指向高階思維的初中信息科技項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐

·名師工作室簡介·

廣東省中小學(xué)葉均杰名師工作室以生命與使命同行為理念，以傳遞信息、共享資源、培育人才為宗旨，以名教師工作室職責(zé)、義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）、教師數(shù)字素養(yǎng)提升、教育高質(zhì)量發(fā)展為指導(dǎo)，采用數(shù)字化、智能化、多元化形式，依托名師工作室平臺，組織開展課程開發(fā)、學(xué)術(shù)研究、專題講座、支教援教等線上線下活動。在大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的支持下，工作室團(tuán)隊(duì)不斷探索項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開源、普惠、常態(tài)化教學(xué)新樣態(tài)。

【摘 要】《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，以“項(xiàng)目”為關(guān)鍵詞查找出現(xiàn)25處，可見義務(wù)教育信息科技學(xué)科教學(xué)中采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是重要的方法。讓學(xué)生的學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生，可通過高階思維的項(xiàng)目設(shè)計(jì)引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，用學(xué)習(xí)生活中的真實(shí)案例進(jìn)行實(shí)踐探索，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高階思維；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；物聯(lián)網(wǎng)

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）08-036-03

核心概念界定明思路

在2022年的義務(wù)教育信息科技新課標(biāo)中，倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過程、計(jì)算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，建構(gòu)知識，提升問題決策與解決能力[1]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，通過核心問題驅(qū)動學(xué)生自主合作、探究性學(xué)習(xí)，引入多元化數(shù)字資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，培養(yǎng)學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。高階思維指在較高認(rèn)知水平上進(jìn)行的思維活動或認(rèn)知能力，其教學(xué)目標(biāo)主要表現(xiàn)為分析、評價(jià)和創(chuàng)造三個層面。高階思維能力是一種超越簡單記憶和信息檢索的綜合能力，由解決問題能力、決策能力、批判性思維和創(chuàng)造性思維構(gòu)成。教師在教學(xué)實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力，優(yōu)化學(xué)生的知識體系并增強(qiáng)學(xué)生的綜合文化素養(yǎng)，高階思維能力是學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的關(guān)鍵能力[2]。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與高階思維之間存在著緊密的聯(lián)系。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求學(xué)生面對開放式問題，在項(xiàng)目過程中做出決策，學(xué)生需要評估和選擇最佳的解決方案，這促使他們運(yùn)用創(chuàng)新思維和問題解決技能尋找解決方案。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)基于建構(gòu)主義理論，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過實(shí)踐和體驗(yàn)來構(gòu)建知識，這需要學(xué)生進(jìn)行深入思考和高階認(rèn)知活動，更深層次理解知識，并將其應(yīng)用于解決實(shí)際問題，是高階思維中的分析、綜合和評價(jià)等認(rèn)知過程，有助于學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)。

剖析教學(xué)問題找原因

初中信息科技學(xué)科實(shí)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（PBL）時，存在一些普遍的問題和困境。信息科技項(xiàng)目實(shí)踐需要適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境和資源，但許多學(xué)校缺少支持學(xué)生實(shí)踐探究的設(shè)施，如信息科技實(shí)驗(yàn)室以及必要的硬件設(shè)備和數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求教師具備深入理解課程標(biāo)準(zhǔn)、掌握項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施流程，以及從知識傳授者向?qū)W習(xí)參與者轉(zhuǎn)變的能力；要求教師能夠有效組織學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和合作交流，同時提供必要的學(xué)習(xí)支架和資源，對教師的課堂管理和指導(dǎo)技巧提出了更高要求，這對許多教師來說是一大挑戰(zhàn)。教師需要將學(xué)科知識與真實(shí)問題情境整合，設(shè)計(jì)出既符合學(xué)科要求又能吸引學(xué)生的項(xiàng)目，這對教師的課程設(shè)計(jì)能力提出了更高要求。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，如何有效評估學(xué)生的表現(xiàn)和學(xué)習(xí)成果，以及如何建立團(tuán)隊(duì)合作規(guī)則，這些問題和困境都影響著項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施與推廣。

對照課程目標(biāo)明做法

一是培養(yǎng)核心素養(yǎng)。信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等核心素養(yǎng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠通過解決真實(shí)世界的問題，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。二是教學(xué)實(shí)施。信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)建議教學(xué)活動要圍繞核心素養(yǎng)確定教學(xué)目標(biāo)，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方式。通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，教師可以設(shè)計(jì)以學(xué)生為主體的學(xué)習(xí)活動，促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。三是評價(jià)建議。信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)提倡過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供了豐富的過程性評價(jià)機(jī)會，同時項(xiàng)目的最終成果也可以作為終結(jié)性評價(jià)的依據(jù)。

案例實(shí)踐應(yīng)用提素養(yǎng)

