基于“研学后教”理念的高中信息技术PBL实践研究

丘志强 彭丽欧

摘要：本文将项目式学习（PBL）与“研学后教”理念相融合，探索高中信息技术项目式学习的教学策略，并通过必修模块一中“数据处理与应用”内容的“地面智能气象的数据分析和可视化表达”项目活动为例，阐述了高中信息技术项目式学习的实施过程，最后对教学效果和教学行为进行了分析与思考。

关键词：PBL（项目式学习）；研学后教；高中信息技术；教学实践

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2019）05-0044-05

2018年，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》正式发布，它强调以项目式学习整合学科的原理知识、学科方法、工具选择为教学方式，通过项目活动进行自主、协作、探究技能学习，全面提升学生的信息素养。“研学后教”以“坚持以生为本，把时间还给学生，让问题成为中心，使过程走向成功”为核心理念。“研学后教”是实施新课标的理念，而项目式学习正是践行新课标的学习方式。

“研学后教”与项目式学习的融合分析

1.“研学后教”理念的内涵与结构

“研学后教”课堂教学改革是广州市番禺区基础教育课程改革的一项实践与创新，强调学生研学在先，以学定教，“研”是前提，“学”是基础，“教”是保障，实现“研”“学”“教”一体化。[1]升级版的“研学后教”坚持把时间还给学生，让学生成为课堂真正的主人，让问题成为中心，凸显学科研学问题的解决，让学生在自主、合作、探究中利用旧知探索新知，融合学科核心素养，最终使过程走向成功的核心理念。

2.项目式学习的内涵与结构

项目式学习（PBL：project based learning）是一种基于建构主义理论的情境化学习方式，使学生通过应用知识、动手操作的方式来学习知识，进而加深学生对学习材料的理解，强调积极建构、合作学习。[2]它强调以真实情境中的问题作为驱动，将所要学习的知识点内容以一个或多个项目活动学习形式进行整合，使学生在完成项目的过程中学习新内容，获得较全面的学科知识，同时通过项目培养学生的自主、合作、探究能力，创新能力，动手实践能力及问题解决能力等。[3]它包括了六大基本步骤，如图1所示。

3.“研学后教”与项目式学习的契合度分析

新课程标准提出要大力推进教学改革，关注学生学习过程，创设与生活关联的、任务导向的真实情境，促进学生自主、合作、探究地学习。[4]而“研学后教”坚持以学生的学习为主体，将学生的“学”、教师的“教”、师生的“研”合为一体的立体生态课堂，实现“研”有深度、“学”有厚度、“教”有高度的目标。在高中信息技术学科教学中，项目式学习是在新课标和课堂教学改革理念下合适有效的学习方式，是践行高中信息技术新课标的有效方法，也是区域“研学后教”理念的落地和实施。

高中信息技术项目式学习的实施策略

1.基于项目式学习的高中信息技术教学理念

在高中信息技术教学中，要围绕学科核心素养，凸显“学主教从、以学定教、先学后教”的专业路径，把项目整合于课堂教学中，创设有利于学生开展项目学习的数字化环境、资源和条件。[5]在教学中，要有效地对知识体系进行梳理，引入现实情境性的问题或主题，梳理项目式学习的“问题—项目—学习”三者之间的关系[6]，认清项目式学习六大步骤与八大要素之间的融合关系（如图2），进一步提升项目式学习的设计。

2.高中信息技术项目式学习的目标分析

在高中信息技术教学中，通过梳理各课程模块的教学内容，以阶段教学内容、模块、单元等为依托，提炼学生习得知识后应具备的学科核心素养，对照具体的学业要求，并以此节点设计项目推进路径，形成“模块教学内容—学科核心素养—项目目标—教学目标”的四级目标分析路径，逐一突破各个节点，培养学生学科核心素养。

3.高中信息技术项目式学习的策略分析

（1）“技术条件”策略

项目式学习要依靠多种信息技术条件和平台，而信息技术的技术性和实践性的特征，特别是新课标提到要根据不同的教学需求设立信息技术实验室，如数据分析实验室、创客实验室、多媒体网络实验室等，依据技术学科条件以微课程的形式融入项目式学习活动的整个过程，依托信息技术的有效资源、信息化教学手段、数字化教学资源等，这些都为项目式学习的有效开展和实施提供了可行性条件。

（2）“问题项目”策略

在项目式学习中，知识的获得来源于对问题的认识和解决的过程。问题本身推动了解决问题和推理技能的应用，同时也激发了学生自己查找信息、学习关于此问题的知识和结构，以及解决问题的方法，“围绕问题来组织学习过程，问题是学习过程的起点”，这是任何形式项目式学习教学活动的核心原则。[7]

