基于合作解決問題能力培養的項目學習設計

摘" 要 以“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”為例，從團隊組織的形式與流程、真實情境和驅動性任務的設計、以概念為本的知識體系的構建、借助微課程優勢的資源開發、公開項目學習成果的形式及覆蓋項目學習全程的評價等六個方面入手，分析以合作解決問題能力培養為導向的項目化學習設計。

關鍵詞 合作解決問題能力；項目化學習；科技創新教育；普及課程；微課程；Python

中圖分類號：G633.67" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）23-0073-04

0" 引言

越來越多的教育工作者正摒棄以教師為中心、聚焦于識記事實性信息、推動淺層概念理解的授受式教學，轉而選擇更具體驗化、情境化的教學模型。基于項目的學習（Pro-ject-based learning，PBL）作為致力于將內容、學習者和經驗加以真實化和情境化的建構主義教學方法之一[1]，一直以來備受課程改革者的關注。

2018年1月，中華人民共和國教育部發布《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》，提出：“倡導基于項目的學習方式，將知識建構、技能培養與思維發展融入運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中。……評價內容要從單純關注知識與技能向關注學生學業成就轉變，同時關注現實問題解決和團隊合作等多種能力的提升。”[2]這構成課題組開發地方性科技創新教育普及性課程（以下簡稱普及課程）的基本依據，確立以合作解決問題能力培養為導向、基于項目的學習的課程形態。

經濟合作與發展組織（OECD）2015年國際學生評估項目（Program for International Student Assessment，PISA）首次對合作解決問題能力進行測評，并將合作解決問題能力定義為“個體有效地參與由兩名或以上的成員組成的團隊，通過共享理解與達成共識，付出努力尋找解決方案，匯集團隊成員的知識、技能和行動以實施問題解決方案，最終解決問題的能力”。其中，問題解決的認知過程一般包括“探究與理解”“表征與系統化”“計劃與執行”以及“監控與反思”；團隊合作方面則包括“建立和維持共識”“采取適當的行動解決問題”以及“建立和維持團隊組織”。團隊合作能力與問題解決過程的動態交互，構成PISA2015合作解決問題測評框架，如表1所示[3]。依據該框架，課題組開發《合作解決問題過程記錄單》，以期通過文本分析的方法探討學生在項目化學習過程中合作解決問題能力的發展。

下文以普及課程高中學段項目“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”為例，從團隊組織的形式與流程、真實情境和驅動性任務的設計、以概念為本的知識體系的構建、借助微課程優勢的資源開發、公開項目學習成果的形式以及覆蓋項目學習全程的評價等六個方面入手，闡述以合作解決問題能力培養為導向的項目化學習設計。

1" 團隊組織的形式與業務流程

1.1" 團隊組織形式

馬卡姆（Thom Markham）[4]在其著作中對小組和團隊進行了區分，指出“小組代表的是低層次的集合，其組建是為了幫助成員之間進行討論和比較；而團隊則不同，團隊成員之間有著共同的意向”，并提出“你（教師）需要采用一套方法來訓練學生的團隊合作能力……教會學生團隊合作，是21世紀教師的重要任務之一”。根據馬卡姆所列團隊的五大本質、組建團隊的七個指導方針、教授團隊合作的六個核心工具，以及利用團隊培養性格、文化和團體感，應對離群生的方法等，課題組設計一貫式團隊組織形式。

普及課程項目的設計對接多元智能理論及職業生涯規劃理念，引導待業人員（參與項目化學習的學生）對自己的多元智能結構進行分析，并參照分析結果研讀擬組建的虛擬科技公司的組織架構（10～12人）及崗位職責，填寫《虛擬科技公司志愿崗位申請卡》后提交至人才市場（該角色由項目化學習指導教師擔任）。人才市場綜合考慮多元智能分析結果以及志愿崗位、是否服從調劑等信息，對待業人員的公司及崗位進行初始分配，每五家虛擬科技公司構成一個區域共同體（班級），由此完成項目化學習的團隊組建。在項目實施過程中允許員工依據自身能力的發展及其他因素提出升職、離職、求職等申請。虛擬科技公司的組織架構和項目化學習的團隊組建流程如圖1、圖2所示。

1.2" 業務流程

在項目實施過程中，各公司員工一般會經歷如下市場動態或業務流程。

1.2.1" 發布需求" 第三方（該角色由項目化學習指導教師擔任）受客戶委托面向各虛擬科技公司發布需求，即呈現項目化學習的情境及任務。

1.2.2" 產品研發" 各虛擬科技公司產品經理負責市場需求的分析與溝通；技術研發中心設計產品功能，制訂產品的開發計劃并實施；同時，人力資源中心協同技術總監、市場總監負責項目實施全過程的監控與反思，即經歷探究與理解、表征與系統化、計劃與實施、監控與反思（監控與修訂共同的理解、監控行動的結果等）的合作解決問題過程。

