信息技術支持下項目學習在小學科學教學中的應用

武欣欣董艷

（1.北京市西城區 育翔小學, 北京 西城 100088; 2.北京師范大學 教育學部，北京 海淀 100875）

信息技術支持下項目學習在小學科學教學中的應用

武欣欣1董艷2

（1.北京市西城區 育翔小學, 北京 西城 100088; 2.北京師范大學 教育學部，北京 海淀 100875）

本文先從 總體層面介紹了項目學習的概況，接著從理論層面探討了信息技術對項目學習的支持作用，然后解釋了技術支持下小學科學教學中如何 開展項目學習，并以“ 橋梁大師養成記”和“制作植物圖冊”作為兩個案例項目，分析了在信息技術的支持下項目學習的具體應用過程，通過培養學生在學習方面的興趣、習慣和能力，從而提升小學生的科學素養。

項目學習；信息技術；科學教學；小學

科學素養是一個國家的軟實力，對于國家綜合實力的提升至關重要，而提升國民科學素養重中之重就是要提高基礎教育中的科學教育。項目學習是一種獨特的學習理念，傳統的教學模式有著無法避免的弊端，項目學習法和學科教學結合使用，將產生前所未有的教育價值。筆者查閱文獻資料發現，目前在國內小學科學教學中鮮有信息技術支持項目學習的相關研究，在信息技術飛速發展、科學教育日益受到重視的大環境下，本研究旨在探討在小學科學的教學實踐中，信息技術如何支持教師更好地實施項目學習，幫助教師利用信息技術進行課程深度整合，從而更加高效地提高學生的學習效果，以促進小學生科學素養的提升。

一、項目學習概述

基于項目的學習（Project-based Learning，簡稱為PBL）也稱項目學習，杜威提出的“做中學”思想，從學習心理學和教育學角度創立了“項目學習”[1]。由此看來，項目學習強調以學習者為中心，解決真實情境

中的問題，注重參與和實踐，目的是提高學生知識理解的深度和廣度以及面向未來的素質能力。自20世紀三四十年代項目學習在美國初等學校里得到應用，幾十年來，項目學習在中小學、大學和職業教育中得到了廣泛的應用。在國內也有很多學者對項目學習融入日常教學做過相關研究，南京師范大學沈書生教授曾系統論述過項目學習法、教學科目、教學效果之間的關系，他認為教師應該深入理解項目學習和學科的關系，樹立創新素質化、學科素養化、學科關聯化、主旨明晰化、表達多樣化的觀念，讓項目輕松、密切地與學科融合起來，支持學生真實學習的發生。[2]項目學習在學科教學過程中的教學流程有一定的共性，其過程分為教師活動和學生活動，包括活動前準備、活動中的建議與指導及活動后的評價與交流。[3]查閱文獻資料，在已有研究的基礎上，筆者將項目學習過程主要劃為以下6個步驟：（1）選擇項目，設計驅動問題和導入情境；（2）分組，制訂計劃和小組分工；（3）活動探究；（4）制作作品和成果展示；（5）活動評價；（6）反思交流。

二、信息技術支持下的項目學習在小學科學教學中的應用

（一）關于信息技術支持項目學習的分析

信息技術與項目學習的整合，是把技術作為一個獨立的不可或缺的要素納入到教師的專業知識中，作為TPACK（整合技術的學科教學法知識），凸顯了信息時代數字技術在教學環境中的重要作用和存在的合理方式[4]，有利于提高教師掌握和運用教育技術的能力，有利于教師使用技術進行教學，有利于教師的專業化發展[5]。這種支持作用具體如下：

1.信息技術促進情境創設，激發學生學習興趣

研究表明，學生處于真實可信的情境中所進行的學習是最有效的，因為他們能夠清楚地知道完成任務的意義和價值并且能夠與之前的知識相聯系以應用于真實的世界中。[6]信息技術可以化靜為動，通過圖片、音頻、視頻等多個渠道去刺激學生的感官，在項目伊始創造出相應的情境可以讓學生產生身臨其境的感受，吸引學生的注意力，有利于學生對主題意義的理解，激發和保持學生的學習興趣。

2.信息技術為項目學習提供多樣化的認知工具

信息技術的高速發展衍生了各種各樣的應用，這些應用可以為項目學習提供多樣化的認知工具。喬納森認為信息技術的認知工具作用是“利用計算機應用程序，使學生對正在學習的學科內容進行建構性的、高級的、批判性的思考”，他將對學習有支持作用的信息技術認知工具分為以下幾種：語義組織工具、動態建模工具、信息解釋工具、知識建構工具和交流合作工具。[7]參與科學實踐、合作與制作作品是項目學習的核心特征之一。科學實踐強調建模、構建科學解釋、參與討論與評價，所以信息技術支持下的認知工具與項目化學習可以相輔相成，幫助學生搜集并處理信息、建構知識、構建模型、交流合作等。

