錢秉陽 魏麗玲

摘要： 當前，信息技術與教育教學深度融合已成為必然趨勢，項目式學習的有效開展同樣也離不開信息技術的支持。信息技術支持下的項目式學習有著獨特的優(yōu)勢，以“云海種植園里的抗蟲秘密”項目式學習為例，教師在數(shù)據(jù)采集與方案制訂、工程制作與測試優(yōu)化、成果展示與評價反思等環(huán)節(jié)融入信息技術，不僅更好地培養(yǎng)了學生的團隊意識與合作精神，還培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造性思維和問題解決能力，實現(xiàn)了核心素養(yǎng)培養(yǎng)的落地。

關鍵詞：信息技術；項目式學習；核心素養(yǎng)；創(chuàng)造性思維；解決問題能力

為適應新時代人才發(fā)展的需要，我國對培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)提出了明確要求。傳統(tǒng)線性的課堂教學方式在培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維、解決問題能力等方面存在一定局限性。項目式學習具有跨學科屬性，讓學生能夠在真實的情境中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，有利于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)及21世紀關鍵技能。隨著教育信息化的持續(xù)推進，信息技術在教育教學中發(fā)揮著越來越重要的作用，項目式學習的有效開展同樣也離不開信息技術的支持。本文以“云海種植園里的抗蟲秘密”課程為例，介紹學校在項目式學習過程中運用信息技術的實踐及取得的效果，為教師們提供參考。

一、信息技術在項目式學習中應用的價值

2018年，教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》提出，要“持續(xù)推動信息技術與教育深度融合，促進教育信息化從融合應用向創(chuàng)新發(fā)展的高階演進”[1]。不難看出，信息技術與教育教學深度融合是未來發(fā)展的必然趨勢，項目式學習的開展也不例外?？傮w而言，在項目式學習中，信息技術對優(yōu)化課程設計與改變學生的學習方式有著重要的作用。

（一）拓展知識獲取渠道，構建泛在學習空間

信息時代的到來，為學生獲取知識提供了更多的可能。傳統(tǒng)教學模式下，學生獲取知識主要來源于教材，其批判性思維、邏輯思維以及解決問題能力的培養(yǎng)受到局限。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等技術的普及，信息技術與教學深度融合，變革了傳統(tǒng)的以教師為中心的課堂教學結構，實現(xiàn)了以“自主、探究、合作”為特征的教與學，從而把學生的主動性、積極性、創(chuàng)造性充分地激發(fā)了出來[2]。項目式學習開展的過程中，學生可以很輕松地從百度、知網(wǎng)、BrainPop、TedEd等平臺獲取相應的知識。另外，可汗學院、國家地理等平臺提供的從小學到大學體系完整的數(shù)字資源，為學生提供了多元的知識獲取渠道，也為其泛在學習、終身學習提供了保障。

（二）改變學習協(xié)作方式，提升合作意識

項目式學習的實施過程尤其強調學生之間的合作，從問題的提出、方案的制訂，到作品的制作與優(yōu)化等環(huán)節(jié)，學生的分工合作成效影響著他們最終的學習成果。數(shù)字工具支持下的合作學習環(huán)境不受時空限制，為教師與學生提供了更多交流與協(xié)作的可能[3]。得益于Xmind、processon等數(shù)字工具的支持，師生之間、生生之間能夠更便捷地交流討論教學內(nèi)容、及時地交換信息并共同解決問題。學生在開展項目式學習的過程中，也能夠運用上述數(shù)字工具有效地開展頭腦風暴、繪制思維導圖等協(xié)作工作，并可以針對某一個問題持續(xù)地展開思維碰撞，從而對方案進行不斷的設計與優(yōu)化。

