據需求連接硬件，進行程序的編寫，實現相應的功能。

項目遞進主線：通過風扇功能不斷升級與豐富，串接起四個小項目，涉及的能力要求也不斷提高（如下圖）。

項目具體內容安排如下頁表所示，隨著項目功能的不斷豐富，問題解決的難度在提升，涉及的硬件知識在不斷疊加，程序設計的復雜程度也在提升。

學習效果評價：

第一，在課時有限的情況下，基于螺旋上升模式設計項目活動，有助于學生積累項目迭代設計的過程經驗。后一個項目依托前一個項目進行升級，前一個項目用到的硬件和程序結構，在后一個項目會被用于解決類似的問題，學生利用知識和技能去解決問題的過程具有連貫性和整體性。

第二，項目中涵蓋的基礎知識和技能具有典型性，是學生在后續的綜合性項目中會普遍用到的知識和技能。同時，項目的復雜程度也控制在學生可以在2～3課時內能完成的程度，更深層次的探究可以留待學生在后續的時間跨度較長的綜合性項目中進行。

● 小結

項目學習在日常教學中的落地會遇到各類現實條件的挑戰，需要結合各校的課時安排和學生的學情，選擇合適的方式和策略，因地制宜地調整。不變的宗旨是讓學生對學習過程感到有意義，立足于培養學生的核心素養，著眼于提升學生的問題解決能力。

參考文獻：

[1]郁婷婷.螺旋教學模式在項目教學中的實踐教學體系構建探析——以高職基礎會計課程為例[J].經濟師，2016（12）：200-201.

[2]袁建新.“項目化螺旋層遞教學法”的創新機理與實踐效果[J].上海城市管理職業技術學院學報，2008（02）：61-63.

本文系南京市中小學教學研究2019年度第十三期重點課題的研究成果之一（課題編號：2019NJJK13—Z01，課題名稱“高中信息技術項目教學中的項目開發與實踐研究”）。