信息技术学科项目化教学探索

摘要：项目化教学是按照学习目标将课程综合、细化成若干操作性强的项目，以项目任务为中心，以典型产品（或服务）为载体，让学生在完成项目任务的过程中获得知识、提升技能的教学。这样的教学活动发生在真实的情境下，引领学生经历“提出问题、讨论与交流、思考解决问题的策略、分析策略的实施和正式实施策略、进行项目展示和评估”的过程。《水位报警智能泄洪装置》一课，是信息技术学科项目化教学的实践探索，开展效果显著，有整合学科教学、以项目为导向等创新之处，也仍存在评价方式不够丰富、“探究味”不足、部分学生不适应等有待改进的地方。

关键词：项目化教学;信息技术;学科整合;《水位报警智能泄洪装置》

项目化教学是按照学习目标将课程综合、细化成若干操作性强的项目，以项目任务为中心，以典型产品（或服务）为载体，让学生在完成项目任务的过程中获得知识、提升技能的教学。这样的教学活动发生在真实的情境下，引领学生经历“提出问题、讨论与交流、思考解决问题的策略、分析策略的实施和正式实施策略、进行项目展示和评估”的过程。项目化教学可以让学生的学习成为有意义的实践，培养学生的探究意识和批判性思维，发展学生的探究与设计能力、问题解决能力和团队协作交流能力。因而，笔者积极尝试信息技术学科的项目化教学。以下分享《水位报警智能泄洪装置》一课的实践与思考。

一、实践准备

（一）理清思路

首先，寻找可以利用的主题或项目。选择的主题或项目应尽可能包含课程标准中相应层次的多种科技常识、探究与设计、情感态度与价值观。其次，组织学生按照项目内容展开讨论，思考完成该项目需要做哪些准备，由此衍生出小项目或小问题。然后，教师根据学生的问题备课与教学。教学中，注重培养学生自主学习的能力，给予学生更多空间去学习知识，并指导学生运用不同学科的知识和技能完成小项目、解决小问题，最终完成整个项目。最后，学生展示项目成果，并相互评价在本次活动中的表现。

（二）确定主题与目标

在我国南方，每年的六、七月份都是降雨的高峰期，也就是我们俗称的梅雨季节。下雨过多存在很多隐患，其中，最为严重、最为频发的是洪水灾害，因而抗洪防汛成为这一时期重要的社会事务。水库是抗洪防汛的重要设施，而在信息社会，智能化、自动化是社会、技术发展的主要方向。由此，得到项目主题：如何在到达警戒水位时及时给出提示并自动开闸泄洪。在解决抗洪防汛问题的基础上，还可以培养学生应用物联网知识处理实际问题、参与公共事务的能力。

据此，设定本课教学目标：（1）科学目标。①了解洪水形成的原因以及预防应对的方法;②了解水库泄洪的重要性;③了解超声波水位传感器的工作原理。（2）技术目标。①完成水位报警智能泄洪装置的设计图;②完成水位报警智能泄洪装置的程序设计。（3）工程目标。利用物联网模块完成水位报警智能泄洪装置的搭建。

二、实践过程

（一）情境导入，追根溯源

（播放视频资料：1998年，自6月11日进入梅雨期后，长江流域各地暴雨频繁。汛期，长江流域共出现74个暴雨日，其中大暴雨日为64天，特大暴雨日为18天。持续的暴雨，造成山洪暴发，江河洪水泛滥，堤防、围院漫溃，外洪内涝及局部地区山体滑坡、泥石流，给长江流域造成了严重的损失。据不完全统计，受灾人口超过一亿人，受灾农作物1000多万公顷，死亡1800多人，倒塌房屋430多万间，经济损失1500多亿元。）

