高中信息技術(shù)“12345”項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐探索

劉衍麗 山東省青島市西海岸新區(qū)教育和體育科學(xué)研究院

自《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》實(shí)施以來(lái)，筆者結(jié)合區(qū)域?qū)W科發(fā)展的實(shí)際，在高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中展開了“12345”項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)踐與探索，積累了優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目的教學(xué)案例，以期能夠?yàn)閰^(qū)域全學(xué)段學(xué)科發(fā)展提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

● “12345”項(xiàng)目化教學(xué)的含義及實(shí)施要領(lǐng)

1.圍繞一核—學(xué)科核心素養(yǎng)

提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是信息技術(shù)學(xué)科育人價(jià)值的最終體現(xiàn)，也是項(xiàng)目教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，這一思想必須根植在教師的內(nèi)心，貫穿項(xiàng)目教學(xué)始終。

2.立足雙基—學(xué)情與學(xué)習(xí)支架

項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開展必須基于學(xué)情，基于學(xué)習(xí)支架。

①基于學(xué)情精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和義務(wù)教育不同，經(jīng)過篩選后的高中學(xué)生素質(zhì)普遍較好，但受區(qū)域文化和招生政策等因素的影響，生源質(zhì)量往往存在一定的校際不均衡性，同一所學(xué)校內(nèi)因?yàn)檎猩悇e或選科組合不同，班級(jí)之間也會(huì)有明顯差異，所以，在做項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)教師要充分考慮學(xué)情，根據(jù)學(xué)生實(shí)際確定合適的項(xiàng)目主題，并對(duì)項(xiàng)目活動(dòng)任務(wù)等預(yù)做合理的分層。例如，在“理數(shù)據(jù) 謀校餐”項(xiàng)目（如圖1）中，以學(xué)生的一日三餐為主題，通過對(duì)本校餐廳交易人次和學(xué)生問卷數(shù)據(jù)的分析和可視化表達(dá)，指導(dǎo)學(xué)生在學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用的同時(shí)，有理有據(jù)地給餐廳提出改進(jìn)建議，學(xué)生參與度高、獲得感強(qiáng)。其中，數(shù)據(jù)可視化部分的不同類型圖表的呈現(xiàn)就是分層任務(wù)。

圖1

②基于支架真實(shí)性學(xué)習(xí)一方面，項(xiàng)目學(xué)習(xí)突出學(xué)生的主體性，在項(xiàng)目開展時(shí)學(xué)生必須圍繞活動(dòng)任務(wù)展開自主合作探究，所以學(xué)習(xí)支架的作用尤為重要，這就要求教師必須提供內(nèi)容豐富、形式多樣、科學(xué)合理的學(xué)習(xí)支架；另一方面，項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中更多的是“用什么，學(xué)什么”，知識(shí)點(diǎn)往往是零散的，因而需要教師提供清晰科學(xué)的學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)形成體系。例如，在“理數(shù)據(jù) 謀校餐”項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，需要根據(jù)活動(dòng)需求給學(xué)生提供豐富的支架材料，包括真實(shí)的餐廳交易數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析要用到的半成品程序、導(dǎo)學(xué)案、問卷以及分層任務(wù)需要的相關(guān)知識(shí)技能等。而所有這些，自主學(xué)習(xí)小助手會(huì)全程提供幫助（如圖2）。

圖2 包含各種支架材料的自主學(xué)習(xí)小助手界面

3.基于三真—真實(shí)情境、真實(shí)問題、真實(shí)生活

基于“三真”的項(xiàng)目化教學(xué)強(qiáng)調(diào)通過細(xì)致深入的研究和科學(xué)合理的規(guī)劃，結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活、學(xué)習(xí)實(shí)踐以及當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)發(fā)展，適度設(shè)置基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)任務(wù)、典型案例或研究性項(xiàng)目活動(dòng)，用貼近本區(qū)域甚至是本校學(xué)生生活的項(xiàng)目代替教材中原有孤立而相對(duì)陌生的案例，讓學(xué)生在真實(shí)的項(xiàng)目情境中解決真實(shí)的問題，從而建立起書本抽象知識(shí)與真實(shí)生活的關(guān)聯(lián)，消除理論知識(shí)與實(shí)際運(yùn)用之間的鴻溝，讓枯燥抽象的知識(shí)變得生動(dòng)形象、直觀易懂，在技術(shù)服務(wù)生活的同時(shí)全面落實(shí)立德樹人的教育理念。

