初中信息科技學(xué)科的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)
——以“物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)”項(xiàng)目學(xué)習(xí)為例

張惠茹

一、背景

在強(qiáng)調(diào)提升學(xué)生核心素養(yǎng)的今天，想要讓學(xué)生的學(xué)習(xí)更有效率，教師到底應(yīng)該采取什么樣的教學(xué)方式呢？“PBL”是基于項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，是研究性學(xué)習(xí)，也是精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目作品，規(guī)劃和實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)的過程。學(xué)生通過完成與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的項(xiàng)目而展開探索，在這個(gè)過程中需要不斷地挖掘和搜集資料，通過上網(wǎng)搜索、實(shí)地考察等方式會(huì)不斷發(fā)現(xiàn)新問題，從而獲得新知識(shí)。不同于傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)教師與教材的過于依賴，PBL 將學(xué)生放在主體位置，以學(xué)生為中心，以探究為基礎(chǔ)，提倡學(xué)習(xí)的開放性、內(nèi)容的實(shí)用性與活動(dòng)的探究性，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)輕松的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)習(xí)更加有效。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以提升學(xué)生的核心素養(yǎng)為重點(diǎn)，特別是提升其探索問題和解決問題的能力。

二、課例描述

（一）教材分析

本課例選自科學(xué)出版社信息科技八年級(jí)上冊(cè)第二單元活動(dòng)2 的內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)極大地拓寬了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作空間。八年級(jí)整冊(cè)教材采用從總到分的結(jié)構(gòu)，先介紹物聯(lián)網(wǎng)及其組成→物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)傳輸→數(shù)據(jù)使用。物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)應(yīng)用最廣泛的是識(shí)別技術(shù)和傳感技術(shù)，本課例重點(diǎn)介紹傳感技術(shù)，因?yàn)閭鞲衅骷捌渥饔?，以及傳感器采集?shù)據(jù)的過程，在整個(gè)教材中起到了承上啟下的作用?；陧?xiàng)目式學(xué)習(xí)的有關(guān)要求，筆者從教材中提取出“物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)”這個(gè)關(guān)鍵詞，結(jié)合傳感技術(shù)的應(yīng)用對(duì)課程進(jìn)行再設(shè)計(jì)，最終確定“自動(dòng)避障系統(tǒng)”為本項(xiàng)目的主題，將生活中出現(xiàn)的新鮮案例介紹給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、探索的熱情。同時(shí)，學(xué)生在提出問題、探究問題、解決問題的一系列學(xué)習(xí)過程中，達(dá)到信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求。

（二）學(xué)情分析

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，學(xué)生每天會(huì)接觸各種物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)的應(yīng)用，經(jīng)常與傳感器打交道，如智能音箱、智能手環(huán)、無人機(jī)等，但沒有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)傳感技術(shù)，更缺乏運(yùn)用傳感技術(shù)解決問題的意識(shí)。所以，本課例在分組的前提下采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以新技術(shù)為例提高學(xué)生探索的積極性，在教師引導(dǎo)、學(xué)生自主分析與探索的過程中層層遞進(jìn)，讓學(xué)生了解傳感技術(shù)的作用并熟練掌握“掌控板”套件中傳感器的使用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。教師將項(xiàng)目貫穿整個(gè)課堂，最終引導(dǎo)學(xué)生完成避障系統(tǒng)的模擬。

（三）學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.通過分組探究的方式，學(xué)生能夠了解傳感器及其應(yīng)用，認(rèn)識(shí)傳感技術(shù)的重要性，能根據(jù)問題準(zhǔn)確分析信息需求，評(píng)估信息來源，辨別信息可靠性，提升自主動(dòng)手解決問題、掌握核心技術(shù)的“數(shù)字意識(shí)”核心素養(yǎng)。

2.通過剖析“一鍵召喚”的過程，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的作用，在提出問題、分析問題、解決問題的過程中鍛煉“計(jì)算思維”核心素養(yǎng)。

3.通過使用“掌控板”模擬避障系統(tǒng)，學(xué)生利用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，提高學(xué)生的“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”核心素養(yǎng)。