师为什么在日常生活中“温柔”的水会变得如此可怕？

（学生小组讨论，教师总结学生的回答，得出“水失去了控制”这个结论。）

师生活中我们有一种常见的控制水的设施，是什么？

生水库。

师那水库是怎么控制水的呢？

（学生讨论水库的作用和原理。）

师同学们讨论得非常热烈，说得也很有道理！（课件播放水库开闸、关闸的动画）水库可以通过开、关闸门来控制水。可是，之前的视频中也有水库啊，为什么没起作用呢？

生水库崩塌了。

师请同学们思考一下，水库溃坝的主要原因是什么？

生没能及时开闸泄洪。

师为什么没能及时开闸泄洪？

生因为当时是晚上，没能及时发出警报。

（二）合作探究，巧妙解疑

师所以，难点在于如何及时发出警报。同学们能不能开动聪明的小脑袋瓜，在小组内讨论一下，想一个好办法来实现自动报警与泄洪呢？

（学生小组讨论。）

生在警戒水位线下方开一个排水口，利用浮球、浮板。

……

师刚才同学们想到的方案大多利用的是机械原理。能不能用我们认识的传感器设计一个智能装置，让它来自主探测水位高度，并判断水位是否接近警戒水位，根据水位控制警报和闸门的开启与关闭呢？

生可以。

师那我们可以用什么传感器呢？有什么传感器可以测量距离呢？

生超声波传感器。

师好，那我们就来试试用超声波传感器测量距离，控制水位。超声波传感器又是如何测量距离的呢？

生发射一道超声波，根据超声波碰到水面返回的时间，就可以计算出到水面的距离。

师很好，现在我们用超声波传感器测量水位。（出示超声波模块图标）那用什么来发出警报呢？

生蜂鸣器、报警灯。

师（出示蜂鸣器、LED灯模块图标）用什么来控制闸门的开启和关闭呢？

生马达、舵机。

师（出示舵机模块图标）还需要什么来指挥这些模块运行呢？

生主控板。

师（出示主控板模块图标）有了这些模块，我们能画出设计图，将它们安装在合适的位置吗？

生可以。

师好，请各小组拿出学案，阅读“项目一”中的资料，组内合作完成水库智能报警泄洪装置的设计图。

（学生小组合作画设计图，教师巡视指导。）

师好，有不少小组已经完成了自己的设计。哪一组愿意和大家分享你们的设计？

（学生展示。）

师好，让我们一起来看看这组同学的设计，其他小组的同学帮忙找找有哪些地方需要优化。

（师生一起就超声波传感器安装的位置、面向的方向，舵机安装的位置，报警器和主板安装的位置等是否合理展开讨论。）

（三）结合图纸，完成搭建

师现在设计图已经完成了，请各小组阅读学案上“项目二”中的资料，根据你们的设计图，利用乐高积木块和其他工具将各种模块安装到水库模型上。

（学生小组合作完成拼搭，教师巡视指导。）

师老师发现有不少小组已经完成了搭建，哪一组愿意来展示一下你们的作品？（指向一组）这组同学热情很高涨，就请你们来展示吧。请其他小组仔细观察，看看他们的作品有没有什么可以改进的地方？

（学生展示，师生讨论各个模块安装位置是否合理。）

（四）结合实际，设计程序

师现在各组同学已经将自己设计的报警泄洪装置安装在水库模型上了，这个装置开始发挥作用了吗？

生没有。

师为什么？

生还没有编写程序。

师那你们又准备如何设计相应的程序呢？这一程序要控制各个模块做什么？老师这里有一张表格，先请同学们思考一下该如何填写。

（学生讨论填写表格，得到下页表1。在此基础上，进一步讨论得到编程的流程图，如下页图1所示。）

（五）总结回顾，品味收获

师今天，通过同学们的积极思考和合作探究，我们完成了“水位报警智能泄洪装置”项目的图纸设计与模型搭建，最后还完成了智能程序的流程设计，也就是经历了“提出问题、讨论与交流、思考解决问题的策略、分析策略的实施和正式实施策略、进行项目展示和评估”的过程。老师为你们感到骄傲，并希望同学们在今后的学习中都能像今天这节课一样，善于思考、积极合作、勇于探究，去解决一项又一项任务，攻克一个又一个困难。