（三）提供多樣探究形式，培養(yǎng)創(chuàng)新意識

利用虛擬實驗室等技術，在可視化、擬真化、交互化的條件下開展項目式學習活動，能夠有效培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。項目式學習注重培養(yǎng)學生的想象力和創(chuàng)造力，這也是學生學習過程中的重點和難點。想象力和創(chuàng)造力依賴于發(fā)散性思維的培養(yǎng)，也需要一定的知識儲備。信息技術的支持除了豐富學生的學習資源，還能讓學生的創(chuàng)造力得到顯著提升。通過PhET虛擬實驗室、3D建模等數(shù)字工具，學生的創(chuàng)意可以更方便地轉換為作品，有效激發(fā)學生的創(chuàng)造力。數(shù)字化的學習工具，能夠讓學生及時捕捉自己的創(chuàng)作靈感，并通過數(shù)字化平臺及時保存和分享作品。比如，學生在強大的編程平臺的支持下，將編程學習變?yōu)樽陨淼囊环N生活方式，隨時嘗試用編程來解決問題。在數(shù)字移動端使用的3D建模軟件，可以滿足學生個性化3D創(chuàng)作的需要。在項目式學習過程中，學生可以根據(jù)項目需要制作結構件和外形，方便他們將創(chuàng)意轉化為作品。像這樣的模擬實驗方式，既有游戲化的融入，又有真實的學科探究，還可以在交互的情景中不斷地進行學科學習，為培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識提供了技術保障。

（四）管理項目進程，優(yōu)化評價機制

網(wǎng)絡平臺的出現(xiàn)，為項目式學習的過程管理提供了有效支持。尤其是有效利用項目實施過程中產(chǎn)生的過程性資料，為教學評價帶來了創(chuàng)新。項目式學習是建立在真實情境下的學習活動，是一種建構式的學習活動，師生會在項目實踐過程中產(chǎn)生大量的過程性資料與成果。這些資料不僅是學生思維過程的可視化成果，還會對項目的未來發(fā)展產(chǎn)生重要影響。項目式學習的另一個重要特點是將過程性評價與終結性評價相結合，能夠讓教師在總結評估前一階段教學的同時，對學生未來的學習做出判斷，為下一個階段教學實踐的選擇和調整提供相應的依據(jù)。借助CocoRobo、Nearpod等項目式學習管理平臺，整個教與學過程都發(fā)生在線上。平臺中不僅可留存大量的數(shù)字化學習歷程，還形成了完整的數(shù)字化流程，對課程與教學、課程與管理、評價與展示而言，有著巨大的價值。

二、“云海種植園里的抗蟲秘密”項目式學習案例實踐探究

本案例是將項目式學習、勞動教育與信息技術深度融合的一次嘗試。案例的開發(fā)實踐面向小學五年級學生，主要以4人小組形式進行，課程時間為8～10個課時。項目的實踐場地主要依托于云海學校勞動實踐種植園。在種植園內(nèi)，學生經(jīng)歷從選種到采摘的完整種植過程，在獲得勞動體驗的同時，形成勞動實踐能力和吃苦耐勞的優(yōu)秀品質。在種植過程中，學生發(fā)現(xiàn)了各種各樣的問題，尤其是蟲害問題十分嚴重，是植物生長的“頭號殺手”。為解決這個問題，學生通過采集土壤和害蟲樣本，運用科學、信息技術、地理、生物、數(shù)學、語文、美術等相關學科知識，經(jīng)歷規(guī)范的科學探究過程，找到病蟲害產(chǎn)生的原因，再利用 AI 技術等快速地解決問題。學生設計制作了AI害蟲識別噴殺裝置、物理誘殺、土壤監(jiān)測裝置、云海害蟲圖鑒、昆蟲滴膠標本，以進行蟲害的預防，從而增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，獲得豐收。在項目的整個實踐過程中，信息技術主要在以下環(huán)節(jié)發(fā)揮了不可替代的作用。

（一）數(shù)據(jù)采集與方案制訂

AI識別與大數(shù)據(jù)技術對學生收集數(shù)據(jù)起到了重要的作用。項目伊始，學生為了發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案，進行了實地考察。他們收集了大量昆蟲樣本，采集兩種害蟲（金龜子、紅螞蟻）和一種益蟲（瓢蟲）在綠色植物背景下不同角度的圖像數(shù)據(jù)，每種昆蟲類型均收集四五百張圖片。隨后，學生使用圖像標記工具LabelImg對三類昆蟲分別標注，標注完成后建立數(shù)據(jù)庫（如圖1）。

經(jīng)過現(xiàn)場考察后，學生通過百度、知網(wǎng)等數(shù)字資源平臺自主查找資料，以小組為單位進行頭腦風暴，并利用思維導圖工具Xmind、在線作圖工具ProcessOn等交流討論導致種植園害蟲泛濫的多種可能性因素，并將相應的解決方案制作成思維導圖（如圖2）。

