信息技术支持下项目学习在小学科学教学中的应用

武欣欣董艳

（1.北京市西城区 育翔小学, 北京 西城 100088; 2.北京师范大学 教育学部，北京 海淀 100875）

信息技术支持下项目学习在小学科学教学中的应用

武欣欣1董艳2

（1.北京市西城区 育翔小学, 北京 西城 100088; 2.北京师范大学 教育学部，北京 海淀 100875）

本文先从 总体层面介绍了项目学习的概况，接着从理论层面探讨了信息技术对项目学习的支持作用，然后解释了技术支持下小学科学教学中如何 开展项目学习，并以“ 桥梁大师养成记”和“制作植物图册”作为两个案例项目，分析了在信息技术的支持下项目学习的具体应用过程，通过培养学生在学习方面的兴趣、习惯和能力，从而提升小学生的科学素养。

项目学习；信息技术；科学教学；小学

科学素养是一个国家的软实力，对于国家综合实力的提升至关重要，而提升国民科学素养重中之重就是要提高基础教育中的科学教育。项目学习是一种独特的学习理念，传统的教学模式有着无法避免的弊端，项目学习法和学科教学结合使用，将产生前所未有的教育价值。笔者查阅文献资料发现，目前在国内小学科学教学中鲜有信息技术支持项目学习的相关研究，在信息技术飞速发展、科学教育日益受到重视的大环境下，本研究旨在探讨在小学科学的教学实践中，信息技术如何支持教师更好地实施项目学习，帮助教师利用信息技术进行课程深度整合，从而更加高效地提高学生的学习效果，以促进小学生科学素养的提升。

一、项目学习概述

基于项目的学习（Project-based Learning，简称为PBL）也称项目学习，杜威提出的“做中学”思想，从学习心理学和教育学角度创立了“项目学习”[1]。由此看来，项目学习强调以学习者为中心，解决真实情境

中的问题，注重参与和实践，目的是提高学生知识理解的深度和广度以及面向未来的素质能力。自20世纪三四十年代项目学习在美国初等学校里得到应用，几十年来，项目学习在中小学、大学和职业教育中得到了广泛的应用。在国内也有很多学者对项目学习融入日常教学做过相关研究，南京师范大学沈书生教授曾系统论述过项目学习法、教学科目、教学效果之间的关系，他认为教师应该深入理解项目学习和学科的关系，树立创新素质化、学科素养化、学科关联化、主旨明晰化、表达多样化的观念，让项目轻松、密切地与学科融合起来，支持学生真实学习的发生。[2]项目学习在学科教学过程中的教学流程有一定的共性，其过程分为教师活动和学生活动，包括活动前准备、活动中的建议与指导及活动后的评价与交流。[3]查阅文献资料，在已有研究的基础上，笔者将项目学习过程主要划为以下6个步骤：（1）选择项目，设计驱动问题和导入情境；（2）分组，制订计划和小组分工；（3）活动探究；（4）制作作品和成果展示；（5）活动评价；（6）反思交流。

二、信息技术支持下的项目学习在小学科学教学中的应用

（一）关于信息技术支持项目学习的分析

信息技术与项目学习的整合，是把技术作为一个独立的不可或缺的要素纳入到教师的专业知识中，作为TPACK（整合技术的学科教学法知识），凸显了信息时代数字技术在教学环境中的重要作用和存在的合理方式[4]，有利于提高教师掌握和运用教育技术的能力，有利于教师使用技术进行教学，有利于教师的专业化发展[5]。这种支持作用具体如下：

1.信息技术促进情境创设，激发学生学习兴趣

研究表明，学生处于真实可信的情境中所进行的学习是最有效的，因为他们能够清楚地知道完成任务的意义和价值并且能够与之前的知识相联系以应用于真实的世界中。[6]信息技术可以化静为动，通过图片、音频、视频等多个渠道去刺激学生的感官，在项目伊始创造出相应的情境可以让学生产生身临其境的感受，吸引学生的注意力，有利于学生对主题意义的理解，激发和保持学生的学习兴趣。