三、实践反思

本次信息技术学科项目化教学的实践成效显著：

首先，学生成功利用乐高积木块和其他工具制作了各种模块并安装到水库模型上，有自己想象的模型，也有根据生活实际制作的水库模型。其次，学生通过迭代解决设计过程中的问题，不断巩固知识、完善认知结构。学生知道了如何制作水库和各种模块，知道了水库中的阀门如何利用超声波传感器测量水位来发出警报。学生积极参与制作和设计活动，充分发挥自己的想象力。学生在不断地提问、思考、设计、制作、改进的过程中，充分感受到了程序设计的魅力。学生发现问题，并在不断分析问题、改进解决方案的过程中，充分锻炼了自己的探究与设计的意识和能力。在设计制作结束后，大多数学生都认识到，利用乐高积木块和其他工具制作各种模块是一个复杂的工程，编程后的安装更是一项富有挑战性的活动，模型的设计和安装受技能、工具及材料等多方面因素的制约。在团队设计过程中，学生增强了团队合作与交流的能力，能主动寻求他人的支援，并积极帮助他人，尊重他人的劳动成果，乐于和他人分享自己的观点、经验和制作成果。

本次实践主要有以下两个方面的创新之处：

整合学科教学。本次教学设计充分借鉴了STEM教育的理念，将数学计算、工程技术融入信息技术学习活动中。其中，运用到的知识不仅包含信息技术的编程模块与水库阀门的安装等相关知识，还涉及比例换算、材料选择、结构制作等跨学科知识，让学生通过丰富的设计和制作活动进行项目化学习。这样的学习活动，充分锻炼了学生的学科整合学习能力。

以项目为导向。基于整合教学的需要，本次教学设计融入了项目化教学的理念：从大问题（项目问题）出发，让学生根据大问题延伸思考多个小问题。这种大问题套小问题的模式，能让学生通过一步步解决小问题而获得有用的知识和技能，从而为最终解决大问题做有力的铺垫。在不同的环节中，教师还设计了多个富有挑战性的问题，让学生运用刚学过的知识进行设计、制作。最后，学生小组以产品的形式呈现学习成果，将知识与操作充分结合在一起。

当然，本次实践仍然存在一些有待改进的地方：

评价方式不够丰富。除了成果展示外，还可以设置其他评价方式，如针对个人的评价方式，可以有项目日志、个人经历短文等;针对团队的评价方式，可以有团队成员相互评价、多媒体研究报告等。这些评价方式不但可以用在总结性评价中，还可以用在探究活动的过程中，随时随地引导学生反思，并不断给予学生反馈。

“探究味”不足。本次实践主要偏向于设计与制作活动，缺少一定的探究活动。在以后的实践中，我们可以从课程标准中发掘、从生活实际中开拓，找到既能增强学生自主探究能力，又具有一定社会影响的探究素材，进而根据教学内容设计能改善现状或使人受益的探究活动。

部分学生对项目化教学不适应。尽管项目化教学这种教学方式颇受学生欢迎，但学生仍表现出诸多不适应：不少学生还习惯于传统“教师讲、学生听”的教学方法，主体意识不强，主动去“做”的能动性不够;部分学生对项目化教学缺少必要的心理准备和角色认同;部分学生对小组或个人完成工作任务一时难以适应，感叹课前要调查分析、上网查找资料等，课上完成项目的时间偏紧;部分学生的动手操作能力弱，因而课上小组内学生任务完成的质量有高有低，形成两极分化现象。

任何一种教学模式都有其优点和不足，我们不能过分夸大项目化教学的作用，把项目化教学看作适用于一切课程改革的“放之四海而皆准”的真理。我们需要通过实事求是的实践，发现信息技术项目化教学的价值与问题，不断地从理论依据、知识结构、教学评价等各方面加以完善。

参考文献：

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