4.通過了解自動(dòng)駕駛的現(xiàn)狀，學(xué)生認(rèn)識(shí)到合理使用技術(shù)的重要性，樹立正確的“數(shù)字社會(huì)責(zé)任”意識(shí)。

（四）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程

本課例靈活運(yùn)用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，將傳感器的相關(guān)知識(shí)與“模擬避障系統(tǒng)”項(xiàng)目相結(jié)合，合理引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手培養(yǎng)學(xué)生利用傳感技術(shù)解決問題的能力。學(xué)習(xí)流程包括以下七個(gè)環(huán)節(jié)。

1.項(xiàng)目準(zhǔn)備：課間，為營(yíng)造課堂氛圍，教師播放科技視頻，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，為下面的學(xué)習(xí)做鋪墊，同時(shí)讓剛進(jìn)入教室的學(xué)生快速進(jìn)入上課狀態(tài)。分發(fā)導(dǎo)學(xué)案等學(xué)習(xí)資源，并按照顏色方案進(jìn)行分組。

2.項(xiàng)目引入（4 分鐘）：用某汽車品牌“一鍵召喚”的真實(shí)視頻情境作為引入。思考一鍵召喚是如何實(shí)現(xiàn)的，關(guān)鍵點(diǎn)在哪里。

3.項(xiàng)目支持（9 分鐘）：為了讓項(xiàng)目學(xué)習(xí)能夠順利進(jìn)行，各小組學(xué)生利用教師提供的資源，采用不同的方式，如微視頻、導(dǎo)學(xué)案等自主學(xué)習(xí)，了解項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)與背景。

4.項(xiàng)目實(shí)施（21 分鐘）：學(xué)生自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，并利用“掌控板”套件選取合適的元件，嘗試模擬避障系統(tǒng)。

5.展示評(píng)價(jià)（4 分鐘）：組織小組展示項(xiàng)目作品，讓學(xué)生分享遇到的困難及解決問題的辦法，并進(jìn)行自評(píng)、互評(píng)，以此鍛煉學(xué)生的交流表達(dá)能力。教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)從行為養(yǎng)成、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)興趣三個(gè)方面進(jìn)行。

6.項(xiàng)目小結(jié)（3 分鐘）：利用思維導(dǎo)圖和學(xué)生一起梳理這節(jié)課的內(nèi)容，出示板書，結(jié)束這節(jié)課的學(xué)習(xí)。

7.項(xiàng)目拓展（4 分鐘）：播放“討論片”，啟發(fā)學(xué)生思考自動(dòng)駕駛的注意事項(xiàng)，合理利用技術(shù)，以此提升學(xué)生“數(shù)字社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

（五）教學(xué)情境與實(shí)施

1.分組

（1）分組原則：世上沒有完全一樣的兩個(gè)人，但很多人有著相似的特征。結(jié)合不同性格產(chǎn)生的行為互動(dòng)關(guān)系及塑造個(gè)性的因素，并與其他性格分析系統(tǒng)相互整合，“性格色彩”理論產(chǎn)生，并認(rèn)為：

①紅色代表快樂的帶動(dòng)者。快樂是他們做任何事情的最大動(dòng)機(jī)，快樂是這些人最大的驅(qū)動(dòng)力。他們積極、樂觀，天賦超凡，富有魅力，隨性而又善于交際。

②藍(lán)色代表最佳的執(zhí)行者。他們這類人注意建立和維系持久深入的關(guān)系。他們具有可貴的品質(zhì)，對(duì)待朋友忠誠(chéng)而真摯，并能在思想上真正做到關(guān)心和交流。

③黃色代表有力的指揮者。這一類人深層次的驅(qū)動(dòng)力來自對(duì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和完成。他們一般都具有前瞻性和領(lǐng)導(dǎo)能力，通常都有很強(qiáng)的責(zé)任感、決策力和自信心。

④綠色代表和平的促進(jìn)者。對(duì)和諧與穩(wěn)定的追求是他們最核心的本質(zhì)，缺乏一些鋒芒與棱角。他們寬容、透明，通常都非常友善，適應(yīng)性強(qiáng)，是很好的傾聽者。

