融合生命科学的信息科技项目式学习实践与思考

张慧敏 雷健红

【摘要】课堂是学校育人的主阵地，在初中信息科技课程中设计并实施与生物学科融合的项目式学习，可充分发挥其协同育人功能。“创意鸟舍设计与制作”项目旨在让学生能够使用信息科技解决生命科学领域的真实问题，在提升学生信息科技学科核心素养的同时，促进其形成关爱生命的意识与城市生态社会责任感。融合生物学科可以丰富信息科技课堂的育人内涵，形成实物作品的真实项目有助于落实课程育人功能，育人导向的小组分工合作与评价体系有助于增强学生的团队协作能力。

【关键词】项目式学习 信息科技 生物 育人

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2023）34-0069-04

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称《信息科技课标》）强调了课程的育人功能，并倡导以真实问题或项目为驱动、以合作探究为组织形式来开展跨学科学习活动，引导学生积极主动地运用信息科技高效地解决问题，在解决问题的过程中“培养适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力”。在《信息科技课标》的引领下，如何开展跨学科项目式学习成为研究热点。本文以信息科技“激光切割”与生物学科“城市生态”领域相融合的“创意鸟舍设计与制作”项目为例，阐述如何设计与实施融合生命科学的信息科技项目式学习，充分发挥信息科技课程的育人功能。

一、教学目标

“创意鸟舍设计与制作”课程的教学目标包括信息科技学科核心素养培养目标和育人目标。

信息科技学科核心素养培养目标主要包括：（1）计算思维。能将复杂的大问题分解成小问题，梳理出“背景调查→需求分析→设计→切割与组装→展示与交流”的项目流程。（2）信息素养。能够自觉、主动地通过网络获取解决问题所需的信息，并采用有效策略对信息来源的可靠性、内容的准确性做出合理判断。（3）数字化学习与创新。面对未知领域，能利用网络资源以及教师提供的微课资源开展自主数字化学习，并使用软件进行创新设计，形成创意鸟舍设计稿。

信息科技学科育人目标主要包括：关注城市生态这一生命科学领域的社会议题，在尝试解决现实生活中与城市生态相关问题的实践过程中，形成关爱生命的意识与城市生态社会责任感。

二、学情分析

“创意鸟舍设计与制作”课程的授课对象为八年级下学期的学生，他们在之前的课程中已经学习了演示文稿制作、文档编辑、数据处理、图像处理等内容，这些技能储备为综合性较强的项目式学习奠定了基础。

能力基础方面，在之前的学习中学生已经进行了一年半的自主探究训练，绝大多数学生具备了较强的自主探究能力，能够自觉利用教师提供的数字化学习资源进行自主探究学习，但在利用数字资源进行创新设计方面还需教师多加引导。另外，对在网络上搜索到的信息，学生还未完全掌握判断其可靠性、准确性的方法，需要在实践中继续强化这方面的能力。

心理特点方面，本阶段的学生正处于青春期这个关键时期，对大自然、城市、繁殖等话题具有一定的兴趣。该课程可以从学生的兴趣出发，引导他们朝着积极健康、科学理性的方向进行学习和探索。同时，他们真诚善良、活泼开朗、乐于交流，适合开展小组合作学习。但由于在之前的学习中缺乏合作技能的训练，因此在该课程的学习过程中，教师还需要对其进行学法指导。

三、教学内容

“创意鸟舍设计与制作”课程的主要教学内容为综合使用“造盒”“工藝选择”“几何图形绘制”等激光切割技术设计鸟舍造型，并通过切割组装形成实物。课程的重点为使用软件制作出鸟舍的电子设计稿，难点为搜索、辨别、分析数字化资源，最终小组讨论并制定出科学合理的鸟舍设计方案。

四、教学方法

“创意鸟舍设计与制作”课程采用自主探究法、合作探究法、项目式学习法来开展教学活动。一方面，借助搜索引擎、激光切割设计软件及其网络社区、微课等数字化资源，引导学生开展自主探究学习；另一方面，通过真实的项目问题引导学生进行小组合作探究学习，以学生为主体，教师仅作为组织者和引导者，让学生体验从发现问题到解决问题的全过程，在这个过程中形成必备品格。