1.2.3" 招標會議" 各虛擬科技公司產品經理交付樣例后，由銷售經理進行演示并作推廣報告；在技術問辯環節，技術總監須帶領技術研發中心針對其他公司提出的疑問和建議給出反饋；各虛擬科技公司總裁依據《產品推介整合性評價量規》[5]對其他公司給出客觀評價，最終評選出最優產品進行應用推廣，即公開項目化學習的成果。

1.2.4" 總結反思" 與產品研發過程中監控與反思的側重點不同，各虛擬科技公司人力資源中心需協同市場營銷中心、技術研發中心對項目實施全過程、招標會議全過程和最終結果進行反思，必要時對團隊組織和角色分工進行調整。以合作解決問題能力培養為導向的項目化學習一般流程如圖3所示。

2" 真實情境和驅動性任務的設計

真實性是項目化學習的首要優勢。夏雪梅[5]指出：項目化學習強調“所學知識和能力的真實”以及“思維的真實”，即學生習得的知識和能力是可以在人類世界中真實使用的，學生解決這個問題的思路在現實生活中是可以遷移的。項目“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”是基于課題組王老師的真實需求開發的，具有半結構化的屬性，屬于“真實的生活世界的項目”，項目情境描述如下：

王老師的儲藥箱里有很多藥品，包括西瓜霜潤喉片、慢嚴舒檸、清火膠囊、復方氨酚烷胺片、復方氨酚烷膠囊、頭孢克肟分散片、炎熱消顆粒、蒲地藍消炎片、二丁膠囊、桂林西瓜霜、人工牛黃甲硝唑膠囊、布洛芬顆粒，還有最近為人熟知的連花清瘟膠囊等。這些藥品大多購買于社區醫院或診所。相應癥狀消失后，王老師會把剩余的藥品整理進收納箱。然而，一段時間過去后，王老師并不清楚所收納的藥品具體針對哪種癥狀，再去醫院或診所開藥時也可能買到相同功能的藥品甚至同一種藥品，長此以往，造成藥品的大量堆積和浪費。因此，王老師需要這樣一種程序：

1）記錄向收納箱中增加了哪些藥品；

2）實時查詢收納箱中有哪些藥品，以便開藥時請醫生判斷現有藥品能否納入藥方；

3）更新收納箱中現有藥品的余量，刪除已經用完的或已過期的藥品記錄。

開發能夠滿足所列需求的程序是該項目的驅動性任務。學生在解決真實問題的過程中建構核心知識體系，同時發展高階認知策略，尤其是合作解決問題的能力，經歷自主學習及探究性實踐，促進深層次的學習和對概念性知識的持久性理解。項目預計歷時3～5周，學生在項目完成后產出對家庭有價值的作品。

3" 以概念為本的知識體系的構建

傳統的直接教學即使可以實現對學科概念和原理的深刻理解，也無法支持對更深刻的知識與技能的跨時間、跨文化、跨情境的遷移[6]。而在基于項目的學習中，教師將重點放在基于學科的概念和原則上，再采用事實和話題作為工具加深學生的理解[4]。又或者說，在項目化學習中，教師用概念作為聚合器，促進事實性知識的組織和意義化[5]。

普及課程的設計緊扣信息技術學科大概念，引導學生在項目實施過程中從知識點入手，自下而上地構建核心知識網。項目“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”的Python程序設計語言核心知識網如圖4所示。

圖4中所示的“列表”“字典”“自定義函數”等常作為傳統教學中的知識單元出現，知識單元還可以具體劃分為“列表索引”“切片”“追加列表元素的方法”“字典特性”“鍵值對”“形參和實參”等瑣碎、零散的知識點。在基于項目的學習中，學生通過微課程、書籍、網站資源等完成對知識點或知識單元的自主學習，教師在項目實施過程中引導學生尋找這些知識點中共同覆蓋和指向的上位概念。如圖4中所示的“數據結構”“程序結構”等學科關鍵概念，最終觸摸到更具普遍性、抽象性和永恒性的學科大概念——數據。

除Python程序設計語言外，教師也應鼓勵學生應用其他高級程序設計語言完成項目。如應用C++程序設計語言完成項目的學生，可能從switch語句的學習開始經歷選擇結構到程序結構再到數據這個核心概念的建構過程。需要注意的是，項目化學習強調邊做邊學，而非將核心知識網中所有的概念性知識學習完成后才著手解決問題。

4" 借助微課程優勢的資源開發

項目化學習并不排斥教師的講授，但為進一步發展學生的探究能力，也為避免新手教師過度引導項目進程，課題組開發一系列供學生自主學習的課程資源，包括以Python程序設計語言為主的微課程和核心知識手冊等。同時，鼓勵學生參考除校編資源外的書籍或網站，如Eric Matthes所著、人民郵電出版社出版的《Python編程：從入門到實踐》，廖雪峰的官方網站（www.liaoxuefeng.com），菜鳥教程（www.runoob.com）等。項目“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”的資源結構圖如圖5所示，其中，需求文檔主要包含真實情境和作為腳手架的技術要點。