（2）根據(jù)班級(jí)人數(shù)及彩條抽簽的方式確定每組人數(shù)，每組以6 人為宜。事先筆者將準(zhǔn)備紅、藍(lán)、綠3種顏色的色卡，讓學(xué)生自主選擇，并按照“2 紅、2 藍(lán)、2 綠”的方式，有機(jī)組合為一組。

（3）推選組長(zhǎng)。組長(zhǎng)要具有一定的執(zhí)行力和調(diào)度能力，能呼吁、督促小組成員開動(dòng)腦筋考慮到項(xiàng)目所有的細(xì)節(jié)和影響因素，發(fā)揮集體的智慧。

2.課間氛圍

如鄭同學(xué)的“自動(dòng)駕駛自行車”展示了從創(chuàng)意到成果的完整創(chuàng)新過程，視頻中的每一幀都帶給學(xué)生很大的感官刺激。教師在課間播放此視頻，既可以讓剛進(jìn)入教室的學(xué)生快速安靜下來，沉浸在鄭同學(xué)的創(chuàng)意中，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，又可以為下面的學(xué)習(xí)做鋪墊。

3.實(shí)施過程

在創(chuàng)設(shè)情境環(huán)節(jié)，教師首先向?qū)W生播放視頻，展示“一鍵召喚”的神奇效果，引導(dǎo)學(xué)生回顧“一鍵召喚”的過程：接收指令（網(wǎng)絡(luò)）→定位終點(diǎn)→自動(dòng)避障，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“自動(dòng)避障”在“一鍵召喚”整個(gè)環(huán)節(jié)中的重要作用，確定這節(jié)課的項(xiàng)目——自動(dòng)避障。

為了讓學(xué)生充分理解“自動(dòng)避障”的過程，筆者隨機(jī)請(qǐng)兩位學(xué)生以“游戲”的形式模擬避障過程：甲生遮住眼睛充當(dāng)汽車，乙生指揮，測(cè)試甲生能否通過聽指令避開障礙物走到指定區(qū)域。學(xué)生通過分析，可以回答出避障的過程：檢測(cè)（障礙物）→思考（如何避開障礙物）→行動(dòng)（完成任務(wù)），緊接著提出問題，引出這節(jié)課的主角——傳感器。整個(gè)分析過程層層遞進(jìn)，讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的重要性。

分析、設(shè)計(jì)和實(shí)施項(xiàng)目貫穿于新授環(huán)節(jié)，教師拋出三個(gè)問題引發(fā)學(xué)生探究：

①④組：常用傳感器有哪些？

②⑤組：物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的應(yīng)用有哪些？

③⑥組：用于避障的傳感器是怎么工作的？

每個(gè)問題分配給不同的小組，每組采用導(dǎo)學(xué)案、視頻和網(wǎng)絡(luò)搜索三種不同的方式去探究。學(xué)生在探究、匯報(bào)的過程中既可以培養(yǎng)收集信息的能力，又可以了解獲取信息的各種方式，認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)共享的奇妙之處，提高信息意識(shí)核心素養(yǎng)。

第一個(gè)問題：引導(dǎo)學(xué)生利用人的五官，直觀地理解傳感器及其作用；第二個(gè)問題：直接將學(xué)生提取、匯總的表格上傳到電腦上，采用分享、討論的方式，引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識(shí)：傳感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)感知世界的基礎(chǔ)；第三個(gè)問題將學(xué)生的目光聚焦到超聲波傳感器上，了解超聲波傳感器的工作方式。這三個(gè)問題通過小組探究、討論的方式使學(xué)生了解項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)，突破這節(jié)課的重點(diǎn)。

項(xiàng)目實(shí)施的過程安排了兩個(gè)活動(dòng)：一是認(rèn)識(shí)掌控板套件，以我們熟悉的“人體”進(jìn)行深入類比，從“感知—思考—執(zhí)行”三個(gè)角度，認(rèn)識(shí)傳感器、掌控板和執(zhí)行器的作用，然后和學(xué)生一起找一找哪些是感官，哪些是手腳。通過“匹配”的游戲讓學(xué)生在邊玩邊學(xué)的氛圍中熟悉每個(gè)成員。二是設(shè)計(jì)制作項(xiàng)目，組織學(xué)生分組討論，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，選擇合適的元件并闡述設(shè)計(jì)理念。此環(huán)節(jié)以項(xiàng)目為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。學(xué)生參考導(dǎo)學(xué)案及微課進(jìn)行合作探究，在調(diào)試設(shè)備的過程中自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而提高了自身的學(xué)習(xí)能力。設(shè)備調(diào)試成功以后，教師引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量法驗(yàn)證數(shù)據(jù)，找出條件值和傳感器感知范圍的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)。學(xué)生完成項(xiàng)目的整個(gè)過程是將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的過程，從而提升學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