3.信息技術為項目學習提供更多評價內容和工具

項目學習提倡采用多種評價方式，關注學生的過程性表現。信息技術可以為項目學習提供更多評價內容和工具，豐富評價方式。作品是最重要的評價內容之一，在信息技術的支持下，學生多樣化的作品豐富了其學習效果評價的內容和維度。同時，技術工具也催生出多種評價方式與工具，如用視頻記錄并分析學生在項目過程中的小組合作表現，支持在論壇、博客上調查、投票和討論學生的項目作品。諾瓦克用概念圖作為評價學生學習過程中概念發生變化的工具[8]，概念圖既可作為評價對象也可作為評價方式，評價學生在項目中的概念變化過程。王中榮提出了以電子檔案袋的方式評價學生的綜合素質發展[9]，利用網絡平臺可以記錄學生的作品和過程表現，教師、學生和家長都可以看到，既能夠幫助學生進行自我反思和調控，也能讓家長更詳細地了解孩子在學校的表現。

（二）技術支持下的項目學習在小學科學中的應用

我國新頒布的《小學科學課程標準》強調，科學課程具有開放性，學生是學習的主體，科學課程的開展要以生活中的科學為邏輯起點，以科學探究為主要的學習方式，提倡引導學生利用學校、家庭、社會、大自然、網絡和各種媒體中的多種資源進行科學學習、加強學科整合。[10]這與項目學習以解決真實問題為中心、以學習者為中心、整合各種資源、強調跨學科學習的特點高度吻合。運用項目學習開展小學科學課程的具體過程如下：

1.選擇項目，設計驅動問題和導入情境

生活中處處皆有科學，尤其小學階段倡導以生活中的科學為邏輯起點，所以在項目主題確定、情境設計和驅動問題的設置方面，最好同時能把學生的真實生活和學科知識緊密聯系起來，如“星球探索”項目，學生小組分工查找資料，學習關于地球、月球、太陽、日食、月食、太陽系的相關知識，最后充分發揮信息技術的優勢，利用視頻或者PPT向同學們介紹，在刺激學生感官、激起學生好奇心的同時，提高他們對學習的興趣和熱情。

2.分組，制訂計劃和小組分工

教師在科學常態教學中滲透計劃和分工的合作理念，在項目學習伊始講述清楚項目的目標、任務和評價標準，在學生制訂計劃時給予全方位的指導，并隨時跟蹤學生的進展，進行及時的幫助。信息技術的各種優勢能夠簡化和促進教學、管理工作，為教師更好地發揮指導性作用提供了支持。作為項目的主體，在信息技術的幫助下，小組成員在隨時隨地獲取、加工和創造性地處理信息的同時,成員間的交流也是暢通無阻的,以往只能面對面定時、定點交流的問題也基本能避免，成員間的合作變得更為順利。

3.活動探究

科學領域的知識是伴隨科學家的觀察和探究而來的，教師教學時應關注對知識的解釋和傳播，在項目學習活動的設計時著重關注活動探究部分，將有助于促進學生對知識的理解和運用。這個環節中信息技術可以幫助學生獲取信息并進行加工和處理，尤其是在遇到問題時，學生可以在主動收集和處理資料的過程中，積極建構知識并鍛煉各方面能力。此外，信息技術可以支持多種學習方式，提供認知工具，如游戲、思維導圖、3D建模等，不僅可以豐富教學活動，幫助學生接受并理解抽象的知識，還可以實現師生間的自由互動，增加了學習的趣味，促進了深度學習的發生。

4.制作作品和成果展示

科學世界是絢爛的、廣闊的、深邃的。依托內容，師生可以設計和開發出不計其數的作品。依據項目的主題，科學學科的作品也能做一歸類，并用不同的形式體現，比如小報、海報、模型、視頻、調查報告等，且不同的展示形式還可以設置不同獎勵。技術支持下，學生的作品形式將更加豐富，可以依托展板、液晶電視、網絡社交平臺等工具，向家長和班里同學甚至于其他班、校學生展示，解決以往只能做出單一形式作品、只能向部分觀眾展示的問題。

