信息技術學科項目化教學探索

丁愷

摘要：項目化教學是按照學習目標將課程綜合、細化成若干操作性強的項目，以項目任務為中心，以典型產品（或服務）為載體，讓學生在完成項目任務的過程中獲得知識、提升技能的教學。這樣的教學活動發生在真實的情境下，引領學生經歷“提出問題、討論與交流、思考解決問題的策略、分析策略的實施和正式實施策略、進行項目展示和評估”的過程?！端粓缶悄苄购檠b置》一課，是信息技術學科項目化教學的實踐探索，開展效果顯著，有整合學科教學、以項目為導向等創新之處，也仍存在評價方式不夠豐富、“探究味”不足、部分學生不適應等有待改進的地方。

關鍵詞：項目化教學;信息技術;學科整合;《水位報警智能泄洪裝置》

項目化教學是按照學習目標將課程綜合、細化成若干操作性強的項目，以項目任務為中心，以典型產品（或服務）為載體，讓學生在完成項目任務的過程中獲得知識、提升技能的教學。這樣的教學活動發生在真實的情境下，引領學生經歷“提出問題、討論與交流、思考解決問題的策略、分析策略的實施和正式實施策略、進行項目展示和評估”的過程。項目化教學可以讓學生的學習成為有意義的實踐，培養學生的探究意識和批判性思維，發展學生的探究與設計能力、問題解決能力和團隊協作交流能力。因而，筆者積極嘗試信息技術學科的項目化教學。以下分享《水位報警智能泄洪裝置》一課的實踐與思考。

一、實踐準備

（一）理清思路

首先，尋找可以利用的主題或項目。選擇的主題或項目應盡可能包含課程標準中相應層次的多種科技常識、探究與設計、情感態度與價值觀。其次，組織學生按照項目內容展開討論，思考完成該項目需要做哪些準備，由此衍生出小項目或小問題。然后，教師根據學生的問題備課與教學。教學中，注重培養學生自主學習的能力，給予學生更多空間去學習知識，并指導學生運用不同學科的知識和技能完成小項目、解決小問題，最終完成整個項目。最后，學生展示項目成果，并相互評價在本次活動中的表現。

（二）確定主題與目標

在我國南方，每年的六、七月份都是降雨的高峰期，也就是我們俗稱的梅雨季節。下雨過多存在很多隱患，其中，最為嚴重、最為頻發的是洪水災害，因而抗洪防汛成為這一時期重要的社會事務。水庫是抗洪防汛的重要設施，而在信息社會，智能化、自動化是社會、技術發展的主要方向。由此，得到項目主題：如何在到達警戒水位時及時給出提示并自動開閘泄洪。在解決抗洪防汛問題的基礎上，還可以培養學生應用物聯網知識處理實際問題、參與公共事務的能力。

據此，設定本課教學目標：（1）科學目標。①了解洪水形成的原因以及預防應對的方法;②了解水庫泄洪的重要性;③了解超聲波水位傳感器的工作原理。（2）技術目標。①完成水位報警智能泄洪裝置的設計圖;②完成水位報警智能泄洪裝置的程序設計。（3）工程目標。利用物聯網模塊完成水位報警智能泄洪裝置的搭建。

二、實踐過程

（一）情境導入，追根溯源

（播放視頻資料：1998年，自6月11日進入梅雨期后，長江流域各地暴雨頻繁。汛期，長江流域共出現74個暴雨日，其中大暴雨日為64天，特大暴雨日為18天。持續的暴雨，造成山洪暴發，江河洪水泛濫，堤防、圍院漫潰，外洪內澇及局部地區山體滑坡、泥石流，給長江流域造成了嚴重的損失。據不完全統計，受災人口超過一億人，受災農作物1000多萬公頃，死亡1800多人，倒塌房屋430多萬間，經濟損失1500多億元。）