例如，基于“三真”理念設(shè)計(jì)的“智慧校園由我開啟”項(xiàng)目共包括六個(gè)子項(xiàng)目，涵蓋高中信息技術(shù)教材必修1和必修2中所有和開源硬件相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。

子項(xiàng)目1：“感知室內(nèi)環(huán)境溫度”，對(duì)應(yīng)教材必修1的“數(shù)據(jù)采集”：利用溫度傳感器采集教室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，理解傳感器工作原理，體驗(yàn)傳感器采集數(shù)據(jù)的過程和數(shù)據(jù)變化。

子項(xiàng)目2：“我的智能花草澆灌系統(tǒng)”，對(duì)應(yīng)教材必修1的“算法的控制結(jié)構(gòu)”案例“智能農(nóng)業(yè)大棚”：利用傳感器（如濕度）監(jiān)測(cè)教室內(nèi)花草生長(zhǎng)環(huán)境狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作（如澆水），通過采集數(shù)據(jù)的值來(lái)控制硬件系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，來(lái)理解算法邏輯，掌握算法的if判斷分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的功能和用法。

子項(xiàng)目3：“理數(shù)據(jù)知環(huán)境促健康—Python大數(shù)據(jù)處理與可視化”，對(duì)應(yīng)教材必修1的“數(shù)據(jù)圖表呈現(xiàn)”和“數(shù)據(jù)可視化”：采集一段時(shí)間內(nèi)微機(jī)室里的溫度和空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，了解室內(nèi)空氣質(zhì)量與時(shí)間和天氣的相關(guān)性，理解數(shù)據(jù)分析的學(xué)科概念，理解天氣預(yù)報(bào)的原理和開窗通風(fēng)的重要性。使用Python的pandas和matplotlib模塊，編程分析以上采集到的大量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)根據(jù)需要繪制可視化圖形，從而發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)對(duì)象的變化規(guī)律并進(jìn)行預(yù)測(cè)和調(diào)控。讓學(xué)生真正意識(shí)到數(shù)據(jù)來(lái)源于生活、數(shù)據(jù)隨時(shí)隨地都在生成，體驗(yàn)用所學(xué)知識(shí)解決生活中真實(shí)問題的成就感。

子項(xiàng)目4：“智能校園之智能路燈、智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)”，對(duì)應(yīng)教材必修2的“傳感與控制（傳感器信息的獲?。保悍治鲂@生活中常見的情境與問題，設(shè)計(jì)智能燈具、智能風(fēng)扇等，感受體會(huì)一般的傳感與控制機(jī)制，合作探究Python智能校園系統(tǒng)程序的編寫，體驗(yàn)環(huán)境參數(shù)對(duì)硬件設(shè)備的智能控制等。

子項(xiàng)目5：“用計(jì)算機(jī)控制micro:bit的LED陣列的表情包”，對(duì)應(yīng)教材必修2的“傳感與控制（信息系統(tǒng)中的控制）”：通過編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和micro:bit主控板的互動(dòng)，根據(jù)串口窗口發(fā)出的指令控制LED陣列，顯示“笑臉”或“哭臉”等表情圖標(biāo)，并能靈活運(yùn)用不同的傳感器體驗(yàn)多樣化控制。

子項(xiàng)目6：“教室內(nèi)空氣質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)控系統(tǒng)”，對(duì)應(yīng)教材必修2第四章“信息系統(tǒng)的搭建實(shí)例”：以前幾個(gè)子項(xiàng)目的探究學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，完成對(duì)micro:bit主控板、擴(kuò)展板、空氣質(zhì)量傳感模塊、風(fēng)扇模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊等系列開源硬件的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)Easy ioT和智能終端手機(jī)之間進(jìn)行信息互通。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過搭建一個(gè)具體的信息系統(tǒng)，深化理解信息系統(tǒng)的組成與應(yīng)用、傳感與控制、信息系統(tǒng)搭建等內(nèi)容，學(xué)會(huì)對(duì)信息系統(tǒng)搭建做可行性分析，并能進(jìn)行項(xiàng)目報(bào)告的撰寫。

