基于“学科大概念”理念的 高中信息技术PBL实践研究

    陈亮

    

    

    

    摘要：本文将项目式学习（PBL）与“学科大概念”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”中的“共享单车使用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）;学科大概念;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（2020）07-0052-04

    2018年，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》正式问世，它的核心要义在于围绕高中信息技术学科核心素养，精炼学科大概念，基于项目的学习方式，通过丰富多样的任务情境，运用大数据技术，让知识建构、技能培养与思维发展能够三效合一，从而全面提升学生的信息素养。[1]“学科大概念”是课程通往核心素养的阶梯，是核心素养楔入具体知识的固定锚点，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。

    ● “学科大概念”与项目式学习的融合分析

    1.“学科大概念”理念的内涵与结构

    “学科大概念”是指向學科核心内容和教学核心任务，反映学科本质，能将学科关键思想和相关内容联系起来的关键的、特殊的概念。它是学科思想和理论的载体，能将以往发散的、零碎的学科知识整合起来，对学科知识提供强有力的解释和综合考察，学生可以此“概念锚点”深入挖掘学科内核，有效迁移和洞悉学科知识，真正获取学科素养。“学科大概念”有助于确定教学的优先次序，架构学科知识框架。[2]这种学科知识优先框架可以用三个互相嵌套的圆来描述，如图1所示。

    2.项目式学习的内涵与结构

    项目式学习，强调运用建构主义理论，通过情境化教学，让学生对学习内容有所了解。教师需要鼓励学生动手实践，通过分小组讨论等方式获取相应知识。项目式学习的关键在于真情实景，教师要指导学生汇集一个乃至多个知识点，让他们尽可能多地完成项目知识点学习，在掌握大量学科知识的前提下，学会自主学习，培养探索发现问题的能力，进而快速解决实际问题。具体来说，项目式学习共有六个方面的内容，如上页图2所示。

    3.“学科大概念”与项目式学习的契合度分析

    新课程标准明确规定，要大力进行教学改革，关注学生实际学习状态与需求，让学生能够在生活中产生联想，在共同探讨中总结经验、共同进步。而“学科大概念”能够促进结构化教学，使教师的教更有逻辑次序、重难点更加突出，同时，也能够让学生知道自己需要掌握的核心知识内容是什么，帮助他们更加深刻地理解教学核心任务与自身发展之间的联系。因此，在高中信息技术学科教学中，教师要根据新课标要求，让项目式学习进一步发挥作用，实现项目式学习的顺利进行。此外，要根据高中信息技术新课标的要求，让区域“学科大概念”理念的落地和实施能够更进一步发挥效用。

    ● 高中信息技术项目式学习的实施策略

    1.基于项目式学习的教学理念

    在高中这样的升学阶段，信息技术的课堂教学过程是加强学生学科核心素养的好机会。教师应积极营造课堂教学氛围，将项目进行整合，让学生能够尽快适应数字化的教学环境，将知识体系进一步整合与梳理，实现情境化教学，尤其是明确“问题—项目—学习”三者之间的关系，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3），实现项目式学习的顺利进行。[3]

    2.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，找准关键节点，一一突破，让学生的学科核心素养能够进一步提升。[4]

    3.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。学校在拥有技术条件与技术支持的条件下，需要根据学生实际需求，建立相应的技术实验室，如学生感兴趣的数据分析实验室、创客实验室、多媒体网络实验室等，在日常教学工作中进行项目式学习活动，选取有效的信息技术资源，改进教学手段，让项目式学习能够更好地发挥作用。

    （2）“问题项目”策略

    在项目式学习中，教师要鼓励学生发现问题、解决问题，而实现这一目标就要让学生拥有推理能力，持之以恒找到信息关键点，查找信息，认真梳理知识框架与结构，找到解决问题的最佳方案。“围绕问题来组织学习过程，问题是学习过程的起点”，这是任何形式的项目式学习都要遵守的教学活动核心原则。[5]

    （3）“自主探索”策略

    在项目式学习中，教师应鼓励学生积极主动学习，获取自己需要的知识，并应用于日常生活，即使最终的成果不尽如人意，不太符合项目式学习的标准，依旧具有一定意义。学生要积极探索，让自己进入一定的学习情境，将技术技能的学习与人文素养紧密结合在一起，让知识得到融会贯通，并得到有效实践。

    （4）“学习组织”策略

    在项目式学习中，信息式、结构式与转化式都是常见的项目式学习类型。信息式学习需要知识储存量的积累，也需要输入和记忆的不断运行，而结构式学习则需要根据以往经验，探寻事件背后的逻辑与规律，进而找到事件背后的本质，在转化式学习中，人赋予事物更多的特殊含义，逐步挖掘学生身上的创造力。在高中信息技术教学过程中，教师更要注重对学生技能的培养，让学习向着信息式、结构式以及转化式的方向发展。

    4.高中信息技术项目式学习的策略实施范式

    在教学中，培养学生的核心素养成了关键所在，要通过项目学习，让教学借助数字化工具实现教学目的，并结合“学科大概念”与项目式学习的策略分析，完成高中信息技术项目学习的策实施范式（如图4）。[6]