師為什么在日常生活中“溫柔”的水會變得如此可怕？

（學生小組討論，教師總結學生的回答，得出“水失去了控制”這個結論。）

師生活中我們有一種常見的控制水的設施，是什么？

生水庫。

師那水庫是怎么控制水的呢？

（學生討論水庫的作用和原理。）

師同學們討論得非常熱烈，說得也很有道理！（課件播放水庫開閘、關閘的動畫）水庫可以通過開、關閘門來控制水?？墒牵暗囊曨l中也有水庫啊，為什么沒起作用呢？

生水庫崩塌了。

師請同學們思考一下，水庫潰壩的主要原因是什么？

生沒能及時開閘泄洪。

師為什么沒能及時開閘泄洪？

生因為當時是晚上，沒能及時發出警報。

（二）合作探究，巧妙解疑

師所以，難點在于如何及時發出警報。同學們能不能開動聰明的小腦袋瓜，在小組內討論一下，想一個好辦法來實現自動報警與泄洪呢？

（學生小組討論。）

生在警戒水位線下方開一個排水口，利用浮球、浮板。

……

師剛才同學們想到的方案大多利用的是機械原理。能不能用我們認識的傳感器設計一個智能裝置，讓它來自主探測水位高度，并判斷水位是否接近警戒水位，根據水位控制警報和閘門的開啟與關閉呢？

生可以。

師那我們可以用什么傳感器呢？有什么傳感器可以測量距離呢？

生超聲波傳感器。

師好，那我們就來試試用超聲波傳感器測量距離，控制水位。超聲波傳感器又是如何測量距離的呢？

生發射一道超聲波，根據超聲波碰到水面返回的時間，就可以計算出到水面的距離。

師很好，現在我們用超聲波傳感器測量水位。（出示超聲波模塊圖標）那用什么來發出警報呢？

生蜂鳴器、報警燈。

師（出示蜂鳴器、LED燈模塊圖標）用什么來控制閘門的開啟和關閉呢？

生馬達、舵機。

師（出示舵機模塊圖標）還需要什么來指揮這些模塊運行呢？

生主控板。

師（出示主控板模塊圖標）有了這些模塊，我們能畫出設計圖，將它們安裝在合適的位置嗎？

生可以。

師好，請各小組拿出學案，閱讀“項目一”中的資料，組內合作完成水庫智能報警泄洪裝置的設計圖。

（學生小組合作畫設計圖，教師巡視指導。）

師好，有不少小組已經完成了自己的設計。哪一組愿意和大家分享你們的設計？

（學生展示。）

師好，讓我們一起來看看這組同學的設計，其他小組的同學幫忙找找有哪些地方需要優化。

（師生一起就超聲波傳感器安裝的位置、面向的方向，舵機安裝的位置，報警器和主板安裝的位置等是否合理展開討論。）

（三）結合圖紙，完成搭建

師現在設計圖已經完成了，請各小組閱讀學案上“項目二”中的資料，根據你們的設計圖，利用樂高積木塊和其他工具將各種模塊安裝到水庫模型上。

（學生小組合作完成拼搭，教師巡視指導。）

師老師發現有不少小組已經完成了搭建，哪一組愿意來展示一下你們的作品？（指向一組）這組同學熱情很高漲，就請你們來展示吧。請其他小組仔細觀察，看看他們的作品有沒有什么可以改進的地方？

（學生展示，師生討論各個模塊安裝位置是否合理。）

（四）結合實際，設計程序

師現在各組同學已經將自己設計的報警泄洪裝置安裝在水庫模型上了，這個裝置開始發揮作用了嗎？

生沒有。

師為什么？

生還沒有編寫程序。

師那你們又準備如何設計相應的程序呢？這一程序要控制各個模塊做什么？老師這里有一張表格，先請同學們思考一下該如何填寫。

（學生討論填寫表格，得到下頁表1。在此基礎上，進一步討論得到編程的流程圖，如下頁圖1所示。）

（五）總結回顧，品味收獲

師今天，通過同學們的積極思考和合作探究，我們完成了“水位報警智能泄洪裝置”項目的圖紙設計與模型搭建，最后還完成了智能程序的流程設計，也就是經歷了“提出問題、討論與交流、思考解決問題的策略、分析策略的實施和正式實施策略、進行項目展示和評估”的過程。老師為你們感到驕傲，并希望同學們在今后的學習中都能像今天這節課一樣，善于思考、積極合作、勇于探究，去解決一項又一項任務，攻克一個又一個困難。

