螺旋上升模式在開源硬件項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用

任昕

摘要：開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)是普通高中信息技術(shù)課程中選擇性必修模塊6的內(nèi)容，部分學(xué)校會(huì)借助校本課程的形式開設(shè)本模塊的內(nèi)容。在課程實(shí)施過程中，由于課時(shí)等因素的限制，容易出現(xiàn)課程教學(xué)安排缺乏系統(tǒng)性和連貫性的問題，從而不利于核心素養(yǎng)的落實(shí)。本文探討了在課程的過渡階段，如何結(jié)合螺旋上升課程理念，讓開源硬件項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)得到有效開展。

關(guān)鍵詞：開源硬件項(xiàng)目教學(xué);螺旋上升模式;項(xiàng)目學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?論文編號(hào)：1674-2117（2022）13-0043-03

開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)是普通高中信息技術(shù)課程中選擇性必修模塊6的內(nèi)容，課標(biāo)中對(duì)本模塊的學(xué)習(xí)要求是，學(xué)生能夠搜索并利用開源硬件及相關(guān)資料，體驗(yàn)作品的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、運(yùn)行的完整過程，初步形成以信息技術(shù)學(xué)科方法觀察事物和求解問題的能力，提升計(jì)算思維與創(chuàng)新能力。

● 開源硬件項(xiàng)目教學(xué)的常規(guī)流程安排

開源硬件項(xiàng)目的教學(xué)，倡導(dǎo)結(jié)合STEAM教育理念開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在合作探究學(xué)習(xí)中，體驗(yàn)創(chuàng)造、創(chuàng)新的樂趣，形成利用信息技術(shù)解決問題的意識(shí)。教師在實(shí)際開展開源硬件項(xiàng)目時(shí)，通常會(huì)先安排部分課時(shí)幫助學(xué)生了解開源硬件的基礎(chǔ)知識(shí)和項(xiàng)目的基本流程，學(xué)習(xí)開源硬件的功能和特征，然后形成小組的項(xiàng)目方案，最后完成一個(gè)綜合性的開源硬件項(xiàng)目作品。

在初步了解階段和自主探究完成項(xiàng)目作品之間，需要有一個(gè)過渡階段來幫助學(xué)生更牢固地掌握開源硬件項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)和技能，積累開源硬件項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決問題的思維和能力，從而助力學(xué)生更好地獨(dú)立完成后續(xù)的綜合性項(xiàng)目。

過渡階段的學(xué)習(xí)有著承前啟后的作用，教師需要思考如何優(yōu)化這一階段的教學(xué)安排與設(shè)計(jì)，使其更適于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的開展，從而更好地落實(shí)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

● 課程過渡階段的項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)施存在的問題

項(xiàng)目學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題，以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。處于過渡階段的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，在實(shí)施過程中如果安排不合理，容易凸顯一些問題。

1.變成“演示—模仿”課

處于這一過渡階段的教學(xué)，常受限于課時(shí)安排，教師為了追求教學(xué)內(nèi)容的完成度，很容易將其變成傳統(tǒng)的“演示—模仿”課，這種方式無法有效培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力，也不利于學(xué)生高質(zhì)量完成后續(xù)的綜合性項(xiàng)目。

2.不同項(xiàng)目之間缺乏連貫性

項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)通常圍繞問題解決的過程展開，需要一定的時(shí)間跨度。如果為了幫助學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)和技能，而在過渡階段設(shè)計(jì)多個(gè)無關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，既不符合課時(shí)有限的實(shí)際情況，也使得前后的學(xué)習(xí)活動(dòng)缺少銜接。

3.相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)缺少遞進(jìn)性

如果前后的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)相互脫節(jié)，那么項(xiàng)目中問題解決所需的知識(shí)之間也會(huì)缺少遞進(jìn)性，這不利于學(xué)生充分地理解所學(xué)知識(shí)和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。

因此，需要一種主題需求連貫，同時(shí)可以將典型的知識(shí)和技能涵蓋在內(nèi)的項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，作為這一過渡階段的學(xué)習(xí)依托。

● 基于螺旋上升模式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)

螺旋式課程理念由美國(guó)教育學(xué)家和心理學(xué)家布魯納提出，該理念強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)該是一種反復(fù)的過程，通過合理的教學(xué)安排，讓學(xué)生在逐漸復(fù)雜化的問題情境中運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，達(dá)到不斷深入理解知識(shí)技能和牢固掌握知識(shí)技能的目的。

將螺旋式課程理念運(yùn)用到項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)中，可以解決幾個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目間缺乏連貫性的問題。在不同的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中反復(fù)出現(xiàn)特定的教學(xué)內(nèi)容，通過重復(fù)讓學(xué)生對(duì)學(xué)科的重點(diǎn)內(nèi)容不斷熟悉與拓展，從而讓學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)展具有遞進(jìn)性。[1]教師也不用把過多的精力放在講授上，學(xué)生當(dāng)下的學(xué)習(xí)都是建立在上一次的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，教師可以把精力集中在引導(dǎo)學(xué)生解決認(rèn)知沖突問題上。

