信息科技项目式教学研究

信息科技项目式教学研究【摘要】随着社会生活信息化程度越来越高，信息科技学科教育的目标也在与时俱进。信息科技课程需要将学生培养成具有综合素质能力、适应信息社会发展的新型人材。文章使用基于学科融合的教学思想，通过项目式教学案例实践，探索适合信息科技课堂的教学实施路径，旨在提高学生的综合素质能力，为新阶段信息科技课程教学提供实践参考。【关键词】信息科技；项目式教学；多学科融合

一、问题的提出

根据最新的义务教育《信息科技课程标准（2022年版）》，信息科技教育的目标是从信息科技实践应用出发，帮助学生理解信息科技基本概念和基本原理，提升学生知识迁移能力和学科思维水平，发展学生信息学科核心素养，提升学生多元思维能力、综合能力和创新能力，使学生成为具有综合素质能力的信息社会“数字原住民”。在课程内容结构上，设立跨学科主题学习活动，加强学科间的相互关联，强化实践性要求。学科融合下的项目驱动式教学成为学生建构知识，提升问题解决能力的主要教学模式与方法[1]。2022年新的课程标准指向学生的长远发展，以培养学生信息素养为目标，课程关注多学科融合知识的应用。而原信息技术课程教学目标主要是以知识导向为主，讲操作，讲编程，主要体现“技术”，培养的学生是“技术初学者”。教学内容缺乏现实性和实践性，这种教学模式不利于培养学生学科知识整合的能力以及解决现实问题的综合能力。根据2021年华中师范大学人工智能教育学部的研究显示，目前信息技术课程教学项目式教学等教学方式并没有大范围使用，学生的计算思维水平测试整体均值比较低[2]

。这说明，学生使用传统教学方法很难有效提高学生的信息素养。而多学科融合项目式教学可以带动课程综合化实施，符合新课程标准的要求。为此，笔者进行了学科融合下的信息科技学科项目式教学策略探究。二、基于学科融合的信息技术学科项目式教学策略（一）项目立项设定为具有现实意义的项目目标使用PBL（项目式教学）的方式进行多学科融合教学，探索有引导意义的现实问题确定项目主题，问题需要注重真实性、实用性与综合性，进而充分激发学生探究的兴趣[3]。使用UbD教学设计方法（理解为先的教学设计），在教学活动前展示多元项目评价设计标准，将未来学习过程中可能涉及的多学科知识出示，深入发展学科大概念，探究基本问题和实际应用，使学习更具有目的性和连接性[4]。同时，关注项目学习中所体现的思想方法和价值，统筹培养学生思维品质和关键能力，在多学科融合学习中促进学生信息技术和德育的融合发展，提升学生的社会责任感[5]。（二）项目开发阶段使用小组合作探究学习促多学科知识融合落地合理做好学生分组，优化学习小组构成。教师要遵循“组间同质”、“组内异质”的基本原则去指导小组学生编排。在合作学习中充分发挥学生主体作用，调动学生参与课堂学习积极性，鼓励互助学习，在学习中交流多学科知识的应用方法[6]。如后面案例中，在确定制作项目的外观与具体功能时，学生在小组内各抒己见，思维创意不停碰撞，组员对多科知识取长补短，在小组合力下把项目作品的功能拓展到新的高度。制作时，鼓励擅长不同技术的同学发挥特长，为小组提供制作支持，如3D选修课小组的同学负责结构件的3D设计与打印、创客社的同学负责激光切割。（三）展示和评价使用多元化的评价量规和标准

根据项目式学习主题，融合多学科内容，进行合理化评价体系构建，评价的作品也不再局限于总结性评价的内容，更强调学生在项目式学习中的过程性表现，如学习态度情况、参与度和小组合作情况等，多元内容，多元评价。在活动前期精心设计评价量表，在活动中期和活动结束后落实评价。学生在反思评价中分享收获，总结经验，让学生对于多学科融合项目式学习活动产生更为深刻的认识和体验[7]。三、基于学科融合的项目式教学案例本项目以《智能家居灯》为主题，制作能够帮助特殊人群的智能家居灯，主要通过使用开源硬件Arduino进行学科融合项目式制作，教学目标是提高青少年的综合素质能力和提升学生的社会责任感。

（一）项目立项：设定为具有现实意义的项目目标

首先设定有现实意义的项目学习价值目标，《智能家居灯》作品定位为服务老人或小孩等特殊人群。在小组内讨论详细功能规划，使用头脑风暴的形式集思广益制定具体功能细节，并在可行性和实用性上进行分析辩论。如有一组学生提出为老人制作智能夜灯需要考虑有些老人活动不便并且说话声音小，无法在夜间起身或声控开灯的特点，所以设计作品中有红外侦测的功能，只需要老人举起手来就可以开灯等等……，学生为此展开了激烈的讨论，并在组内确定自己作品功能细节。其次，教师应用了UbD教学设计方法，先展示学习评价标准（如表1和表2），同时根据项目内容进行学生组内任务分工。由于项目作品用于帮助弱势群体，学生为能帮助到弱者而在制作中充满兴趣和责任感，在学习制作的过程中自然融入了德育教育。

（二）开发阶段：使用小组合作探究学习促多学科知识融合落地开发阶段总共分成三个阶段：电子设计、艺术设计、工程制作。每个阶段都需要融合多种知识进行创作，单凭教师一人之力的指导是无法完成的。因此，在整个开发阶段，均采用小组合作探究学习方式促使学生多学科知识融合、发挥创意完成任务。教师先对学生进行有效分组，分配组员后基本上满足各组水平均衡。其次，组内成员进行任务责任划分，促全员参与项目制作。最后，定好阶段性学习任务，使小组进行多学科合作学习有的放矢。组员把自己擅长的多学科知识合作探究融合，使得项目可以快速有效地进行。