三、實踐反思

本次信息技術學科項目化教學的實踐成效顯著：

首先，學生成功利用樂高積木塊和其他工具制作了各種模塊并安裝到水庫模型上，有自己想象的模型，也有根據生活實際制作的水庫模型。其次，學生通過迭代解決設計過程中的問題，不斷鞏固知識、完善認知結構。學生知道了如何制作水庫和各種模塊，知道了水庫中的閥門如何利用超聲波傳感器測量水位來發出警報。學生積極參與制作和設計活動，充分發揮自己的想象力。學生在不斷地提問、思考、設計、制作、改進的過程中，充分感受到了程序設計的魅力。學生發現問題，并在不斷分析問題、改進解決方案的過程中，充分鍛煉了自己的探究與設計的意識和能力。在設計制作結束后，大多數學生都認識到，利用樂高積木塊和其他工具制作各種模塊是一個復雜的工程，編程后的安裝更是一項富有挑戰性的活動，模型的設計和安裝受技能、工具及材料等多方面因素的制約。在團隊設計過程中，學生增強了團隊合作與交流的能力，能主動尋求他人的支援，并積極幫助他人，尊重他人的勞動成果，樂于和他人分享自己的觀點、經驗和制作成果。

本次實踐主要有以下兩個方面的創新之處：

整合學科教學。本次教學設計充分借鑒了STEM教育的理念，將數學計算、工程技術融入信息技術學習活動中。其中，運用到的知識不僅包含信息技術的編程模塊與水庫閥門的安裝等相關知識，還涉及比例換算、材料選擇、結構制作等跨學科知識，讓學生通過豐富的設計和制作活動進行項目化學習。這樣的學習活動，充分鍛煉了學生的學科整合學習能力。

以項目為導向?；谡辖虒W的需要，本次教學設計融入了項目化教學的理念：從大問題（項目問題）出發，讓學生根據大問題延伸思考多個小問題。這種大問題套小問題的模式，能讓學生通過一步步解決小問題而獲得有用的知識和技能，從而為最終解決大問題做有力的鋪墊。在不同的環節中，教師還設計了多個富有挑戰性的問題，讓學生運用剛學過的知識進行設計、制作。最后，學生小組以產品的形式呈現學習成果，將知識與操作充分結合在一起。

當然，本次實踐仍然存在一些有待改進的地方：

評價方式不夠豐富。除了成果展示外，還可以設置其他評價方式，如針對個人的評價方式，可以有項目日志、個人經歷短文等;針對團隊的評價方式，可以有團隊成員相互評價、多媒體研究報告等。這些評價方式不但可以用在總結性評價中，還可以用在探究活動的過程中，隨時隨地引導學生反思，并不斷給予學生反饋。

“探究味”不足。本次實踐主要偏向于設計與制作活動，缺少一定的探究活動。在以后的實踐中，我們可以從課程標準中發掘、從生活實際中開拓，找到既能增強學生自主探究能力，又具有一定社會影響的探究素材，進而根據教學內容設計能改善現狀或使人受益的探究活動。

部分學生對項目化教學不適應。盡管項目化教學這種教學方式頗受學生歡迎，但學生仍表現出諸多不適應：不少學生還習慣于傳統“教師講、學生聽”的教學方法，主體意識不強，主動去“做”的能動性不夠;部分學生對項目化教學缺少必要的心理準備和角色認同;部分學生對小組或個人完成工作任務一時難以適應，感嘆課前要調查分析、上網查找資料等，課上完成項目的時間偏緊;部分學生的動手操作能力弱，因而課上小組內學生任務完成的質量有高有低，形成兩極分化現象。

任何一種教學模式都有其優點和不足，我們不能過分夸大項目化教學的作用，把項目化教學看作適用于一切課程改革的“放之四海而皆準”的真理。我們需要通過實事求是的實踐，發現信息技術項目化教學的價值與問題，不斷地從理論依據、知識結構、教學評價等各方面加以完善。

參考文獻：

[1] 夏雪梅.從設計教學法到項目化學習：百年變遷重蹈覆轍還是涅槃重生？[J].中國教育學刊，2019（4）.

[2] 高玉萍.項目化教學課堂實施中存在的問題與對策[J].高等職業教育（天津職業大學學報），2009（5）.

[3] 何克抗.建構主義的教學模式、教學方法與教學設計[J].北京師范大學學報（社會科學版），1997（5）.

[4] 朱學慶.概念圖的知識及其研究綜述[J].上海教育科研，2002（10）.