綜上所述，在過渡階段設(shè)計(jì)基于螺旋上升模式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，需要遵循以下原則：

①項(xiàng)目主題連貫。項(xiàng)目的主題應(yīng)保持連貫，項(xiàng)目之間的銜接要體現(xiàn)問題解決的迭代性。

②梳理知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)。相關(guān)知識(shí)和技能要反復(fù)出現(xiàn)在不同的項(xiàng)目中，因此需要先對(duì)學(xué)科教學(xué)的內(nèi)容整體把握，在此基礎(chǔ)上再開始項(xiàng)目的編排。

③項(xiàng)目的編排體現(xiàn)遞進(jìn)性。每一階段的項(xiàng)目要建立在上一個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)之上，以知識(shí)點(diǎn)的漸進(jìn)為原則精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目，難易程度要體現(xiàn)螺旋式上升特點(diǎn)，即在整體概念的把握中，從簡(jiǎn)單的階段到復(fù)雜的階段反復(fù)迭代，前一階段是后一階段的基礎(chǔ)，后一階段是前一階段的延伸和發(fā)展。[2]

● 基于螺旋上升模式的項(xiàng)目學(xué)習(xí)案例

項(xiàng)目主題：多功能風(fēng)扇。

課時(shí)數(shù)：2～3課時(shí)。

學(xué)情分析：學(xué)生在前期的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)初步了解了開源硬件的發(fā)展背景、開源硬件項(xiàng)目的一般流程以及開源硬件的相關(guān)開發(fā)環(huán)境。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握開源硬件項(xiàng)目相關(guān)的基本硬件知識(shí)，能根據(jù)需求連接硬件，進(jìn)行程序的編寫，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

項(xiàng)目遞進(jìn)主線：通過風(fēng)扇功能不斷升級(jí)與豐富，串接起四個(gè)小項(xiàng)目，涉及的能力要求也不斷提高（如下圖）。

項(xiàng)目具體內(nèi)容安排如下頁表所示，隨著項(xiàng)目功能的不斷豐富，問題解決的難度在提升，涉及的硬件知識(shí)在不斷疊加，程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也在提升。

學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)：

第一，在課時(shí)有限的情況下，基于螺旋上升模式設(shè)計(jì)項(xiàng)目活動(dòng)，有助于學(xué)生積累項(xiàng)目迭代設(shè)計(jì)的過程經(jīng)驗(yàn)。后一個(gè)項(xiàng)目依托前一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行升級(jí)，前一個(gè)項(xiàng)目用到的硬件和程序結(jié)構(gòu)，在后一個(gè)項(xiàng)目會(huì)被用于解決類似的問題，學(xué)生利用知識(shí)和技能去解決問題的過程具有連貫性和整體性。

第二，項(xiàng)目中涵蓋的基礎(chǔ)知識(shí)和技能具有典型性，是學(xué)生在后續(xù)的綜合性項(xiàng)目中會(huì)普遍用到的知識(shí)和技能。同時(shí)，項(xiàng)目的復(fù)雜程度也控制在學(xué)生可以在2～3課時(shí)內(nèi)能完成的程度，更深層次的探究可以留待學(xué)生在后續(xù)的時(shí)間跨度較長(zhǎng)的綜合性項(xiàng)目中進(jìn)行。

● 小結(jié)

項(xiàng)目學(xué)習(xí)在日常教學(xué)中的落地會(huì)遇到各類現(xiàn)實(shí)條件的挑戰(zhàn)，需要結(jié)合各校的課時(shí)安排和學(xué)生的學(xué)情，選擇合適的方式和策略，因地制宜地調(diào)整。不變的宗旨是讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)過程感到有意義，立足于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，著眼于提升學(xué)生的問題解決能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]郁婷婷.螺旋教學(xué)模式在項(xiàng)目教學(xué)中的實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建探析——以高職基礎(chǔ)會(huì)計(jì)課程為例[J].經(jīng)濟(jì)師，2016（12）：200-201.

[2]袁建新.“項(xiàng)目化螺旋層遞教學(xué)法”的創(chuàng)新機(jī)理與實(shí)踐效果[J].上海城市管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（02）：61-63.

本文系南京市中小學(xué)教學(xué)研究2019年度第十三期重點(diǎn)課題的研究成果之一（課題編號(hào)：2019NJJK13—Z01，課題名稱“高中信息技術(shù)項(xiàng)目教學(xué)中的項(xiàng)目開發(fā)與實(shí)踐研究”）。