（二）工程制作與測試優(yōu)化

人工智能與3D打印技術的結合為工程制作提供了有力的技術支持。學生通過前期學習的昆蟲分類以及習性等知識，發(fā)現(xiàn)了種植園里最主要的害蟲是粉翅蛾幼蟲，俗名地老虎，又名切根蟲。它們白天潛伏在土壤里，晚上出來活動，破壞農(nóng)作物的生長。學生還發(fā)現(xiàn)，由于梧桐山濕度較大，導致農(nóng)作物害蟲泛濫，影響了植物的正常生長。通過上網(wǎng)搜索資料，他們了解到影響昆蟲繁殖和生長的主要非生物因素是氣候條件，即溫度、濕度、降水、光、風等。此外，土壤條件也是重要因素之一。學生實地對土壤取樣考察，分析種植園的土壤pH和滲水性。經(jīng)分析學生發(fā)現(xiàn)，云海種植園的溫度、濕度和地理條件皆適合昆蟲發(fā)育和繁殖。

在此基礎上，學生完成了土壤監(jiān)測和AI害蟲識別噴殺裝置的設計方案，他們利用LabelImg軟件識別并建立模型庫，并在教師的幫助下，采用Tiny-YOLOv2的人工智能算法對模型進行訓練。訓練完成后，學生得到了kmodel文件。他們將文件保存至硬件設備的SD卡中，并通過編寫程序（如圖3）來實現(xiàn)裝置的識別效果，最終測試識別的準確率。

與此同時，學生觀察生產(chǎn)生活中的農(nóng)藥噴灑裝置，設計并繪制結構設計圖，并根據(jù)各組成部分的功能細化機械結構。依據(jù)設計草圖，師生利用3D one軟件設計農(nóng)藥噴灑裝置的各零部件，并進行3D打印。打印完成后，師生切割零部件，并準備相應的拼接材料和工具，組裝農(nóng)藥噴灑裝置的機械結構，優(yōu)化調整其不合理之處。最后，學生結合硬件模塊對裝置進行測試優(yōu)化。

（三）成果展示與評價反思

借助CocoRobo智慧平臺（如圖4），學生線上與線下相結合開展項目式學習活動。在項目開展過程中，學生可隨時隨地將過程性資料上傳至平臺，形成個人與小組的資料庫，并利用平臺內(nèi)的項目管理工具，規(guī)劃小組項目開展流程，發(fā)揮協(xié)作學習優(yōu)勢。教師利用平臺發(fā)布評價指南與階段任務，實時調整、監(jiān)測學生的學習過程。與此同時，師生可以通過平臺進行項目評價。

三、實踐總結與經(jīng)驗反思

本案例是將項目式學習、勞動教育與信息技術深度融合的一次嘗試。從教學目標達成情況來看，學生在完成了項目各環(huán)節(jié)的學習內(nèi)容后，在過程性評價與終結性評價（紙筆測試）中都取得了優(yōu)秀的成績；從項目實施過程來看，學生以小組為單位合作解決問題，培養(yǎng)了團隊意識與合作精神；從項目結果來看，專家與同行對本項目中學生表現(xiàn)出的綜合能力與項目的社會價值給予了積極的評價。這表明，將信息技術與項目式學習深度融合，對培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)、創(chuàng)造性思維與解決問題能力是有很大幫助的，對落實立德樹人的根本任務具有較強的適切性和實效性。從教育教學研究角度出發(fā)，我們從課程案例實施中獲得的啟發(fā)與思考主要有以下方面。

（一）充分發(fā)揮信息技術在項目式學習中的支持作用

在以往的項目式學習活動中，不管是前期資料收集、實地考察或者實驗探究，都更加注重線下真實環(huán)境中面對面的學習體驗。這是項目式學習的一個重要特點，也是發(fā)揮其教育教學功能的關鍵形式。然而，最近三年受疫情等因素的影響，傳統(tǒng)的項目式學習方式無法有效開展。在這種情況下，現(xiàn)代信息技術與數(shù)字化平臺發(fā)揮了不可或缺的重要作用。如利用數(shù)字化項目管理平臺規(guī)劃項目流程，發(fā)布評價指南與階段任務。學生利用平臺完成協(xié)作任務，進行頭腦風暴、繪制思維導圖等活動，體現(xiàn)出了信息技術在項目式學習中的獨特優(yōu)勢。通過學習和使用信息技術，學生可以進行資源共享與深度思考，拓展項目的廣度與深度，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、合作精神和解決實際問題的能力。技術支持下的項目式學習，在發(fā)展學生高階思維的同時，達成了培養(yǎng)核心素養(yǎng)的目標。

