科技教育“215”教學模式在初中信息科技教學中的應用

摘 要：中小學是科學教育的奠基階段，其科學教育水平直接關系到未來科技人才的素質。為解決當前中小學科學教育面臨的諸多挑戰，教師立足本地科學教育教情和學情，基于項目式學習方式，總結形成了科技教育“215”教學模式。以“智能消防通道檢測器”教學為例，教師可從創設、探討、設計、實踐、評價五個課程實施關鍵環節，探索科技教育“215”教學模式在初中信息科技教學中的應用，培育學生的科技素養和創新能力，提高初中信息科技教學的有效性。

關鍵詞：初中信息科技；科技教育；“215”教學模式；項目式學習；智能消防通道

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）28-0086-05

科技創新是推動社會進步的重要力量。中小學作為人才培養的基礎階段，其科學教育水平直接關系到未來科技人才的素質。然而，當前中小學科學教育仍面臨諸多挑戰，如教學資源不均衡、教學模式及方法滯后、教學效果參差不齊等。因此，探索一種高效、創新的教學模式，對于提升中小學科學教育質量具有重要意義。2023年5月，教育部等十八部門聯合印發的《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》提出，著力在教育“雙減”中做好科學教育加法，一體化推進教育、科技、人才高質量發展，深化學校教學改革，提升科學教育質量。筆者及團隊經過長期的實踐、論證、修改、完善，結合“雙減”政策，立足本地科學教育教情和學情，基于項目式學習方式，總結形成了科技教育“215”教學模式。在“215”教學模式下，教師以學生為主體，充分采用啟發式教學、探究式教學和項目式教學等教學方法，在一定程度上解決科學教育重實踐輕設計的問題，培育中小學生的科技素養和創新能力。初中信息科技作為科學教育的重要組成部分，承載著傳授信息科技知識的重任，肩負著培養學生創新思維、實踐能力和信息素養的使命。在初中信息科技教學中，采用科技教育“215”教學模式有助于打破傳統教學的束縛，提升學生的學習興趣和參與度，還能在實踐中鍛煉學生的動手能力和問題解決能力，促進其全面發展。下面，筆者將從理論和實踐兩個維度出發，探索科技教育“215”教學模式在初中信息科技教學中的應用。

一、科技教育“215”教學模式概述

在長期的科學教育實踐過程中，教師發現：通過將基于設計的學習（DBL）和基于問題或項目的學習（PBL）相結合的形式進行教學，是科學教育課程教學比較有效的方式，充分體現了新課程標準的教學理念。二者基本上都是以項目為載體，以學生為中心、教師為引導，讓學生在做中學、學中做，這與新課標所提倡的教學方法是一致的。學生利用已學知識或新學到的知識點，充分發揮主觀能動性和協作能力，自主設計并動手完成項目作品，體驗到在玩中學、學中做的快樂。基于此，教師在科學教育的教學過程中形成了以真實情境問題為抓手，以設計問題解決方案的項目為主線，通過創設、探討、設計、實踐、評價五個課程關鍵環節來實現課程目標的科技教育“215”教學模式［1］（如圖1）。

科技教育“215”教學模式的“2”是指學生主體學習實踐者（內環）、教師引導教學調控者（外環）兩個對象，“1”是指以DBL與PBL相結合的一條項目主線（中環），“5”是指創設、探討、設計、實踐、評價五個教學環節。科技教育“215”教學模式是以項目為中心，通過設置難度適宜又具有一定挑戰的項目，讓學生在解決問題的過程中主動思考、探索，并將所學知識與原有認知結構進行主動構建，形成多元智能的學習體系。教師在教學過程中扮演好教學引導者和調控者重要角色，在項目實踐中充分發揮和挖掘學生的潛能以解決真實情境中的具體問題，培養學生的科學素養和創新能力。