1.电子设计学生通过小组合作学习掌握Arduino硬件编程知识，学习使用Ardunio进行智能家居灯电路部分的功能实现。在这个过程中涉及到和物理学科的知识融合。如，在学习LED模块、风扇模块、电机、触摸传感器时融合了物理学科中的数字信号、模拟信号和红外线等知识。学生在理解物理学原理后，在制作时做出了很多的变化和创新。创作先根据功能设计进行电子结构搭建，从简到复杂，一步步添加功能。2.艺术设计优秀的艺术造型设计可以提升整个作品的品味。因此，在开发阶段，基于学科知识有效融合的思想，笔者请美术老师从色彩和造型方面对学生进行知识传授。如在作品造型上可以使用简单形状，也可以使用形状的各种排列组合，甚至使用动物或植物等仿生形象。学生在美术教师的指导下，开拓思维进行一系列可行了造型设计，并用电脑进行作品外形部件的3D设计和激光切割模型设计，为后面的工程制作做了铺垫。美术和信息技术的结合和运用得到了进一步的应用，提高了学生综合应用的能力。3.工程制作利用工程来解决真实世界的问题，为学生提供机会利用数学、科学和技术等学科提高学生的综合思维及动手能力。在工程制作时，参与STEM项目式学习的学生先制定工程计划，包括工程目标、完成时间、材料选择、材料费用、用户接受能力等，再进行制作。[8]。学生在信息技术教师指导下适当地选取3D打印机和激光切割机制作作品零部件。在装配零件和艺术修饰时，美术教师又针对使用颜料修饰作品外形对学生进行了指导。如有学生想直接在作品上涂色，则使用丙烯颜料，如果填涂纸上的形象再贴到作品上装饰，则可以使用水粉颜料。因此，在两个学科优势互补的情况下，信息与美术两个学科进行了有机融合，学生把科技与艺术结合在一起，将作品效果提升到一个新的高度，提升了了学生的信息素养和艺术素养。

（三）展示和多元化评价：使用多元化的评价量规和标准作品制作完毕，各小组对作品进行推介和展示讲解，教师提供讲解词的支架部分，学生从作品外形创意、作品原理、功能设计、完成度方面进行作品介绍。每小组出两名同学，一人主讲，另一人帮助演示和补充介绍，最后对自己小组的作品进行自我评价和反思，并对后期的改进进行设想，为作品的迭代制作积累经验和想法。项目的展示过程融合多学科知识知识的运用，锻炼了学生的表达能力和综合素质能力。评价采用了多元化评价，包括主体多元化和方式多样化。评价多元化包括师评、学生互评与自评。课堂上主要以学生互评为主，重视学生评价主体地位，调动学生参与的积极性。评价方式多元化包括过程评价和结果评价。过程性评价以课后问卷调查方式进行，主要是了解学生制作过程中的表现、学科知识的融合情况和学生小组合作情况。在实际应用中，教师将表1《智能家居灯》活动过程评价表制作成电子调查问卷分发给学生，学生在课后进行自评，学生从学科融合、综合技能、合作学习三个方面对自已的整个学习过程进行自我评估，同时教师给予每个小组针对他们在制作过程中的表现进行师评，使学生更清楚自己的素质能力目标水平。而在课堂上进行作品评价时使用表2《智能家居灯》项目成果评价表，在各组学生对作品推介完成后进行结果评价，关注作品的外观设计与功能，以当堂投票的方式进行，学生可以直观地看到自己的作品评价结果，投票结束选出优秀的作品进行奖励。多维的评价方式，促使学生关注多学科知识的融合学习与实践，激发了学生的成就感和荣誉感，提高了学生的综合素质能力。

四、效果分析笔者通过对使用学科融合项目式教学方式教学的班级和使用普通教学方式班级进行问卷调查横向对比，从学习兴趣、合作能力、学科知识融合、作品呈现效果、创新能力提升五个方面进行调查。此调查在八年级七个班中进行，分为两组对照组，使用学科融合项目式教学方式教学的有3个班级（A组）共144人，使用普通教学方式教学的有4个班级（B组）共193人。在学习兴趣方面，A组学生有130人表示他们对本章的知识很感兴趣，占A组学生数的90%；B组学生对本章知识感兴趣有193人，占B组学生数的86%，低于A组百分比。其它四个方面均按照此方式分析，如合作能力方面，A组学生认为合作能力有提升的占比88%，B组占比78%；学科知识融合能力增强，A组调查数据为92%，B组只有66%；作品呈现效果优秀，A组调查数据为90%，B组为70%；创新能力提升，A组调查数据为93%，B组为75%（如图2所示）。可以看出，采用基于学科融合项目式教学的班级在五个维度上效果均超过普通班级，特别是学科知识融合、作品呈现效果和创新能力提升方面差距比较大。六、结语通过上述的实践经验和数据分析，使用学科融合项目式教学在提升学生综合能力方面有着很大的优势，主要体现在：第一，基于真实场景有价值意义的项目制作要求学生学有所用，学生会抱着极大的兴趣参与课堂活动。第二，项目式学习要求体验、参与、探究、交流的过程，促进了有效合作的产生，提高了学生的合作能力。第三，学科融合式学习使得学生将多种不同领域的知识相结合，提高了学生对知识的综合运用能力和创新能力。但在教学过程中也有一些问题需要进一步进行探究：第一，多学科融合项目式学习突破了教材的限制，学生初始会感觉有难度，容易失去信心。第二，学生个体活动难以有效进行评价，怎样建立学生个体参与度与贡献反馈机制是后期亟需解决的问题。第三，学科融合的深度容易把握不准。怎样使多学科知识有机结合，结合的