在高中信息技术教学中，设置一个好的问题是成功实施项目式学习的第一步，一个好的问题能够给学习者提供一个广阔的多向度的探索空间，也能为学生提供记忆和思考的脚手架。

（3）“自主探索”策略

在项目式学习中，如果不能在学习过程中体现出主动获取知识、解决实际问题等技能的话，即使最终成果是一个项目也不能称其为项目式学习。具有现实意义的问题并不一定是一个现实世界真实存在的问题，而是说解决这个问题需要用到现实生活中会用到的技能，这就需要學生不断地自主探索。在高中信息技术教学中，通过问题情境提升为主题探究，将技术技能的学习与人文素养的培养相融合，通过自主探索后将知识进行学以致用。

（4）“学习组织”策略

在项目式学习中，学习可以是信息式、结构式、转化式，信息式注重的是知识储存量的增加，单纯的输入和记忆的过程；结构式强调通过原有经验信息点了解事件甚至背后的构成逻辑和形成规律；转化式则关注人对事物的独特意义建构，意义创造性的能力和过程。在高中信息技术学科教学中，要洞见和重组学科理解力和技能化，明确整个学习组织的信息式的、结构式的、转化式的学习模块，要巧妙地将之融为一个整体的学习过程，犹如一杯漂亮可口项目式学习的学习组织鸡尾酒。

4.高中信息技术项目式学习的策略实施范式

高中信息技术的教学以学科核心素养为总要求，通过项目式学习，将知识建构、技能培养、思维发展融入到运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，结合“研学后教”与项目式学习的策略分析，制订高中信息技术项目式学习的策略实施范式[8]，如图3所示。

高中信息技术项目式学习的实施过程

在高中信息技术项目式学习的教学实施中，教师要遵循项目式学习路线、知识体系路线、思维能力与学科核心素养路线的一体化，围绕相应知识点，给学生提供自主探索的机会。结合“研学后教”理念，笔者选取必修课程模块一《数据与计算》中“数据处理与应用”的知识内容，施以“地面智能气象的数据分析和可视化表达”项目活动为例来展开。

1.项目活动实施的教学分析

（1）课标内容分析

本项目活动通过典型的应用案例，了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法，根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，完成分析报告。学业要求上要求学生了解数据采集、分析和可视化表达的基本方法，能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织、计算与呈现；在数据分析的基础上，完成分析报告。

（2）教学内容分析

本项目活动选自必修模块一《数据与计算》第二部分“数据处理与应用”内容，主要涉及数据处理的基本方法，通过运用数字化工具，体验数据处理的需求分析、加工、分析等过程，掌握运用恰当的工具对数据进行呈现。通过数据分析结果和需求进行可视化表达，从而形成分析报告。依据项目活动进行自主、协作、探究技能学习，完成对数据的认识、采集、分析和可视化表达的知识要点，最终通过完成小组项目活动达成学习目标。

2.项目活动实施的目标分析

结合对教学内容和项目活动的分析，高中信息技术学科核心素养的水平1-5，确定本项目活动的学科核心素养目标：信息意识（水平1：1-2-3-4-5）、计算思维（水平1：1-2-4）、数字化学习与创新（水平1：1-2）、信息社会责任（水平1：2-5）。

3.项目活动实施的情境与问题

指引学生通过手机APP“气象雷达”“停课铃”等智能气象应用终端，可以实时查看气象的温度、湿度、风向、降雨等数据，通过对地面气象大数据的分析，可以预测各种气象天气，运用多种不同的数据采集方法，有效地进行地面天气预报，根据不同地区和不同时间清晰呈现数据可视化表达。基于真实现实情境完成项目选题和项目规划。项目活动建议共8课时，其中活动探究1-3各2课时，作品制作1课时，成果交流和活动评价1课时。

4.项目活动实施的活动设计

（1）活动探究1：地面智能气象数据的采集

针对数据的三种类型，熟悉不同类型数据的采集方法与手段，选择全面、整体化的地面气象数据采集方法，综合运用多种不同采集方法，体现数据的真实性与客观性。在活动实施过程中，可以根据不同的小组，按照不同的数据采集方法进行分组探究和实验，比较分析采集数据的异同点，交流和研讨。