二、科技教育“215”教學模式的構成

（一）兩個相輔相成的對象

其中，內環是指在整個課程學習中，學生作為學習主體實踐者，充分發揮主觀能動性，帶著問題與同伴一起探討，設計和豐富項目的內容，通過實踐生成項目作品。其間，學生通過不斷的學習與實踐，調用多學科的知識和方法進行合作學習，掌握和深化所學課程知識，形成學習成果，達到提升自身創新能力和實踐能力的目標。外環是指在整個課程教學中，教師作為教學引導者和調控者，創設情境引導學生關注社會和生活中的焦點現象、痛點問題，制定項目主題與主體框架總任務，引導學生積極主動參與項目活動，通過協作學習設計項目和豐富項目的內容，在項目主體框架上搭建支架任務，自主協作實踐，達到培育學生創新能力和實踐能力的目標。如果學生設計項目搭建支架任務遇到困難，教師可提供參考性支架任務，發散學生思維，引導學生順利完成項目設計。教師作為教學調控者，隨時掌握各小組的差異性學習進度與協作學習狀況，在學生學習實踐遇到困難時，及時引導調控，使學生始終處在一個正確的學習方法和積極的學習氛圍中。

（二）一條中環項目主線

科技教育“215”教學模式以真實情境問題為抓手，以DBL與PBL相結合設計解決問題方案的中環項目為主線。其中，基于問題或項目的學習是真實情境中的動態實踐方法，其核心內容在于引導學生根據教師所創設的真實情境去設計項目，以小組協作的形式對知識點進行學習鞏固與實踐探索，最終形成學習成果，是一種整合性、實踐性的學習。基于設計的學習是以設計為導向，學生可以通過制訂設計方案、實踐形式、解決問題、生成作品的途徑［2］，培養創新能力和實踐能力。DBL與PBL相結合的項目可以充分發揮二者的優勢：一方面為科學教育課堂教學提供真實性的教學情境，教師可以由此引導學生進行發散性思考，羅列詳細的問題需求，分析完善項目的關鍵要素和總體框架任務，形成詳細的支架任務；另一方面為科學教育課堂教學提供詳細的設計內容，引導學生在不斷提出設計問題與內容的同時，討論解決的路徑，不斷修改設計方案，充分發揮自身的想象力，聯系真實情境解決問題。此外，二者結合還可以讓學生在小組協作中發現設計項目方案和實踐生成作品的不足，在評價、討論、改良的過程中不斷完善生成作品的質量，強化小組成員相互學習，不斷提高其協作能力。

（三）三個閉環衍生的五個教學環節

科技教育“215”教學模式將中環項目的主線細化為課堂教與學的五個關鍵環節：創設、探討、設計、實踐、評價。五個關鍵環節對應的教師教學環節包括：創設情境，引導關注；引導思考與分工；知識點講解；觀察調控，適當引導；整體評價，引導反思。學生在五個關鍵環節中將開展對應的學習環節：發散思維；主動思考，協同探討；設計方案，調整任務；協作實踐，生成作品；自評互評，總結提升。因其課程教學的連續性，五個環節持續循環形成內中外三個閉環衍生的教與學過程，最終實現課程教學目標。

三、科技教育“215”教學模式的實施

（一）課堂創設環節：創設真實情境，引導學生思考

新課標特別強調，教師要重視創設真實的學習情境，引導學生思考問題，探索解決問題的路徑。科技教育“215”教學模式的首個環節就是創設真實情境，具體是指外環對象教師在項目前期教學中，創設真實情境，引導學生感知情境，關注社會和生活中的焦點現象、痛點問題，發散思維，帶著問題去回顧所學的知識和經歷。內環對象學生通過感知教師所創設的真實情境，聯想該情境所面臨的問題，思考問題產生的原因、風險點，形成解決問題的初步想法。

在初中信息科技“智能消防通道檢測器”教學中，教師在創設環節可以結合現在城市里的學生大部分都是住在小區的情境，創設真實問題情境，引導學生針對身邊的不良現象以發散思維的形式進行思考（如表1）。學生關注問題，利用所學知識想辦法解決安全隱患，在解決問題的過程中整合多學科的知識和方法，促進思維的發散與遷移。

（二）課堂探討環節：主動思考，開展探究性學習

新課標倡導探究性學習，科技教育“215”教學模式的第二個環節是要求學生主動思考，開展探究性學習。具體是指外環對象教師在引導學生進行問題探討時，通識性講解如何設計項目框架、畫草圖等知識。其間，教師根據小組的差異性對教學進行調控與引導，引導學生在交流互助中共同提升思維品質與學習能力，幫助學生順利確定項目設計方案的方向與初步的支架任務。內環對象學生充分發揮主觀能動性，與小組成員就創設情境引出來的現象或問題進行探討，并確定項目設計的方向，小組成員組內進行分工，開始畫草圖、撰寫項目框架，構建初步的支架任務。