校園里的路燈定時(shí)開關(guān)有時(shí)會(huì)造成能源浪費(fèi)，有時(shí)又會(huì)帶來(lái)不便，如何根據(jù)光線強(qiáng)弱進(jìn)行智能控制？教室里的溫度忽高忽低，怎樣實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇智能開關(guān)？……這些情境和問題都是發(fā)生在學(xué)生身邊，它們是真實(shí)存在的，學(xué)生每天都會(huì)面對(duì)，學(xué)生通過動(dòng)手操作、自主探究，在解決真實(shí)問題的過程中將“學(xué)技術(shù)”與“用技術(shù)”有效融合，全面提高學(xué)科核心素養(yǎng)。

4.遵循四步—需求、分解、交流、拓展

在實(shí)際教學(xué)過程中，項(xiàng)目化教學(xué)往往和大單元教學(xué)密不可分，有些項(xiàng)目會(huì)涵蓋多個(gè)微項(xiàng)目，需要多個(gè)課時(shí)才能完成。經(jīng)過多輪實(shí)踐，筆者總結(jié)出大項(xiàng)目教學(xué)的四個(gè)步驟：

①確定項(xiàng)目，明確需求。在每個(gè)項(xiàng)目實(shí)施前，必須讓學(xué)生真正進(jìn)入項(xiàng)目情境，認(rèn)同項(xiàng)目意義，明確項(xiàng)目需求，這是項(xiàng)目有效開展的前提。

②項(xiàng)目分解，細(xì)化實(shí)施。對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行逐級(jí)分解，將其細(xì)化成一個(gè)個(gè)可執(zhí)行的微項(xiàng)目，形成可落地的項(xiàng)目解決方案，這是項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵。

③交流總結(jié)，評(píng)價(jià)反饋。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中要定期進(jìn)行總結(jié)交流，通過階段性的梳理討論，在多元評(píng)價(jià)反饋中不斷改進(jìn)優(yōu)化。

④拓展深化，成果應(yīng)用。將項(xiàng)目成果進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，并不斷地進(jìn)行改進(jìn)深化。讓項(xiàng)目成果服務(wù)真實(shí)的生活，使學(xué)生感受到所學(xué)的知識(shí)“有用、能用、好用”，體現(xiàn)學(xué)科課程鮮活的價(jià)值。

5.落實(shí)五環(huán)—情境與需求、分解與任務(wù)、方案與實(shí)施、展示與評(píng)價(jià)、總結(jié)與拓展

為提高項(xiàng)目學(xué)習(xí)效率，每個(gè)子項(xiàng)目的課堂實(shí)施包括五個(gè)環(huán)節(jié)：

①創(chuàng)設(shè)情境，明確需求。

②項(xiàng)目分解，細(xì)化任務(wù)。

③制訂方案，任務(wù)實(shí)施。

④成果展示，評(píng)價(jià)交流。

⑤總結(jié)深化，拓展提升。

● “12345”項(xiàng)目化教學(xué)的問題與反思

項(xiàng)目學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升是顯而易見的，但對(duì)教師也提出了更高的要求。在具體實(shí)施過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些值得思考和需要改進(jìn)的問題，如如何在每周一課時(shí)的情況下確保項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)效？如何處理好項(xiàng)目學(xué)習(xí)與會(huì)考的關(guān)系？如何更科學(xué)地進(jìn)行跨學(xué)科課程整合與項(xiàng)目設(shè)計(jì)？如何在深度與廣度上推動(dòng)項(xiàng)目教學(xué)更好地發(fā)展？問題即課題，在后續(xù)的實(shí)踐探索中，這些問題需要進(jìn)一步結(jié)合校情和學(xué)情進(jìn)行思考、梳理和解決。