    ● 高中信息技术项目式学习的实施过程

    在项目式学习的教学实施中，教师要秉承一定的教学规则，将知识体系、思维能力乃至学科素养融合在一起，教师应提供给学生更多探索的机会，让他们将学科知识融合在一起。下面笔者以必修课程模块一《数据与计算》中“数据处理与应用”中的“共享单车使用的数据分析和可视化表达”项目活动为例来进行具体阐述。

    1.项目活动实施的教学分析

    （1）课标内容分析

    本项目将通过典型的应用案例，学习数据采集、分析，运用可视化表达的方式，根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，并形成完整的数据分析报告。

    （2）教学内容分析

    本项目活动需要根据必修模块一《数据与计算》和第二部分“数据处理与应用”内容，处理好研究的数据，对这些数据进行分析、加工乃至应用。此外，要将研究结果形成完整的分析报告。要将项目活动任务分配给所有人，让他们能够主动探究，形成对数据的完整认识。另外，小组共同协作也能够达到学习的目标。

    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，确定本项目活动的学科核心素养目标：信息意识（水平1）、计算思维（水平1）、数字化学习与创新（水平1）、信息社会责任（水平1）。

    3.项目活动实施的情境导入

    本县第一期投放1000辆共享单车，主要布局在居民生活工作区、公交车站附近等地。在运行一段时间后，相关管理部门对共享单车的使用数据进行采集和分析，形成“本县共享单车第一期运营数据.xls”。还对共享单车的使用者进行详细询问，让他们谈谈对使用共享单车的感受，并提出自己的意见，如在使用单车过程中，是否存在资源浪费、使用不规范以及单车乱摆乱放等问题。

    项目要求：学生6人一组，运用多种不同的数据采集方法，收集共享单车的使用数据，并对数据进行分析，发现共享单车使用中存在的问题，为二期工程提出合理化建议，将分析结果以报告的方式呈现。课时为7课时。

    4.项目活动实施的活动设计

    活动1：共享单车使用数据的采集

    针对数据的三种类型，要选取多重采集手段，让数据能够更加科学有效。根据不同的采集方式，教师在活动进行过程中，可以要求学生分小组进行探讨，通过不同的实验，让采集的数据更加全面具体，实现项目研讨向正式化、科学化发展。

    活动2：共享单车使用数据的分析

    共享单车的使用数据主要来源于出行时间、骑行距离、骑行的始终点、骑行路径等，要使用多种数据分析方法，让共享单车的使用数据分析方法能够更加科学有效，如认真总结方差统计分析、多元回归分析、关联分析等，全面掌握统计学数理分析方法。还应该分析共享单车使用时间序列数据、对共享单车使用数据建模，掌握计算机程序设计语言Python软件数据分析方法，让数据分析结构更加科学。

    活动3：共享单车使用数据的可视化表达

    在对共享单车的使用数据进行采集与分析后，需要选择恰当的可视化的软件工具或者平台处理，将数据导入到可视化软件工具或平台，直观地进行展现，从而掌握可视化表达的技能与方法。

    作品制作：共享单车使用的数据分析报告

    “作品制作”是项目学习完成后的成果展示，需要学生将数据作为基础，认真思考分析报告的科学性，让学习成果能够得到集中的展示，更能够从数据分析中得到规律，让学习成果得到全面的应用。

    成果交流：“共享单车使用的数据分析和可视化表达”项目成果交流

    各个小组之间要运用多种方式定期进行项目学习研究成果的展示和交流，以便让各个小组明确自身的优缺点，促进全体学生的整体进步。

    活动评价：“共享单车使用的数据分析和可视化表达”项目活动评价

    项目成果评价和项目过程评价是评价的两大方面。项目评价需要教师制订相应的项目评价规定，让项目能够顺利运行，并能帮助学生掌握如何高效获取知识，完成对项目作品的評定工作。在项目评价中，不仅要做好记录，完成每日的学习日记记录工作，更要进行小组讨论，主动参与学习，互相协作，让学生实现评价与自我评价，达成与他人意见保持一致。此外，还要具有一定的沟通协调能力，让评价能够更加客观具体。

    ● 实践思考

    在高中信息技术新课标中，项目式学习更加符合如今的教学要求，在“学科大概念”中，要相应制订高中信息技术项目学习策略。此外，知识体系学习路线图乃至学科核心素养路线图、思维能力提升路线图都需要同步进行，使得项目活动能够更加顺利地运行。另外，还要培养学生的学科核心素养，让学生的思维能力能够有所加强。

    项目式学习如今已经成为比较主流的学习方式，它更加符合新课程改革的要求，在高中信息技术学科的教学中，教师也要与时俱进，将多个学科知识高度融合，并积极与学生交流，了解他们的真实需求，设计更好的项目活动教学环节，让学生全身心投入到项目教学活动中来。

    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）[M].北京：人民教育出版社，2018.

    [2]王喜斌.学科“大概念”的内涵、意义及获取途径[J].教学与管理， 2018（08）：86-88.

    [3]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（04）：93-96.

    [4]丘志强，彭丽欧.基于“研学后教”理念的高中信息技术PBL实践研究[J].中国信息技术教育， 2019（03）：44-48.

    [5]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（02）：47-54.

    [6]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.

    本文为海南省教育科学“十三五”规划2018年度课题“项目式学习（PBL）在高中信息技术教学中的应用研究”（QJY20181049）的研究成果。