例如，教師在課前已經創設引導學生就消防通道被占用所引發的安全問題進行提前觀察與思考的真實情境。在課堂探討環節，教師講解思維導圖和畫草圖的相關知識，便于學生撰寫項目框架，完成初步的支架任務和草圖設計。同時，教師巡視各小組學習情況，根據小組任務完成的情況及時進行調控與引導，確保各小組都能完成該階段任務；階段性展評學生草圖與項目框架，激發學生繼續學習探究的興趣。學生進行小組組內分工，明確組長負責統籌與協調、評估項目合理性與組織生成作品；記錄員負責記錄與撰寫組內討論的項目框架；描繪員負責畫草圖；設計員負責框架與支架任務等搭建，并與組長一起評估框架與支架任務的合理性；發言員負責小組發言，展評作品。隨后，小組就運用編程知識通過搭建智能消防通道檢測器模型展開深度討論，確定模型實現的功能與方向，撰寫項目框架，通過作假設、定主題、定支架、搜素材等，開始畫草圖，并初步設計完成支架任務。

（三）課堂設計環節：融合新舊知識，完成探究性設計方案

信息科技教學注重培養學生的創新能力，要求在教學過程中強化學生探究性實驗設計的能力。科技教育“215”教學模式的第三個環節是要求學生融合新舊知識，完成探究性設計方案。具體是指外環對象教師對項目所涉及的新理論和知識點進行講解，對學生容易出錯的地方進行提醒，引導學生主動學習新知識點，并對項目框架和支架任務進行調整修改和完善。內環對象學生在設計初步的支架任務后，學習本課程新知識，運用新知識對支架任務進行修改與完善，明確每個任務點和熟悉任務點所需的資源，完成整個項目方案的設計。

例如，項目學習小組畫出“智能消防通道檢測器”草圖和初步設計項目支架任務后，教師講解智能消防通道檢測器所運用的新知識，指導學生完成項目整體方案設計（如下頁表2）。

（四）課堂實踐環節：凸顯學生主體地位，強化實踐性要求

新課標要求強化課程綜合性和實踐性。科技教育“215”教學模式的課堂實踐環節就是凸顯課程綜合化實施，強化實踐性要求。具體是指外環對象教師在學生完成項目方案的整體設計后，提供資源包給學生開展實踐活動，生成項目作品。該階段教師以觀察引導為主，遇到學生無法自主解決的問題或方向偏離主線時，進行適當引導與調控，從而達到培育學生創新能力和實踐能力的目標。內環對象學生在設計完項目方案后，通過教師提供的資源包或自行準備的材料著手實踐，在實踐中觀察與驗證方案的科學性、合理性、可操作性，從而在實踐中生成項目作品并內化所學知識。

學生在完成“智能消防通道檢測器”設計方案后，對小組成員進行二次分工：組長負責統籌與協調，調試程序；記錄員和描繪員轉換為搭建員，負責模型的搭建；設計員轉換為程序員，負責程序代碼的編寫，配合組長做好程序與模型匹配度的調試；發言員負責檢查模型作品的完整性和展評。小組根據設計的方案和具體的支架任務，按照草圖尋找合適的配件（長短條、齒輪、皮帶、軸等部件、主控板、紅外感應器、蜂鳴器、視覺模塊等器材）搭建模型，編寫程序代碼，生成項目作品。科技教育“215”教學模式強調的是資源的開放性，課堂實踐環節不限定資源器材，以便于更好地發揮學生的主觀能動性和創造性解決問題的能力。學生可使用教師提供的資源包進行創作，也可以自行在有限的教學資源中查找適合本組作品的資源或使用課前自行搜集的器材進行創作。教師在此環節提供搭建模型的資源包和可聯網的電腦，巡察各小組的學習情況，根據小組任務完成的情況及時進行調控與引導，既為學生提供自由的創作空間，又確保學生的個性化問題得到及時支持與解決，確保各小組都能完成該階段任務。