4.展示與評(píng)價(jià)

學(xué)生通過動(dòng)腦、動(dòng)手，設(shè)計(jì)了新穎有趣的項(xiàng)目作品，如“盲人拐杖”“警示燈”等作品，這個(gè)環(huán)節(jié)為學(xué)生提供了自評(píng)和互評(píng)的機(jī)會(huì)，針對(duì)本組和他組的作品進(jìn)行展示、交流、評(píng)價(jià)，進(jìn)一步優(yōu)化自己的作品。

三、課后反思

教師培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)是一個(gè)潛移默化的過程?；诒菊n的設(shè)計(jì)思路，我們可以發(fā)現(xiàn)在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題、分析設(shè)計(jì)、動(dòng)手實(shí)踐和交流探討，促進(jìn)了其學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。但本課仍存在不足，總結(jié)起來有以下幾點(diǎn)。

1.在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的培養(yǎng)上，本課使用了掌控板套件，該套件是一個(gè)專門培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生體會(huì)到數(shù)字化學(xué)習(xí)的魅力，能夠提升學(xué)生的能力。雖然學(xué)生的想象力和創(chuàng)意是無限的，但是受套件中元件數(shù)目和課堂空間、時(shí)間的限制，有些小組不能成功做出創(chuàng)意作品。所以，教師可以給學(xué)生提供更多的學(xué)習(xí)工具，豐富課堂資源。

2.有些要求落實(shí)不到位，影響了項(xiàng)目實(shí)施效果。比如，有的學(xué)生不按照要求來做，自始至終沒有上交作品，我考慮到時(shí)間問題，只是將平時(shí)作業(yè)扣分作為懲罰，沒有起到懲罰的效果。此外，總有一些學(xué)生不按照要求完成作品，我也沒有嚴(yán)格要求這些學(xué)生做到。以后我對(duì)學(xué)生要更嚴(yán)格，尋找更有效的方法來應(yīng)對(duì)學(xué)生的各種狀況。

3.項(xiàng)目細(xì)節(jié)還需完善，應(yīng)精益求精。每個(gè)環(huán)節(jié)的完成雖然差強(qiáng)人意，但是對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的總結(jié)不到位，沒有起到表揚(yáng)先進(jìn)、鼓勵(lì)后進(jìn)的作用。因?yàn)闀r(shí)間關(guān)系，各個(gè)環(huán)節(jié)都很匆忙，以后應(yīng)該加強(qiáng)每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)設(shè)計(jì)感與儀式感，營(yíng)造良好的氛圍。

4.要充分發(fā)揮班級(jí)優(yōu)化大師的作用。七年級(jí)的學(xué)生還是發(fā)展中的人，對(duì)教師的獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰大多很在意，教師要充分利用他們的這種心理，加強(qiáng)管理，利用好班級(jí)優(yōu)化大師的日常獎(jiǎng)懲功能，加大獎(jiǎng)懲力度，讓他們認(rèn)識(shí)到獎(jiǎng)懲是嚴(yán)肅的事情，從而讓他們端正態(tài)度并養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

5.注意創(chuàng)造安全、穩(wěn)定的信息化學(xué)習(xí)環(huán)境，保存好過程性資料。電腦有時(shí)藍(lán)屏或死機(jī)，導(dǎo)致學(xué)生作品無法安全保存，也無法順利傳輸，會(huì)嚴(yán)重影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。教師也要注意保存過程性資料，如在學(xué)生活動(dòng)時(shí)多拍點(diǎn)照片，備份成品和半成品等。

信息技術(shù)學(xué)科的知識(shí)覆蓋面廣，未來還需要更加深入的探索。學(xué)校和教師只有本著教育的初心，才能夠完成立德樹人的使命。