（2）活动探究2：地面智能气象数据的分析

气象数据的要素来源于气压、风向、风速、湿度、相对湿度等，依据数据分析的现状分析、原因分析、预测分析对应不同数据分析方法，探究地面气象数据的分析方法。例如，运用SPSS软件基于统计学数理分析方法（如方差统计分析、多元回归分析、关联分析等），或基于机器学习的人工智能Python等软件方法（如地面气象数据建模、气象时态序列数据分析、气象模式识别等）。体验数据分析的基本步骤和基本方法，提升数据分析的结构化思维。

（3）活动探究3：地面智能气象数据的可视化表达

通过气象数据的采集与分析后，寻求最恰当的数据可视化软件工具“水晶易表Xcelsius”，利用“地图”工具，熟悉掌握“地图”相关的数据可视化呈现方法。通过将采集和分析后的数据导入到可视化软件，直观地进行展现。依据“地图”栏目的子类别分析过程，再整合子类别融入到整体的地面智能气象数据的可视化表达，深化掌握可视化表达的技能与方法。

（4）作品制作：地面智能气象的数据分析报告

“作品制作”是集中展示学习成果的阶段，引导学生从数据分析的目的出发，构思如何按照“規划设计”分析目的完成数据分析报告，并进行展示。

（5）成果交流：“地面智能气象的数据分析和可视化表达”项目成果交流

各小组结合数据的采集、分析、可视化表达的成果，以及数据分析报告的整体内容，运用恰当的数字化学习工具行进展示和交流，并通过成果展示与交流，明确小组自身的优劣势，加深各小组之间的交流，促进学习成果和学习深度的提升。

（6）活动评价：“地面智能气象的数据分析和可视化表达”项目活动评价

各小组根据项目成果，结合项目活动评价表，选用“项目活动评价表（通用版）”开展项目学习活动评价，通过互评30%、自评30%、教师评40%得出总分。项目活动评价表以培养学科核心素养为目标，以知识体系为载体，以项目学习活动过程与评价为途径。

5.项目活动的拓展思考

数据分析的作用主要有现状分析、原因分析、预测分析，对应的数据分析方法也不同，气象数据分析大多采用预测分析。在目前技术条件下，气象预报的方法主要有经验预报、统计预报、数值预报和集成预报，学生通过项目活动的学习过程，调查还可以有什么方法和技能进行气象的预报，分别有什么优势。

“研学后教”理念下高中信息技术项目式学习的实践思考

1.项目式学习的效果分析

项目式学习是高中信息技术新课标理念倡导的学习方式，在“研学后教”课堂教学改革理念下，通过制订适合高中信息技术项目式学习实施范式，为项目式学习提供案例和参考。同时，按照知识体系学习路线图、学科核心素养培养路线图、思维能力提升路线图的三条项目路线，通过不同的项目活动探究，提升学生技能和思维能力，培养学生学科核心素养。

2.项目式学习的反思提升

虽然项目式学习作为一种学习方式顺应了深化新课程课堂改革的需求，但在高中信息技术学科的教学实际中，相对于传统课堂的运作模式，要让学生全身心地投入到项目活动开展中，需要教师在项目活动的设计上花更多的心思和精力，同时项目活动要融合多个学科的知识，这就对教师提出了更大的挑战，需要教师不断地更新知识储备，提升综合项目活动设计能力。

参考文献：

[1]广州市番禺区教研室.广州市番禺区升级“研学后教”课堂教学改革实施指导意见[Z].番教文（2017）68号，2017：1-10.

[2]Sawyer，R.K.The Cambridge Handbook of the Learning Sciences[M].Cambridge University Press，2014：324-341.

[3]刘晗.项目学习在高中信息技术课程中的应用研究——以高中《信息技术基础》為例[D].兰州：西北师范大学， 2015：7-15.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中课程方案（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[5]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[6]张鹏.项目学习：推进课程优化与改善的实践[J].中国电化教育， 2011（4）：93-96.

[7]赵慧臣.美国北卡罗来纳州中学STEM学校的教学设计及其启示[J].中国电化教育， 2017（2）：47-54.

[8]彭丽欧.数据可视化，发展新定位——高中信息技术融合学生发展指导案例分析[J].中国信息技术教育， 2018（12）：23-27.

基金项目：本文系全国教育信息技术研究“十二五”规划课题“基于电子书包的高中微课程设计模式与应用研究”（课题立项号：143641831）阶段性成果；本文系广州市番禺区教育科学“十三五”规划课题“高中信息技术课程教学中人文素养培养策略研究”（课题立项号：2016-xk231）阶段性成果；本文系广东教育学会中小学信息技术教育专业委员会“十三五”规划信息技术教育课题“初中信息技术‘研学后教课堂的微课设计与应用研究”阶段性成果。