1.項(xiàng)目問題與目標(biāo)

項(xiàng)目問題是噪聲污染對日常生活和學(xué)習(xí)的影響日益嚴(yán)重，需要有效的檢測和管理辦法。項(xiàng)目目標(biāo)為利用掌控板的聲音傳感器，通過Mind+軟件編寫聲音檢測程序，連接互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)來檢測聲音的大小，并把檢測的數(shù)據(jù)記錄下來，分析評價(jià)、應(yīng)用數(shù)據(jù)、創(chuàng)造使用，從而培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和問題解決能力。

2.項(xiàng)目策劃與設(shè)計(jì)

需求分析為調(diào)研學(xué)生對聲音傳感器技術(shù)的興趣和理解，分析學(xué)校和社區(qū)對噪音檢測的需求。項(xiàng)目規(guī)劃為確定項(xiàng)目的具體技術(shù)要求和預(yù)期成果，設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時間線和階段性目標(biāo)。資源配置有掌控板、聲音傳感器、Mind+軟件、IoT平臺等硬件和軟件資源，以及 確定所需的教師指導(dǎo)和技術(shù)支持。

3.項(xiàng)目導(dǎo)入與啟動

（1）項(xiàng)目介紹。本項(xiàng)目旨在利用掌控板集成的聲音傳感器，通過Mind+軟件編程，開發(fā)一套噪音檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)將實(shí)時檢測并記錄校園內(nèi)外的噪音水平，通過數(shù)據(jù)分析，提出噪音控制建議，以提升學(xué)習(xí)環(huán)境質(zhì)量，同時培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。（2）團(tuán)隊(duì)組建。團(tuán)隊(duì)組建階段，我們將依據(jù)學(xué)生的興趣專長和項(xiàng)目需求，精心組建跨學(xué)科的協(xié)作小組。每個小組由4～6名學(xué)生組成，確保成員間能力互補(bǔ)，促進(jìn)知識共享和技能提升。各組成員明確分工，各司其職，共同推進(jìn)項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)合作和溝通協(xié)調(diào)能力。（3）知識培訓(xùn)。我們?yōu)閷W(xué)生提供掌控板、Mind+軟件、物聯(lián)網(wǎng)平臺使用的專項(xiàng)培訓(xùn)，確保每位小組成員都能熟練掌握聲音傳感器的使用和編程基礎(chǔ)。培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋硬件操作、軟件編程、數(shù)據(jù)采集與分析等方面，為后續(xù)的項(xiàng)目實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

4.項(xiàng)目實(shí)施與管理

（1）學(xué)生利用掌控板和Mind+軟件讀取聲音強(qiáng)度大小。學(xué)生在Mind+軟件、“擴(kuò)展+”“主控板”模塊中選擇“掌控板”，編寫通過掌控板檢測聲音強(qiáng)度的程序內(nèi)容。（2）學(xué)生在Mind+軟件、“擴(kuò)展+”“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”模塊中選擇加載“MQTT”和“Wi-Fi”內(nèi)容，編寫檢測聲音強(qiáng)度、連接Wi-Fi和物聯(lián)網(wǎng)SIoT平臺程序內(nèi)容，如圖1所示。（3）學(xué)生把掌控板連接電腦，通過Mind+軟件上傳模式，把程序傳到掌控板中。（4）學(xué)生登錄https：//mixio.mixly.cn/網(wǎng)站，新建項(xiàng)目名為“sound”，在“+”組件的“媒體”選擇“文本顯示屏”，組件名稱為“1”，消息主題名為“sound1”，開始運(yùn)行。正常收到聲音強(qiáng)度數(shù)據(jù)，在聲音傳感器邊上用不同強(qiáng)度的聲音講話，觀測數(shù)據(jù)的變化。（5）高階思維應(yīng)用。前面階段為項(xiàng)目實(shí)施的記憶、理解、應(yīng)用低階思維，已能建立模型，產(chǎn)生記錄數(shù)據(jù)。接下來學(xué)生要學(xué)會分析、綜合和評價(jià)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)編寫程序，當(dāng)聲音強(qiáng)度在1000～2000之間為一般強(qiáng)度噪音，提示燈亮一盞紅燈；聲音強(qiáng)度在2001～3000之間為較強(qiáng)度噪音，提示燈亮兩盞紅燈；聲音強(qiáng)度超過3001為高強(qiáng)度噪音，提示燈亮全部紅燈。

5.項(xiàng)目總結(jié)與展示

項(xiàng)目總結(jié)與展示環(huán)節(jié)，各團(tuán)隊(duì)匯總噪音檢測數(shù)據(jù)，分析噪聲污染的原因和影響，并提出創(chuàng)新解決方案，通過PPT、海報(bào)或?qū)嵨锬Ｐ偷刃问剑故卷?xiàng)目成果和個人貢獻(xiàn)。此外，我們還將組織評審團(tuán)對各團(tuán)隊(duì)的展示進(jìn)行評價(jià)，鼓勵優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，并提供反饋以促進(jìn)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)和改進(jìn)。