该课程采用三人一组的合作探究模式，对小组成员进行合理分工：（1）创意总监。负责组织组员有序发表创意设想，引导大家分析每一项创意的创新性及可行性，最后达成小组统一意见，并在制作过程中监督、修改有关创意部分，填写创意记录表。（2）艺术总监。主要负责电脑绘画、软件操作，将本组天马行空的创意变成现实，填写设计记录表。（3）督察委员。作为专门的“检查员”，在项目中按督查工作表逐条检查，既要检查各个组员工作是否尽职，也要检查作品设计是否合格，并负责调解组内纠纷、管控学习进度。

五、教学过程

“创意鸟舍设计与制作”课程共设有情境导入、问题分析、背景调查、需求分析、设计、切割与组装、展示汇报7个环节，总计8课时。

（一）创设真实情境，激发学习兴趣

首先，结合图文讲述两起城市中“小鸟住房难”事件，引发学生的认知冲突，吸引学生的注意力。然后播放校园内的观鸟视频，让学生了解到小鸟就在我们身边，建立任务情境与学生生活的紧密联系，激起学生的同情心、社会责任感以及探究兴趣。接着，展示他人制作的鸟舍，引导学生通过对比分析手工鸟舍与机器激光切割鸟舍的优缺点，进一步启发学生使用现代信息技术制作创意鸟舍，从而尝试解决“小鸟住房难”这一城市生态问题。

（二）分解复杂问题，明确解决流程

学生通过小组讨论，提出完成“创意鸟舍设计与制作”过程中可能出现的问题，然后全班一起梳理形成该课程的问题链，并进一步明确问题解决流程（如图1）。

（三）开展背景调查，学习前人研究成果

引导学生浏览激光切割网络社区，学习他人的鸟舍外形设计和图纸制作技巧，对他人作品的亮点及不足进行思考和讨论，根据本组的实际情况，提出改进构思。本环节不仅有利于启迪学生的创作思路，而且有利于培养其批判性思维。

（四）进行需求分析，明确设计思路

首先，引导学生学习校园生物园资料，从观测到的鸟儿中选择一种鸟类作为本课研究对象。此过程有利于学生了解周边的鸟类信息，加深其对城市生态状况的了解程度。其次，围绕“如何设计出舒适美观的鸟舍”这一核心问题，通过查找网络资源以及小组讨论，进行以下几个问题的探究：（1）该鸟的体型大小是多少？鸟舍的长、宽、高为多少比较合适？（2）该鸟爱吃什么？如何吸引鸟儿住进我们制作的鸟舍？（3）该鸟繁殖前需要做什么准备？如果我们要给鸟儿提供一个繁殖场所，该如何设计？

在收集信息的过程中会出现信息矛盾的情况，此时教师要引导学生对信息来源的可靠性、内容的准确性进行判断，并通过小组讨论，总结、提炼出本小组的判断策略，发布在互动学习平台的讨论区。此过程中教师需做好把关，对学生发布的内容及时给予评价或纠正。

针对“如何设计鸟舍”这一关键问题，为保证每一名学生在小组讨论中都享有充分的思考与表达的机会，按照“小组成员独立思考→按顺序单独发言→自由讨论→达成统一意见”的模式进行。该模式有助于提升小组信息共享的效率，并能在一定程度上避免小组内人际冲突的产生。此过程要求创意总监把大家的主要观点简要概括并一一记录下来。