2.信息技术为项目学习提供多样化的认知工具

信息技术的高速发展衍生了各种各样的应用，这些应用可以为项目学习提供多样化的认知工具。乔纳森认为信息技术的认知工具作用是“利用计算机应用程序，使学生对正在学习的学科内容进行建构性的、高级的、批判性的思考”，他将对学习有支持作用的信息技术认知工具分为以下几种：语义组织工具、动态建模工具、信息解释工具、知识建构工具和交流合作工具。[7]参与科学实践、合作与制作作品是项目学习的核心特征之一。科学实践强调建模、构建科学解释、参与讨论与评价，所以信息技术支持下的认知工具与项目化学习可以相辅相成，帮助学生搜集并处理信息、建构知识、构建模型、交流合作等。

3.信息技术为项目学习提供更多评价内容和工具

项目学习提倡采用多种评价方式，关注学生的过程性表现。信息技术可以为项目学习提供更多评价内容和工具，丰富评价方式。作品是最重要的评价内容之一，在信息技术的支持下，学生多样化的作品丰富了其学习效果评价的内容和维度。同时，技术工具也催生出多种评价方式与工具，如用视频记录并分析学生在项目过程中的小组合作表现，支持在论坛、博客上调查、投票和讨论学生的项目作品。诺瓦克用概念图作为评价学生学习过程中概念发生变化的工具[8]，概念图既可作为评价对象也可作为评价方式，评价学生在项目中的概念变化过程。王中荣提出了以电子档案袋的方式评价学生的综合素质发展[9]，利用网络平台可以记录学生的作品和过程表现，教师、学生和家长都可以看到，既能够帮助学生进行自我反思和调控，也能让家长更详细地了解孩子在学校的表现。

（二）技术支持下的项目学习在小学科学中的应用

我国新颁布的《小学科学课程标准》强调，科学课程具有开放性，学生是学习的主体，科学课程的开展要以生活中的科学为逻辑起点，以科学探究为主要的学习方式，提倡引导学生利用学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源进行科学学习、加强学科整合。[10]这与项目学习以解决真实问题为中心、以学习者为中心、整合各种资源、强调跨学科学习的特点高度吻合。运用项目学习开展小学科学课程的具体过程如下：

1.选择项目，设计驱动问题和导入情境

生活中处处皆有科学，尤其小学阶段倡导以生活中的科学为逻辑起点，所以在项目主题确定、情境设计和驱动问题的设置方面，最好同时能把学生的真实生活和学科知识紧密联系起来，如“星球探索”项目，学生小组分工查找资料，学习关于地球、月球、太阳、日食、月食、太阳系的相关知识，最后充分发挥信息技术的优势，利用视频或者PPT向同学们介绍，在刺激学生感官、激起学生好奇心的同时，提高他们对学习的兴趣和热情。

2.分组，制订计划和小组分工

教师在科学常态教学中渗透计划和分工的合作理念，在项目学习伊始讲述清楚项目的目标、任务和评价标准，在学生制订计划时给予全方位的指导，并随时跟踪学生的进展，进行及时的帮助。信息技术的各种优势能够简化和促进教学、管理工作，为教师更好地发挥指导性作用提供了支持。作为项目的主体，在信息技术的帮助下，小组成员在随时随地获取、加工和创造性地处理信息的同时,成员间的交流也是畅通无阻的,以往只能面对面定时、定点交流的问题也基本能避免，成员间的合作变得更为顺利。

3.活动探究

科学领域的知识是伴随科学家的观察和探究而来的，教师教学时应关注对知识的解释和传播，在项目学习活动的设计时着重关注活动探究部分，将有助于促进学生对知识的理解和运用。这个环节中信息技术可以帮助学生获取信息并进行加工和处理，尤其是在遇到问题时，学生可以在主动收集和处理资料的过程中，积极建构知识并锻炼各方面能力。此外，信息技术可以支持多种学习方式，提供认知工具，如游戏、思维导图、3D建模等，不仅可以丰富教学活动，帮助学生接受并理解抽象的知识，还可以实现师生间的自由互动，增加了学习的趣味，促进了深度学习的发生。