6.項(xiàng)目評價(jià)與反思

評價(jià)包括自評、同伴評價(jià)和教師評價(jià)。一是項(xiàng)目實(shí)施過程評價(jià)。評價(jià)指標(biāo)為計(jì)劃與組織（項(xiàng)目計(jì)劃的合理性、時間管理、資源分配）、技術(shù)應(yīng)用（控制板和聲音傳感器的熟練使用、編程技能）、數(shù)據(jù)收集（噪音數(shù)據(jù)的有效收集和整理）、問題解決（面對技術(shù)難題的解決策略和創(chuàng)新方法）、團(tuán)隊(duì)合作（團(tuán)隊(duì)成員間的溝通協(xié)作和分工明確性）和過程記錄（項(xiàng)目過程中的文檔記錄和資料整理）。二是項(xiàng)目成果評價(jià)。評價(jià)指標(biāo)為成果創(chuàng)新性（解決方案的創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)用性）、展示效果（展示內(nèi)容的完整性、表達(dá)的清晰性）、應(yīng)用價(jià)值（項(xiàng)目成果的實(shí)際應(yīng)用潛力）和技術(shù)規(guī)范（遵循技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。對于反思與建議部分，我們請學(xué)生寫出遇到的主要問題、采取的解決措施和改進(jìn)建議。

實(shí)踐策略研究溫故知新

通過這個案例的實(shí)踐，學(xué)生的思維得到很好的鍛煉，從簡單到復(fù)雜，從低階到高階。在學(xué)生高階思維能力培養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，我們可采用以下策略。

第一，問題驅(qū)動、開放性設(shè)計(jì)。選擇或設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性的問題，這些問題應(yīng)當(dāng)與學(xué)生的實(shí)際生活緊密相關(guān)，能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲，確保項(xiàng)目任務(wù)具有開放性，避免單一答案，鼓勵學(xué)生從不同角度思考問題，促進(jìn)批判性思維。

第二，自主探究、合作學(xué)習(xí)。賦予學(xué)生自主權(quán)，讓他們主導(dǎo)項(xiàng)目進(jìn)程，自行搜集信息、分析數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)解決方案。通過小組合作，學(xué)生可以交流想法，共同解決問題，這有助于培養(yǎng)他們的社交技能和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

第三，反思與迭代、跨學(xué)科整合。鼓勵學(xué)生在項(xiàng)目過程中進(jìn)行反思，識別問題，調(diào)整策略，并從錯誤中吸取經(jīng)驗(yàn)。將不同學(xué)科的知識和技能整合到項(xiàng)目中，促進(jìn)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)綜合思維能力。

第四，技術(shù)應(yīng)用、評價(jià)與反饋。利用信息技術(shù)工具，如在線協(xié)作平臺、模擬軟件等，支持學(xué)生的探究活動，提高學(xué)習(xí)效率；建立全面的評價(jià)體系，不僅評價(jià)項(xiàng)目結(jié)果，也評價(jià)學(xué)生的思維過程和學(xué)習(xí)態(tài)度，提供及時反饋，促進(jìn)學(xué)生持續(xù)進(jìn)步。

總結(jié)評價(jià)反思再起航

聯(lián)合國教科文組織在研究報(bào)告《反思教育：向“全球共同利益”理念的轉(zhuǎn)變？》中指出：“我們應(yīng)將全人類視為一棵樹，而我們自己就是一片樹葉。離開這棵樹，離開他人，我們無法生存。”[3]項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的意義在于我們與他人共在，離開他人，我們無法生存。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了一個充滿挑戰(zhàn)與機(jī)遇的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠在解決實(shí)際問題的過程中，發(fā)展批判性思維、創(chuàng)造性思維和綜合決策等高階思維技能，為未來的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

注：本文系2024年廣東省基礎(chǔ)教育課程教學(xué)改革深化行動專題研究項(xiàng)目“基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中信息科技教學(xué)實(shí)踐研究”（粵教教研函[2024]1號）研究成果

參考文獻(xiàn)

黎海，張紅娟. 新課程背景下初中信息科技項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)施策略[J]. 中國信息技術(shù)教育，2024（9）： 46-48.

楊瑩瑩. 基于高階思維能力培養(yǎng)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)研究[J]. 新課程，2021（24）： 60-62.

聯(lián)合國教科文組織. 反思教育：向“全球共同利益”理念的轉(zhuǎn)變？[M]. 聯(lián)合國教科文組織總部中文科，譯. 北京：教育科學(xué)出版社，2017：12.

編 輯：馮艷艷