面向学科核心素养的高中信息技术项目化教学实践

周新 杨程佳

摘要：作者通过创设真实场景，以“制作智慧水质监测船”为例，引导学生分析项目、自主探究、主动思考，从项目的分解、分工到项目的抽象、建模和算法表示，再到最终完成项目、生成作品，使学生在解决实际问题的过程中实现信息技术核心素养的提升。

关键词：项目创设；信息素养;数字化学习与创新;知识迁移

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）09-0046-03

在人工智能、大数据、物联网等飞速发展的背景下，教育的数字化转型已是必然，全面提升学生数字化素养与相应技能是教育数字化转型面临的新任务与新挑战。信息技术作为一门国家课程，把从四个维度培养学生的信息技术核心素养作为主要目标，培养具有高品质数字素养的人才。

信息技术课堂项目化教学现状

课堂中虽然有具体任务，但缺少促进学生思维拓展的层层递进的衔接，无法充分引导学生自主探究、主动思考并利用数字化的创新手段来解决问题，缺少落实到具体课程的针对学生信息技术核心素养提升的量化评价标准。

项目化教学中提升信息核心素养的途径

在信息技术课堂项目化教学背景下，教师需注重数字化活动环境的创设，引导学生将真实生活经历与课堂中所学习的知识建立起认知交汇的桥梁，引导学生在充分分析项目的基础上，通过数字化的手段来解决问题，在任务完成的过程中，提升学生的信息素养。具体可从路径展开：

①通过情境化的导入，促使学生积极建构项目所需要的学习背景和学习活动条件等数据和信息，促进信息技术素养中的信息意识有效形成与提升。

②从学生思维发展的角度设计项目活动，充分引导学生自主探索、深入思考，并形成解决问题的具体方案，以此有效促进学生实现数字创新能力的提升。

③在信息技术课堂中，在解决真实问题的过程中将发生抽象、分解、建模、算法设计等一系列思维活动，这些思维活动可有效培养学生的计算思维[1]，从而提升学生的学科核心素养。

④通过教师评价、学生评价、专家评价三位一体的项目评价，以及过程性评价与终结性评价，帮助学生多角度、全方位反思项目学习过程与项目学习成果。在此过程中，学生通过思考、分析、问题解决等等一系列过程逐渐形成信息责任感。

面向信息技术核心素养培养的项目式教学实践

笔者以教育科学出版社出版的高中信息技术选择性必修“初识人工智能”为例，基于教材，重构教学内容，以设计智慧水质监测船为本单元的大项目，将“功能设计”“硬件连接”“算法设计”和“代码实现”作为子项目来展开，最后进行成果检验与评价，促进知识的有效迁移。

1.创设情境，引入项目，培养信息意识

在本环节，笔者通过播放紧扣生活的微视频——“绿水青山就是金山银山”创设具体情境，促使学生思考并尝试以数据的形式呈现水质检测中需要的具体指标以及相应的阀值，通过信息检索的方式收集有关不同数据获取中需要的不同检测仪器与方式并进行汇报展示，以此促进学生思考微视频中表达的核心观点，引导学生探讨微视频中的核心问题——水质的高效精准监测。

在此基础上引领学生分组展开头脑风暴讨论核心问题，抽象问题本质。在讨论分析的过程中学生发现目前水质监测中存在的三个问题：一是污染源发现难，常规的设施设备无法抵达；二是污染物质检测难，需要多设备分批次进行检测，效率低下；三是污染源地理坐标的定位难，无法及时查清污染发生的精确地点。

通过以上导入环节，学生真切地感受到高效水质检测在污染源检测与排除中的重要性，从而水到渠成地引出“智慧水质监测船的设计与制作”这一项目，同时也提升了学生对信息的敏感度和对信息的判断力，达到有效提升学生信息意识的目的。

2.项目分解与方案设计，提升数字化创新能力

本环节是项目化教学的重要环节，也是学生学科信息素养发展的重要环节。学生通过小组合作，探究分析项目需求并制订相应的解决办法。在此过程中，教师引导学生积极研讨，针对引入环节分析的三个问题，制订有效的解决方案，确定本项目需要实现的具体功能（如下图）。