4.制作作品和成果展示

科学世界是绚烂的、广阔的、深邃的。依托内容，师生可以设计和开发出不计其数的作品。依据项目的主题，科学学科的作品也能做一归类，并用不同的形式体现，比如小报、海报、模型、视频、调查报告等，且不同的展示形式还可以设置不同奖励。技术支持下，学生的作品形式将更加丰富，可以依托展板、液晶电视、网络社交平台等工具，向家长和班里同学甚至于其他班、校学生展示，解决以往只能做出单一形式作品、只能向部分观众展示的问题。

5.活动评价

科学学科项目学习关注学生的学习过程，主要选取过程性评价的评价方式，一般采用学生自评、小组内互评和组间评价。因为我国学校的特点是除教师和学生外，其他人员进校难，然而技术的支持却能够丰富评价形式，如利用视频、网络平台等媒介的帮助，获取外界人士评价，通过观点碰撞，拓展和丰富评价内容。

6.反思交流

教师抓“学习反思”，能够给项目学习的设计提供有效的反馈信息。以探究实验为例，教师要反思个人是如何进行概念、原理、过程的引导和传递，是否给了学生足够的时间和空间去设计实验和改进实验等重要教学细节方面的引导。利用信息技术不仅可以打破反思交流时间和地点的局限，还可以帮助教师将反思活动进行得更加细致、更有针对性，比如利用录音、视频、电子库存等进行的课堂实录，逐一调取知识细节，这就有效规避了以往反思交流只能依靠记忆和少量记录进行，导致教学产生一些忽略某些环节和程序步骤的问题。

三、案例分析

基于上述教学流程，本文选择了教育科学出版社六年级上册第二单元“形状与结构”和教育科学出版社三年级上册第一单元“植物”两部分教学内容，将教学实践中设计的“桥梁大师养成记”和“制作植物图册”两个项目案例做一分享，具体过程如下：

1.选择项目，设计驱动问题和导入情境

信息技术可以在这个环节通过图片、音频、视频共现的立体动态教学的形式，给学生直观的感受，帮助学生获取更好的学习体验。在“桥梁大师养成记”项目中，教师采用视频和图片的形式呈现桥梁事故发生时的情景，给学生营造巨大的视觉冲击和深刻的情感体验，让学生从内心深处产生设计桥梁时要增加其承重能力的想法。使用信息技术呈现问题情境所产生的效果比教师用语言和文字有效很多，能达到事半功倍的效果。“制作植物图册”项目时，教师播放了两段视频，一段是“植物生命脉动”——记录植物由种子至开花的全过程，另一段是“叶之律”——用叶子做的动画。两个视频一个生动形象，一个有趣别致，学生观看时都兴致满满，神采飞扬，教师公布项目主题后学生们都摩拳擦掌，跃跃欲试。这充分说明利用多媒体技术在吸引学生的注意力和提高学生探究兴趣方面有很好的效果。

2.分组，制订计划和小组分工

“桥梁大师养成记”项目时，团队利用思维导图记录小组计划和人员分工，利用印象笔记进行随时随地的信息记录和梳理，利用微信、邮件、论坛来进行实时的交流，以及利用科研在线团队合作文档库平台分享团队的文档来了解团队计划的最新动态。“制作植物图册”项目时，同样采用这几种工具协助进行项目学习。

3.活动探究

利用网络资源搜索桥梁的资料，了解了赵州桥、南京长江大桥及美国的旧金山金门大桥等桥梁的结构设计原理及其优势，利用思维导图梳理知识点并做好记录。在学习桥梁的四种结构时，利用翻转课堂的形式进行，学生课后先观看微视频，在论坛和在线合作文档库平台上做出学习反馈，利用课堂的时间在教师指导下进行更深层次知识的内化和实验的设计与操作。教师还分享了一个桥梁搭建的游戏——Bridge Constructor（桥梁建设者），利用基于游戏的学习方式让学生亲身体会桥梁的搭建以及搭建过程中注意的结构、用料等事项。在进行“制作植物图册”项目时，要求每位学生在平台上总结每日项目的进展和个人收获，在这个过程中每个人的输出可见，可以有效避免小组合作中部分成员搭便车的现象。