（五）绘制鸟舍设计稿，输出完整设计方案

首先，引导学生进行手绘稿设计。手绘的方式与现实世界的联系最为紧密，符合学生的原有认知，同时也更方便学生随时随地记录灵感。其次，在手绘稿的基础上进行电子稿设计，实现从现实世界到数字世界的逐步过渡。此环节需要根据激光切割机的参数、设计工艺的选择加入更多细节。对此，学生需要通过查阅数字资料、小组讨论、分享信息等方式解决疑难问题，这有助于培养学生数字化学习的能力以及在合作中将信息效用最大化的意识。再次，进行阶段性成果的总结与反思，围绕以下四个问题进行：初稿完成了哪些工作？作品有哪些亮点？存在什么问题？计划怎么改进？形成初稿改进方案后进行对应修改，最后形成终稿。本环节中的成果总结能够激励学生、引导学生进行自我肯定并提升自我效能感，反思则有利于培养学生精益求精的精神和谦逊的品格，这两项活动一起进行还能培养学生的辩证思维。

（六）切割并组装鸟舍，形成实物成果

学生使用激光切割机进行切割并通过小组分工合作进行组装，督查委员负责本组鸟舍的质检，需按照督查记录表中的项目逐项检查。为鼓励先完成的小组去帮助其他未完成的小组，教师引导学生共同制作感谢卡作为激励。感谢卡为写有多种分数的卡片，受助者按实际情况给予提供帮助的同学以不同分数的感谢卡，作为评价环节的额外得分。本环节注重培养学生的动手实践能力和乐于助人的品格。

（七）展示与汇报，共享学习成果

各小组轮流上台进行小组分工与合作体验、作品介绍、作品亮点与不足三个方面的汇报，并回答其他小组提问。相较以往的展示汇报，本课特设小组分工与合作体验部分，引导学生总结分享小组合作技巧，学生间合作技巧分享的效果往往强于教师单方面传授，有助于后续项目式学习的开展。其他同学在台下从创意与特色、艺术与美观、真诚与认真、汇报表现力四个方面给汇报小组打分，同时汇报小组成员也需要从这四个方面进行自评，自评与互评结合，促进学生的自我评价与自我管理。本环节给予学生充分的展示交流空间，有助于提升学生的成就感与自信心，培养其对成果的宣传意识，锻炼其语言表达能力，为其将来的社会生活与终身发展奠定基础。

六、评价指标体系

为了更好地落实立德树人根本任务，培养学生适应未来发展的正确价值观、必备品格和关键能力，有必要对项目式学习的全过程、各要素进行多角度评价。评价指标体系的计算式如下。

TGP=Ptw1+Ppw2=Sww11+Spw12+Siaw21+Scaw22+Se （1）

其中，TGP（Total Grade Points）指的是总分，Pt（Team Points）指的是小组得分，Pp（Personal Points）指的是个人得分，Sw（Works Score）指的是作品得分，Sp（Presentation Score）指的是展示汇报得分，Sia（Independent Inquiry Learning Attitude Score）指的是自主探究学习态度得分，Sca（Cooperative Learning Attitude Score）指的是合作学习态度得分，w1、w2、w11、w12、w21、w22分别表示各部分权重，Se（Extra Score）指的是额外得分。

Sw包括鸟舍创意与特色、鸟舍艺术与美观两个部分，Sp包括真诚与认真、汇报表现力两个部分。自主探究学习态度由学生根据学习过程中的小组分工记录表、问题发现与解决过程记录等客观材料进行自评，合作学习态度由同组成员根据组内纠纷与解决过程记录表等客观材料进行互评。如表1所示，评价方式包括自评、互评（组内互评、组间互评）、教师评价。自评涉及作品、展示汇报、自主探究学习态度、合作学习态度四个维度，组内互评主要针对合作学习态度进行评价，组间互评涉及作品、展示汇报、帮助其他小组三个方面，教师评价包含对各小组成果的评价以及学生提问其他小组的额外得分。

值得说明的是，针对以往评价中常见的“主观性较强、短时间内多次评价相同项目但回答不一致”等问题，本课评价主要考察实际发生的行为而非主观态度，在量表中统计相关行为的频次。直接考察行为有助于引导学生将素养外化为行为，避免出现“良好品质停留在口頭上、止步于大道理”的问题，从而实现从内到外、从意识到行为的德育效果。