维果茨基指出，身体只有在特定的文化环境下，通过具身认知进行多感觉学习才能更好地培养学生的心智，抽象思维是外部动作的内化结果。据此理论，教师需要在课前根据学生已有的学习基础和生活经验，充分利用学校微科技基地的硬件与智慧教育平台，提前整合适合学生学习的数字化学习资源与学习环境，以助力具体任务的有效完成，推动课堂教学的高效开展。

在学生分析项目、完成任务的过程中，教师需要引导他们使用数字化学习资源进行自主学习并主动获取知识，以此培养学生使用数字化资源和工具的习惯，帮助学生学以致用，在实现创新设计、生成物化成果的过程中，创造性解决问题，从而提升数字化学习与创新能力，形成创新思维。

3.项目实施与创新驱动，提升计算思维能力

本环节是项目教学中的核心环节，也是计算思维提升中的重要一环。熊璋教授建议在计算思维培养过程中需要重点把握好相应环节：一是问题抽象与求解环节，教师需要做好综合资源，帮助学生寻求合理算法；二是迁移应用环节，教师需要做好同类問题的解决，充分发挥计算思维的育人价值。[2]本项目根据熊璋教授提出的建议，在完成“智慧监水质测船”的制作中培养学生的计算思维。

（1）问题抽象与求解，实现项目的硬件连接与算法描述

该环节完成难度较高，对学生的学习能力要求也比较高，因此在教学中，教师应鼓励学生充分开展小组探究活动，在互学互助的过程中借助数字化的学习资源等完成硬件连接，提升学生动手实践能力，培养学生的学科核心素养与创造性劳动意识。

在算法设计环节，学生筛选网站并查找获取正常水质的TDS、PH、浊度、溶氧度等数值，以信息检索过程中获得的数值作为本项目传感器的阀值，而后尝试使用顺序、分支和循环三种基本控制结构设计算法，在编程中使用指令、算术和逻辑运算形成解决问题的方案，并多次进行软、硬件联调来测试是否达到预期的三大功能。在此环节中，学生的主体性得到充分发挥，教师作为项目的引导者、组织者、评价者以及问题的解决答疑者，引导学生理解算法实现的一般过程，掌握程序设计思维，并进行归纳总结。学生在实际问题解决过程中，计算思维得到有效提升。[3]

（2）多维评价，培养学生知识迁移应用的能力

在“智慧水质监测船”项目的制作过程中，强调从多个维度进行评价，注重知识迁移能力的培养，促成对如何将相应知识与技能应用于处理现实生活中其他问题的拓展思考。例如，教师可以引导学生将智慧水质监测船的主控板配合相应传感器应用到学校智慧农场中，检测水质、空气、土壤等，通过对数据的加工处理，改善农场中动植物的生长环境，从而提升农作物的产量。本项目的具体评价方案如上表所示。

4.多元化评价方式，促进信息社会责任养成

本项目采用过程化、个性化的评价方式，鼓励学生通过求证、讨论和交流的方式提升知识运用迁移能力，从而构建自己的知识体系。同时，高度重视学生发现问题、解决问题、动手实践的科技创新实践能力，在项目的具体实现过程中培养学生的信息社会责任。

总结与反思

本项目紧扣生活实际，重构教学内容。教师通过微视频让学生发现水资源检测中存在的问题，通过分析、交流、讨论明确具体的需要解决的问题，从而水到渠成地引出本单元需要完成的项目。同时，教师引导学生以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，有效地训练学生问题抽象、分析、建模等计算思维能力，促进了学生信息技术核心素养的提升。

参考文献：

[1]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2020年修订）[S].北京：人民教育出版社，2020.

[2]熊璋，邵红祥.重塑信息科技教育[J].中国信息技术教育，2020（01）：4-9.

[3]汪文才.高中信息技术课在培养学生信息素养方面存在的问题及其对策[J].中小学信息技术教育，2022（09）.