5.活動評價

科學學科項目學習關注學生的學習過程，主要選取過程性評價的評價方式，一般采用學生自評、小組內互評和組間評價。因為我國學校的特點是除教師和學生外，其他人員進校難，然而技術的支持卻能夠豐富評價形式，如利用視頻、網絡平臺等媒介的幫助，獲取外界人士評價，通過觀點碰撞，拓展和豐富評價內容。

6.反思交流

教師抓“學習反思”，能夠給項目學習的設計提供有效的反饋信息。以探究實驗為例，教師要反思個人是如何進行概念、原理、過程的引導和傳遞，是否給了學生足夠的時間和空間去設計實驗和改進實驗等重要教學細節方面的引導。利用信息技術不僅可以打破反思交流時間和地點的局限，還可以幫助教師將反思活動進行得更加細致、更有針對性，比如利用錄音、視頻、電子庫存等進行的課堂實錄，逐一調取知識細節，這就有效規避了以往反思交流只能依靠記憶和少量記錄進行，導致教學產生一些忽略某些環節和程序步驟的問題。

三、案例分析

基于上述教學流程，本文選擇了教育科學出版社六年級上冊第二單元“形狀與結構”和教育科學出版社三年級上冊第一單元“植物”兩部分教學內容，將教學實踐中設計的“橋梁大師養成記”和“制作植物圖冊”兩個項目案例做一分享，具體過程如下：

1.選擇項目，設計驅動問題和導入情境

信息技術可以在這個環節通過圖片、音頻、視頻共現的立體動態教學的形式，給學生直觀的感受，幫助學生獲取更好的學習體驗。在“橋梁大師養成記”項目中，教師采用視頻和圖片的形式呈現橋梁事故發生時的情景，給學生營造巨大的視覺沖擊和深刻的情感體驗，讓學生從內心深處產生設計橋梁時要增加其承重能力的想法。使用信息技術呈現問題情境所產生的效果比教師用語言和文字有效很多，能達到事半功倍的效果。“制作植物圖冊”項目時，教師播放了兩段視頻，一段是“植物生命脈動”——記錄植物由種子至開花的全過程，另一段是“葉之律”——用葉子做的動畫。兩個視頻一個生動形象，一個有趣別致，學生觀看時都興致滿滿，神采飛揚，教師公布項目主題后學生們都摩拳擦掌，躍躍欲試。這充分說明利用多媒體技術在吸引學生的注意力和提高學生探究興趣方面有很好的效果。

2.分組，制訂計劃和小組分工

“橋梁大師養成記”項目時，團隊利用思維導圖記錄小組計劃和人員分工，利用印象筆記進行隨時隨地的信息記錄和梳理，利用微信、郵件、論壇來進行實時的交流，以及利用科研在線團隊合作文檔庫平臺分享團隊的文檔來了解團隊計劃的最新動態。“制作植物圖冊”項目時，同樣采用這幾種工具協助進行項目學習。

3.活動探究

利用網絡資源搜索橋梁的資料，了解了趙州橋、南京長江大橋及美國的舊金山金門大橋等橋梁的結構設計原理及其優勢，利用思維導圖梳理知識點并做好記錄。在學習橋梁的四種結構時，利用翻轉課堂的形式進行，學生課后先觀看微視頻，在論壇和在線合作文檔庫平臺上做出學習反饋，利用課堂的時間在教師指導下進行更深層次知識的內化和實驗的設計與操作。教師還分享了一個橋梁搭建的游戲——Bridge Constructor（橋梁建設者），利用基于游戲的學習方式讓學生親身體會橋梁的搭建以及搭建過程中注意的結構、用料等事項。在進行“制作植物圖冊”項目時，要求每位學生在平臺上總結每日項目的進展和個人收獲，在這個過程中每個人的輸出可見，可以有效避免小組合作中部分成員搭便車的現象。

4.制作作品和成果展示

信息技術的應用可以讓學生作品種類多樣化，不只是傳統的手工作品，還可以是研究報告、海報、視頻、圖片、表格、PPT等形式，幫助學生展示學習內容。在“橋梁大師養成記”項目中，學生最終的作品是制作簡易橋梁，并通過PPT來給其他同學和家長介紹橋梁的材料、結構及其優勢。在“制作植物圖冊”項目時我們要求學生根據自己分析的葉子制作一本電子植物圖冊，要求用電子書制作軟件（如sigil）進行制作，技術豐富了作品形式及其展示形式。