总的来说，“创意鸟舍设计与制作”课程评价指标体系具有四个特点：一是自评、互评、教师评价相结合，二是过程性评价与结果性评价相结合，三是小组分与个人分相结合，四是在评价中体现乐于助人的价值导向。该体系旨在通过多元化、多维度的评价提升学生多方面的素养。

七、教学反思与策略凝练

“创意鸟舍设计与制作”课程基本实现了教学目标，有效引导了学生在解决问题的过程中增强信息意识、数字化学习与创新等信息科技学科核心素养，同时在项目实践中提升团队协作能力、形成关爱生命的观念、树立积极承担社会责任的意识。对于“如何在信息科技课堂中开展能有效发挥课程育人功能的跨学科项目式学习”这一问题，笔者凝练出如下策略。

（一）融入生物学科可以丰富信息科技课程的育人内涵

信息科技课程的育人功能主要体现在培养“信息社会责任”这一核心素养，但在初中生的日常生活中，大部分时间体验的是现实世界的传统生活，因此融入与其息息相关的生物学科，有助于在内容的宽度、时间的长度、应用范围的广度上拓宽信息科技课程的育人内涵。在“创意鸟舍设计与制作”课程中，学生体验了使用信息科技解决力所能及的城市生态问题的过程，从而消除陌生感并带来成就感，将同情心转化为社会责任感，树立了“我应该关注这些问题，并且能够利用学到的知识尝試解决力所能及的城市生态问题”的意识。

（二）形成实物作品的真实项目有助于落实课程育人功能

在信息科技的学习中，学生难以对抽象的数字形式的情境与作品产生情感共鸣。因此，把“通过数字化学习与创新最终形成实物”作为策略之一来安排教学环节，有助于建立起项目探究与学生日常生活的紧密联系。在切割与组装环节中，学生没有停留在完成基本任务的层面，而是秉持着对小鸟多一些力所能及的关爱的原则，自备了许多其他材料对鸟舍进行优化。有的小组给木制的鸟舍加盖了油布做的遮雨棚，有的小组尝试结合湿度传感器、温度传感器来保证鸟舍的干燥和温暖……这些都体现了学生对生命的关爱，也体现了“创意鸟舍设计与制作”课程的育人功能。

（三）育人导向的小组分工合作与评价体系有助于增强学生的团队协作能力

“创意鸟舍设计与制作”项目式学习不仅有组内合作，还以评价来推动组间互助行为的发生。在此过程中，学生共享信息、互相帮助，不仅使信息发挥最大效用，而且有效培养了学生的团队协作精神、共享意识、认真倾听的优良品质以及集体利益为重的大局观。针对小组合作容易出现冲突的情况，教师专门设置了检查员角色——督查委员，负责调解组内矛盾。相较于以往教师充当“法官”直接调解的形式，此方式更强调学生的参与，有助于学生解决问题能力的提升和团队凝聚力的增强。

在实施过程中，“创意鸟舍设计与制作”课程还存在一些不足，如评价标准和流程较复杂、过程记录较烦琐、花费了学生较多时间等，这些问题的解决还有待进一步研究。

参考文献

［1］顾小清，姜冰倩.以跨学科学习促进信息科技课程核心素养落地［J］.现代远程教育研究，2023（6）：3-10.

［2］宋强平.项目式学习模式下信息技术课程的设计与实践：以“选课数据处理”项目式学习为例［J］.中小学信息技术教育，2021（5）：52-54.

［3］马红亮.合作学习的内涵、要素和意义［J］.外国教育研究，2003（5）：16-19.

［4］李亚莉.初中信息科技课堂生成性教学的构建策略探析［J］.学周刊，2023（36）：115-117.

作者简介：张慧敏（1996— ），广西合浦人，本科，二级教师，主要研究方向为合作学习、STEAM项目式学习；雷健红（1968— ），广西南宁人，本科，正高级教师，广西特级教师，主要研究方向为中学生物教学。

（责编 郑 夏）