4.制作作品和成果展示

信息技术的应用可以让学生作品种类多样化，不只是传统的手工作品，还可以是研究报告、海报、视频、图片、表格、PPT等形式，帮助学生展示学习内容。在“桥梁大师养成记”项目中，学生最终的作品是制作简易桥梁，并通过PPT来给其他同学和家长介绍桥梁的材料、结构及其优势。在“制作植物图册”项目时我们要求学生根据自己分析的叶子制作一本电子植物图册，要求用电子书制作软件（如sigil）进行制作，技术丰富了作品形式及其展示形式。

图1 学生作品：桥梁介绍PPT和植物图册

5.活动评价

在“桥梁大师养成记”和“制作植物图册”两个项目中，均可采用概念图作为评价工具，既能让教师监督学生的进度，又能帮助教师了解学生的思维过程，从而对学生的知识理解进行有效评价。如在进行“桥梁大师养成记”教学内容时，学生对桥梁结构的了解是有前概念的，但并不能够准确区分它有哪些结构以及各种结构的优势、特点和原理，依据教学目标，该部分内容要求学生认识各种桥梁结构并针对其特点进行加深理解，鉴于此，教师在进行教学实践时采用了概念图作为评价工具，高效地评价了学生在学习过程中的概念变化情况。

图2 桥梁结构概念图

6.反思交流

在进行“桥梁大师养成记”和“制作植物图册”两个项目时师生均采用了微信群的交流形式，对教学过程中学生遇到的困难、收获、教师的教学设计等进行了热烈的讨论，如学生向教师反映他们的组员课后不积极完成项目任务拖延小组进度，教师了解该问题后对这些组员进行了及时回访并快速调整策略，之后对全班的课后任务进行更频繁的监督。

四、结语

总而言之，不论是过去还是现在，无论学习形式和方法如何改变，学校教育的终极目的都是提高学生的学习质量和培养学生的综合素质。在项目学习中，每段进程我们都采用了信息技术（如印象笔记、有道云协作、Photoshop、概念图等多种信息技术工具和软件平台）支持教师和学生的选择，最终取得了良好的效果。寻找工具帮助教师和学生更好地进行PBL学习，并非是想用信息技术来替代教师。随着信息技术的发展，项目化学习也将乘着高速前进的列车向前发展，我们希望可以利用PBL培养学生的思维习惯，让世界听到他们的声音，也希望利用PBL来促进全社会创新。当然这也对教师提出了更高的要求，不仅仅要求掌握学科教学法知识，更要学习并掌握新兴技术，全面提升TPACK的应用能力。

[1][3]黄明燕,赵建华.项目学习研究综述——基于与学科教学融合的视角[J].远程教育杂志,2014，(2)：90-98.

[2]沈书生.学科教学中的项目融入与设计[J].数字教育,2016，(2)：1-6. [4]吴焕庆,丁杰,余胜泉.整合技术的学科教学法知识(TPACK) 研究的现状和发展趋势 [J].远程教育杂志,2012，(6)：94-99.

[5]徐鹏,张海,王以宁,等.TPACK国外研究现状及启示[J].中国电化教育,2013，(9)：23.

[6]R.基思・索耶.剑桥学习科学手册[M].徐晓东，等译.北京：教育科学出版社，2010：317-319.

[7]王旭卿.充分挖掘信息技术在教学中的认知工具作用[J].现代远程教育研究,2004，(3)：23-27.

[8]KRAJCIK J S,克拉耶克,CZERNIAK C M,et al.中小学科学教学：基于项目的方法与策略[M].北京：高等教育出版社,2004：272-273.

[9]王中荣.利用信息技术构建学生评价体系的实践与思考[J].中国电化教育,2008，(1)：67-71.

[10]教育部.科学（3—6年级）课程标准（实验稿）[M].北京：北京师范大学出版社,2007：13-14.

（责任编辑 孙志莉）

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

全国教育技术研究“十二五”规划2014年度重点课题“教师TPACK知识：内涵、影响因素及提升策略研究”（146222206）

武欣欣（1992— ），女，河北邯郸人，北京市西城区育翔小学科学教师，研究方向为小学科学教育；董艳（1973— ），女，河南温县人，北京师范大学教育学部教授，博士生导师，研究方向为网络教育应用、TPACK&21世纪学习、项目教学法。