圖1 學生作品：橋梁介紹PPT和植物圖冊

5.活動評價

在“橋梁大師養成記”和“制作植物圖冊”兩個項目中，均可采用概念圖作為評價工具，既能讓教師監督學生的進度，又能幫助教師了解學生的思維過程，從而對學生的知識理解進行有效評價。如在進行“橋梁大師養成記”教學內容時，學生對橋梁結構的了解是有前概念的，但并不能夠準確區分它有哪些結構以及各種結構的優勢、特點和原理，依據教學目標，該部分內容要求學生認識各種橋梁結構并針對其特點進行加深理解，鑒于此，教師在進行教學實踐時采用了概念圖作為評價工具，高效地評價了學生在學習過程中的概念變化情況。

圖2 橋梁結構概念圖

6.反思交流

在進行“橋梁大師養成記”和“制作植物圖冊”兩個項目時師生均采用了微信群的交流形式，對教學過程中學生遇到的困難、收獲、教師的教學設計等進行了熱烈的討論，如學生向教師反映他們的組員課后不積極完成項目任務拖延小組進度，教師了解該問題后對這些組員進行了及時回訪并快速調整策略，之后對全班的課后任務進行更頻繁的監督。

四、結語

總而言之，不論是過去還是現在，無論學習形式和方法如何改變，學校教育的終極目的都是提高學生的學習質量和培養學生的綜合素質。在項目學習中，每段進程我們都采用了信息技術（如印象筆記、有道云協作、Photoshop、概念圖等多種信息技術工具和軟件平臺）支持教師和學生的選擇，最終取得了良好的效果。尋找工具幫助教師和學生更好地進行PBL學習，并非是想用信息技術來替代教師。隨著信息技術的發展，項目化學習也將乘著高速前進的列車向前發展，我們希望可以利用PBL培養學生的思維習慣，讓世界聽到他們的聲音，也希望利用PBL來促進全社會創新。當然這也對教師提出了更高的要求，不僅僅要求掌握學科教學法知識，更要學習并掌握新興技術，全面提升TPACK的應用能力。

[1][3]黃明燕,趙建華.項目學習研究綜述——基于與學科教學融合的視角[J].遠程教育雜志,2014，(2)：90-98.

[2]沈書生.學科教學中的項目融入與設計[J].數字教育,2016，(2)：1-6. [4]吳煥慶,丁杰,余勝泉.整合技術的學科教學法知識(TPACK) 研究的現狀和發展趨勢 [J].遠程教育雜志,2012，(6)：94-99.

[5]徐鵬,張海,王以寧,等.TPACK國外研究現狀及啟示[J].中國電化教育,2013，(9)：23.

[6]R.基思?索耶.劍橋學習科學手冊[M].徐曉東，等譯.北京：教育科學出版社，2010：317-319.

[7]王旭卿.充分挖掘信息技術在教學中的認知工具作用[J].現代遠程教育研究,2004，(3)：23-27.

[8]KRAJCIK J S,克拉耶克,CZERNIAK C M,et al.中小學科學教學：基于項目的方法與策略[M].北京：高等教育出版社,2004：272-273.

[9]王中榮.利用信息技術構建學生評價體系的實踐與思考[J].中國電化教育,2008，(1)：67-71.

[10]教育部.科學（3—6年級）課程標準（實驗稿）[M].北京：北京師范大學出版社,2007：13-14.

（責任編輯 孫志莉）

Application of

Information Technology Supported Project-Based Learning in Elementary School Science Teaching

WU Xinxin1,DONG Yan2
（1.Yuxiang Primary School, West District of Beijing,Beijing,China 100088;
2.Faculty of Education,Beijing Normal University,Haidian,Beijing,China 100875）

This study first introduces the general overview of project-based learning (PBL).Then from a theoretical perspective it discusses the supportive impact of information technology on PBL.In addition,it explains how to implement PBL in the technology supported primary school science teaching.Two projects,"Becoming a Bridge Master" and "Making a Plants Photo Album",were used as examples to analyze the specific implementation process of the information technology supported PBL learning. By doing so students’learning interest, habit and ability will be cultivated,and ultimately primary school students’scientific literacy will be enhanced.

project-based learning;information technology;science teaching;elementary school

G4

A

2096-0069（2017）01-0050-05

2016-11-26

全國教育技術研究“十二五”規劃2014年度重點課題“教師TPACK知識：內涵、影響因素及提升策略研究”（146222206）

武欣欣（1992— ），女，河北邯鄲人，北京市西城區育翔小學科學教師，研究方向為小學科學教育；董艷（1973— ），女，河南溫縣人，北京師范大學教育學部教授，博士生導師，研究方向為網絡教育應用、TPACK&21世紀學習、項目教學法。