面向學科核心素養的高中信息技術項目化教學實踐

周新 楊程佳

摘要：作者通過創設真實場景，以“制作智慧水質監測船”為例，引導學生分析項目、自主探究、主動思考，從項目的分解、分工到項目的抽象、建模和算法表示，再到最終完成項目、生成作品，使學生在解決實際問題的過程中實現信息技術核心素養的提升。

關鍵詞：項目創設；信息素養;數字化學習與創新;知識遷移

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）09-0046-03

在人工智能、大數據、物聯網等飛速發展的背景下，教育的數字化轉型已是必然，全面提升學生數字化素養與相應技能是教育數字化轉型面臨的新任務與新挑戰。信息技術作為一門國家課程，把從四個維度培養學生的信息技術核心素養作為主要目標，培養具有高品質數字素養的人才。

信息技術課堂項目化教學現狀

課堂中雖然有具體任務，但缺少促進學生思維拓展的層層遞進的銜接，無法充分引導學生自主探究、主動思考并利用數字化的創新手段來解決問題，缺少落實到具體課程的針對學生信息技術核心素養提升的量化評價標準。

項目化教學中提升信息核心素養的途徑

在信息技術課堂項目化教學背景下，教師需注重數字化活動環境的創設，引導學生將真實生活經歷與課堂中所學習的知識建立起認知交匯的橋梁，引導學生在充分分析項目的基礎上，通過數字化的手段來解決問題，在任務完成的過程中，提升學生的信息素養。具體可從路徑展開：

①通過情境化的導入，促使學生積極建構項目所需要的學習背景和學習活動條件等數據和信息，促進信息技術素養中的信息意識有效形成與提升。

②從學生思維發展的角度設計項目活動，充分引導學生自主探索、深入思考，并形成解決問題的具體方案，以此有效促進學生實現數字創新能力的提升。

③在信息技術課堂中，在解決真實問題的過程中將發生抽象、分解、建模、算法設計等一系列思維活動，這些思維活動可有效培養學生的計算思維[1]，從而提升學生的學科核心素養。

④通過教師評價、學生評價、專家評價三位一體的項目評價，以及過程性評價與終結性評價，幫助學生多角度、全方位反思項目學習過程與項目學習成果。在此過程中，學生通過思考、分析、問題解決等等一系列過程逐漸形成信息責任感。

面向信息技術核心素養培養的項目式教學實踐

筆者以教育科學出版社出版的高中信息技術選擇性必修“初識人工智能”為例，基于教材，重構教學內容，以設計智慧水質監測船為本單元的大項目，將“功能設計”“硬件連接”“算法設計”和“代碼實現”作為子項目來展開，最后進行成果檢驗與評價，促進知識的有效遷移。

1.創設情境，引入項目，培養信息意識

在本環節，筆者通過播放緊扣生活的微視頻——“綠水青山就是金山銀山”創設具體情境，促使學生思考并嘗試以數據的形式呈現水質檢測中需要的具體指標以及相應的閥值，通過信息檢索的方式收集有關不同數據獲取中需要的不同檢測儀器與方式并進行匯報展示，以此促進學生思考微視頻中表達的核心觀點，引導學生探討微視頻中的核心問題——水質的高效精準監測。

在此基礎上引領學生分組展開頭腦風暴討論核心問題，抽象問題本質。在討論分析的過程中學生發現目前水質監測中存在的三個問題：一是污染源發現難，常規的設施設備無法抵達；二是污染物質檢測難，需要多設備分批次進行檢測，效率低下；三是污染源地理坐標的定位難，無法及時查清污染發生的精確地點。

通過以上導入環節，學生真切地感受到高效水質檢測在污染源檢測與排除中的重要性，從而水到渠成地引出“智慧水質監測船的設計與制作”這一項目，同時也提升了學生對信息的敏感度和對信息的判斷力，達到有效提升學生信息意識的目的。

2.項目分解與方案設計，提升數字化創新能力

本環節是項目化教學的重要環節，也是學生學科信息素養發展的重要環節。學生通過小組合作，探究分析項目需求并制訂相應的解決辦法。在此過程中，教師引導學生積極研討，針對引入環節分析的三個問題，制訂有效的解決方案，確定本項目需要實現的具體功能（如下圖）。