（二）因地制宜地發(fā)揮信息技術在不同主題項目式學習中的作用

在項目式學習活動中，不同學科的核心概念具有較大的差異，學習過程具有動態(tài)性、生成性等特點，不同主題的項目式學習活動需要應用不同類型的信息技術來支持。有鑒于此，教師在項目開始之前就要準備豐富的數(shù)字工具資源，或者向社會、科研機構尋求定制化服務與專業(yè)技術人員的支持。還要注意的是，信息技術與數(shù)字資源更新?lián)Q代的速度較快，教師要與時俱進，及時檢查并更新提供給學生的資源內(nèi)容與數(shù)字工具，確保學生能夠順利使用。信息技術與項目式學習的深度融合，在開展之初一定會遇到很多問題和阻礙，“云海種植園里的抗蟲秘密”案例也不例外。但是，既然已經(jīng)明確了信息技術在項目式學習中所具有的獨特優(yōu)勢，就應該鍥而不舍地嘗試探索有效的實踐方案，尋找科學育人的有效途徑。這需要廣大教師積極嘗試、主動探索，貢獻自己的智慧與力量。

（三）信息技術支持下項目式學習活動開展的阻礙因素

目前來看，將項目式學習與信息技術的深度融合是教育發(fā)展的一大趨勢，但在實踐過程中我們遇到了很多阻力。第一，教師在項目式學習中得不到有效的教育教學專業(yè)培訓。教師在設計項目式學習活動前，是無法通過觀摩幾個實踐案例、模仿相應環(huán)節(jié)就掌握其要義的。我們必須在實踐應用的專業(yè)性上進行規(guī)范，這樣才能保證學校開展項目式學習的科學性和規(guī)范性。因此，項目式學習相關的專業(yè)培訓必不可少[4]。第二，硬件設備與網(wǎng)絡條件受到限制。作為開展信息技術融合項目式學習的基礎條件，硬件設備與網(wǎng)絡條件的配置會對項目式學習活動的效果產(chǎn)生直接影響。如在本案例開展初期，由于受校園網(wǎng)絡條件及平板電腦性能限制，學生上傳資料到CocoRobo智慧平臺時遇到了一定的困難，導致最后項目實踐的課時需求很難滿足。

項目式學習活動是一種生成性、過程性的教學活動，需要一定的課時數(shù)量來保證項目完整地實施。目前，學校更多是利用社團時間和課后輔導時間開展項目式學習活動，但在這些時間段會出現(xiàn)學生活動上的沖突，很難保證人員的出席率與參與度。教師需要另外尋找時間幫助部分學生跟上小組進度。學生也要在課后花費額外的精力完成任務內(nèi)容。因而，這需要學校與教師創(chuàng)造性地解決問題，為項目式學習的有效開展提供課時的保障。

路曼曼其修遠兮。隨著信息技術與數(shù)字資源的不斷發(fā)展，在廣大教師的不斷探索下，它們必將在與項目式學習深度融合的過程中，更好地發(fā)揮出培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神、合作意識等方面的優(yōu)勢。

注：本文系深圳市陳尚寶教育科研專家工作室專項課題“素養(yǎng)導向的項目式學習案例開發(fā)與評價研究”的研究成果。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.教育部關于印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》的通知[EB/OL].（2018-04-18）[2022-12-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[2] 何克抗.如何實現(xiàn)信息技術與學科教學的“深度融合”[J].教育研究，2017（10）：88-92.

[3] 黃威.數(shù)字化環(huán)境下深度協(xié)作學習研究[J].新課程研究（下旬刊），2016（1）：133-134.

[4] 耿克飛.信息技術支持的項目式學習推進研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2021.

（作者錢秉陽、魏麗玲系深圳市鹽田區(qū)云海學?？茖W教師）

責任編輯：牟艷娜