（五）課堂評價環節：注重評價育人，堅持自評與他評相結合

新課程要求強化素養導向的多元評價。科技教育“215”教學模式注重評價育人，堅持自評與他評相結合。學生制作完成項目作品后，外環對象教師在課堂評價環節提供平臺給各小組進行展評，包括小組作品展示解說、自評互評、教師評價。在這個過程中，教師應注意引導和調控學生講解和評價的方向，避免出現常識性錯誤。教師還要引導學生進行反思，對現有的作品提出下一步的改造提升方向，對學有余力的學生進行拓展性知識延伸。內環對象學生以小組為單位進行小組作品展示，解說作品的科學性、創新性和可操作性，項目學習期間遇到的問題所采取的解決方法。通過展示，一方面提升學生的語言表達能力與溝通能力，另一方面鞏固學生所學的知識，增強學生的自信。在這個過程中，小組間的自評與互評，可以有效提升學生的分析總結能力，使學生可以對所學知識快速進行生成性學習，內化、提升所學知識點，同時進一步提升學生的鑒賞評價能力。

學生制作完成“智能消防通道檢測器”作品后，教師讓每個小組通過實物模型演示與代碼講解，展示最終制作的項目成果，檢驗作品的成效。教師要求每個小組詳細解說是通過什么方法，借助什么器材，實現什么功能，最終解除小區消防通道被占用這一安全隱患的，進而實現課程教學目標。同時，教師引導學生開展科學的自評與互評，既要達到鞏固知識的目的，也要起到小組相互促進、和諧進取的目的，避免出現惡性打壓評價。最后，教師進行整體性評價，評價學生的表現和作品質量與呈現的效果，提出作品下一步修改的方向，如檢測器是否可以實現在識別到占用物品時，實時連接到保安室動態報警器，持續激發學生發散思維，擴展作品功能，延伸課程教學成效。項目學習小組組內發言員展示和運行小組制作的智能消防通道檢測器作品，檢驗其是否可以探測到汽車等物品占用消防通道，并在探測到汽車等物品占用消防通道時能否發出警報聲，展示程序代碼和講解其作用；同時，組內自評作品的完整度、科學性、創新性和可操作性，評價其他小組的作品；學有余力的小組可持續提出作品的改進設想。

四、科技教育“215”教學模式的應用成效

在初中信息科技教學中，采用科技教育“215”教學模式進行教學，與采用傳統教學方法進行教學相比，教師發現學生的創新思維、實踐探究和問題解決能力都得到了進一步的提升。學生能夠更加尊重科學事實，具備批判性思維且關注科技倫理；學生在主動觀察事物、發現問題、提出問題等方面表現突出，部分學生提出了新穎的觀點、采用了獨特的問題解決策略；學生參與度顯著提高，在面對復雜問題時，能夠運用所學知識進行分析、推理和決策，最終找到有效的解決方案。學生在項目實施過程中，能夠主動采取小組合作形式，積極貢獻自己的想法和開展有效的溝通協作，充分發揮團隊的力量，團隊協作與溝通能力得到進一步提升。

例如，按照科技教育“215”教學模式開展的“智能消防通道檢測器”項目學習活動，在初中信息科技課程教學得到了全體學生的熱烈歡迎。學生參與項目式學習活動的積極性高，項目作品百花齊放，其中的優秀作品還被推薦參與青少年科技創新大賽。該項目通過科技教育“215”教學模式的實施，一方面促使學生開動腦筋解除了消防通道被占用的安全隱患，主動參與到社會實踐中，為小區安全問題提供了參考意見，強化了自身社會責任意識。另一方面，學生在設計與實踐項目的過程中，復習鞏固了舊知識點，學習掌握了新知識，強化了各學科知識點的關聯性，發散了思維，培養了科技素養，提升了個人綜合能力。

科技教育“215”教學模式是對學校科學教育進行探索總結形成的經驗與成果，促使項目式學習在學校科學教育所涉及的相關學科得到較好的應用。該模式不僅調動了教師“教”與學生“學”的積極性，而且延伸拓展了教師教學的方式和學生學習的形式，讓教師教學的效果得到了保障，也能讓學生積極主動參與到科學教育課程學習中，為學校科學教育落實核心素養提供了落腳點。

參考文獻

［1］劉洪寧.中小學科學課程“215”教學模式探究［J］.中國科技教育，2024（8）：6-7.

［2］胡建宏.基于PBL+DBL融合的創客課程教學模式研究與實踐［J］.教育現代化，2019，6（6）：118-120.

注：本文系廣西教育科學“十四五”規劃2023年度自籌經費一般課題（C類）“‘雙減’背景下基于項目式學習的科技教育研究”（2023C592）的階段研究成果。

（責編 韋榕峰）