維果茨基指出，身體只有在特定的文化環境下，通過具身認知進行多感覺學習才能更好地培養學生的心智，抽象思維是外部動作的內化結果。據此理論，教師需要在課前根據學生已有的學習基礎和生活經驗，充分利用學校微科技基地的硬件與智慧教育平臺，提前整合適合學生學習的數字化學習資源與學習環境，以助力具體任務的有效完成，推動課堂教學的高效開展。

在學生分析項目、完成任務的過程中，教師需要引導他們使用數字化學習資源進行自主學習并主動獲取知識，以此培養學生使用數字化資源和工具的習慣，幫助學生學以致用，在實現創新設計、生成物化成果的過程中，創造性解決問題，從而提升數字化學習與創新能力，形成創新思維。

3.項目實施與創新驅動，提升計算思維能力

本環節是項目教學中的核心環節，也是計算思維提升中的重要一環。熊璋教授建議在計算思維培養過程中需要重點把握好相應環節：一是問題抽象與求解環節，教師需要做好綜合資源，幫助學生尋求合理算法；二是遷移應用環節，教師需要做好同類問題的解決，充分發揮計算思維的育人價值。[2]本項目根據熊璋教授提出的建議，在完成“智慧監水質測船”的制作中培養學生的計算思維。

（1）問題抽象與求解，實現項目的硬件連接與算法描述

該環節完成難度較高，對學生的學習能力要求也比較高，因此在教學中，教師應鼓勵學生充分開展小組探究活動，在互學互助的過程中借助數字化的學習資源等完成硬件連接，提升學生動手實踐能力，培養學生的學科核心素養與創造性勞動意識。

在算法設計環節，學生篩選網站并查找獲取正常水質的TDS、PH、濁度、溶氧度等數值，以信息檢索過程中獲得的數值作為本項目傳感器的閥值，而后嘗試使用順序、分支和循環三種基本控制結構設計算法，在編程中使用指令、算術和邏輯運算形成解決問題的方案，并多次進行軟、硬件聯調來測試是否達到預期的三大功能。在此環節中，學生的主體性得到充分發揮，教師作為項目的引導者、組織者、評價者以及問題的解決答疑者，引導學生理解算法實現的一般過程，掌握程序設計思維，并進行歸納總結。學生在實際問題解決過程中，計算思維得到有效提升。[3]

（2）多維評價，培養學生知識遷移應用的能力

在“智慧水質監測船”項目的制作過程中，強調從多個維度進行評價，注重知識遷移能力的培養，促成對如何將相應知識與技能應用于處理現實生活中其他問題的拓展思考。例如，教師可以引導學生將智慧水質監測船的主控板配合相應傳感器應用到學校智慧農場中，檢測水質、空氣、土壤等，通過對數據的加工處理，改善農場中動植物的生長環境，從而提升農作物的產量。本項目的具體評價方案如上表所示。

4.多元化評價方式，促進信息社會責任養成

本項目采用過程化、個性化的評價方式，鼓勵學生通過求證、討論和交流的方式提升知識運用遷移能力，從而構建自己的知識體系。同時，高度重視學生發現問題、解決問題、動手實踐的科技創新實踐能力，在項目的具體實現過程中培養學生的信息社會責任。

總結與反思

本項目緊扣生活實際，重構教學內容。教師通過微視頻讓學生發現水資源檢測中存在的問題，通過分析、交流、討論明確具體的需要解決的問題，從而水到渠成地引出本單元需要完成的項目。同時，教師引導學生以解決問題為導向開展方案設計、新知學習、實踐探索，有效地訓練學生問題抽象、分析、建模等計算思維能力，促進了學生信息技術核心素養的提升。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]熊璋，邵紅祥.重塑信息科技教育[J].中國信息技術教育，2020（01）：4-9.

[3]汪文才.高中信息技術課在培養學生信息素養方面存在的問題及其對策[J].中小學信息技術教育，2022（09）.