教師在引導學生進行項目化學習的過程中需要進行多次角色轉變，例如：在虛擬科技公司組建時，教師的角色為人才市場；在需求發布和分析過程中，教師的角色為客戶委托人；在產品研發過程中，教師的角色為首席執行官；在招標會議中，教師為會議主持人……因此，課題組除提供面向學生的資源外，也設計面向教師的《項目化學習指導手冊》，從而引導教師的角色轉變和指導行為。另外，還預設能體現多層次知識體系建構情況的示例程序和評價工具。

5" 公開項目學習成果的方式

項目化學習成果是對驅動性任務的回應。普及課程項目學習成果的公開方式和流程具有一致性，即均需經歷產品交付推廣環節，具體流程如圖6所示。

以“王老師的家居儲藥箱數據管理程序”為例，各虛擬科技公司產品經理提交程序樣例后，以區域為單位召開招標會議，各公司的銷售經理負責演示本公司開發的家居儲藥箱數據管理程序，并結合文本、PPT或其他多媒體手段描述項目實施過程中相關人員的責任分工以及程序設計的成功之處；在技術問辯環節，各公司技術研發中心就程序展開交流與討論、提問并反饋；各公司總裁依據《產品推介整合性評價量規》對參與招標會議的公司所展示的程序樣例進行打分，進而評選出最適合推廣應用的程序，即中標；中標程序將有機會結合樹莓派、掌控板、語音模塊等開源硬件制作形成更具科技體驗感的產品。在年度活動中，孵化成功的產品將在科技活動周中展出，屆時還將通過微信公眾號等平臺邀請專家、科任教師、家長等評選出對實際生活最有意義的產品。

6" 覆蓋項目學習全程的評價體系設計

普及課程的評價體系由多種評估工具組合而成，主要對三個方面的內容進行評價，包括核心知識體系的建構情況、合作解決問題能力的發展情況和項目學習成果的質量。其中，應用對比概念圖、《KWL-apply知識體系建構跟蹤表》、河北省信息技術學業水平考試“算法與程序設計類”題型等，完成對核心知識建構情況的跟蹤和評價；應用《合作解決問題過程記錄表》完成對合作解決問題能力的發展性評價；應用《產品推介整合性評價量規》對各公司的項目成果進行評價；應用《虛擬科技公司志愿崗位申請卡》的職位變動模塊、獎懲記錄模塊等進行輔助性記錄。同時，評價工具又分為對個體/課時的評價（即每課時、對每個個體進行的評價，下同）、對團隊/項目的評價以及對個人/課程的評價，以此促進學生個人和團隊的共同進步。覆蓋項目學習全程的評價體系示意圖如圖7所示。

7" 結束語

隨著時代的發展，各級教育主管部門、科技教育工作者和社會各界愈加關注科技創新教育。考慮到人工智能、機器人等科技創新教育系列課程對學生程序設計能力提出的不同程度的要求，課題組開發的普及課程以程序設計為核心內容，屬于學科項目化課程。在項目成果的公開展示環節，評選為最優的程序雖有機會結合開發板、結構件等孵化為實物作品，體驗基于STEAM的跨學科項目化學習，然因設備設施限制而未面向全體進行普及，仍有局限于精英式體驗之遺憾。這就需要教師把眼光轉向日常生活中的可利用資源，從而把學科項目成果普遍地進行實物轉化，發揮項目學習的最大優勢，促進科技創新普及教育進一步發展。

參考文獻

[1]斯伯克特.教育傳播與技術研究手冊[M].任友群，焦建利，劉美鳳，等，譯.3版.上海：華東師范大學出版社，2012：118-130.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：2，49.

[3]李新.PISA視域下的合作解決問題能力：內涵、測評及反思[J].世界教育信息，2018（5）：61-67.

[4]馬卡姆.PBL項目學習：項目設計及輔導指南[M].董艷，譯.北京：光明日報出版社，2015：40-48.

[5]夏雪梅.PBL項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M].北京：教育科學出版社，2018：124-125，11-13，34-52.

[6]埃里克森，蘭寧.以概念為本的課程與教學：培養核心素養的絕佳實踐[M].魯效孔，譯.上海：華東師范大學出版社，7-8.

*項目來源：河北省教育科學研究“十三五”規劃2019年度一般資助課題“秦皇島市基礎教育階段科技創新教育普及性課程開發與實施研究”（課題編號：1903048）；2020年度河北省教育技術研究課題“以問題解決能力培養為導向的項目化學習發展性評價系統開發與實施研究”（課題編號：hbdj2020086）。

作者：彭靜、王云雪，秦皇島市第一中學，中小學一級教師，研究方向為信息技術與科技創新教育教學（066000）。