钱秉阳 魏丽玲

摘要： 当前，信息技术与教育教学深度融合已成为必然趋势，项目式学习的有效开展同样也离不开信息技术的支持。信息技术支持下的项目式学习有着独特的优势，以“云海种植园里的抗虫秘密”项目式学习为例，教师在数据采集与方案制订、工程制作与测试优化、成果展示与评价反思等环节融入信息技术，不仅更好地培养了学生的团队意识与合作精神，还培养了他们的创造性思维和问题解决能力，实现了核心素养培养的落地。

关键词：信息技术；项目式学习；核心素养；创造性思维；解决问题能力

为适应新时代人才发展的需要，我国对培养学生的核心素养提出了明确要求。传统线性的课堂教学方式在培养学生创造性思维、解决问题能力等方面存在一定局限性。项目式学习具有跨学科属性，让学生能够在真实的情境中发现问题、解决问题，有利于培养学生的核心素养及21世纪关键技能。随着教育信息化的持续推进，信息技术在教育教学中发挥着越来越重要的作用，项目式学习的有效开展同样也离不开信息技术的支持。本文以“云海种植园里的抗虫秘密”课程为例，介绍学校在项目式学习过程中运用信息技术的实践及取得的效果，为教师们提供参考。

一、信息技术在项目式学习中应用的价值

2018年，教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》提出，要“持续推动信息技术与教育深度融合，促进教育信息化从融合应用向创新发展的高阶演进”[1]。不难看出，信息技术与教育教学深度融合是未来发展的必然趋势，项目式学习的开展也不例外。总体而言，在项目式学习中，信息技术对优化课程设计与改变学生的学习方式有着重要的作用。

（一）拓展知识获取渠道，构建泛在学习空间

信息时代的到来，为学生获取知识提供了更多的可能。传统教学模式下，学生获取知识主要来源于教材，其批判性思维、逻辑思维以及解决问题能力的培养受到局限。随着大数据、人工智能等技术的普及，信息技术与教学深度融合，变革了传统的以教师为中心的课堂教学结构，实现了以“自主、探究、合作”为特征的教与学，从而把学生的主动性、积极性、创造性充分地激发了出来[2]。项目式学习开展的过程中，学生可以很轻松地从百度、知网、BrainPop、TedEd等平台获取相应的知识。另外，可汗学院、国家地理等平台提供的从小学到大学体系完整的数字资源，为学生提供了多元的知识获取渠道，也为其泛在学习、终身学习提供了保障。

（二）改变学习协作方式，提升合作意识

项目式学习的实施过程尤其强调学生之间的合作，从问题的提出、方案的制订，到作品的制作与优化等环节，学生的分工合作成效影响着他们最终的学习成果。数字工具支持下的合作学习环境不受时空限制，为教师与学生提供了更多交流与协作的可能[3]。得益于Xmind、processon等数字工具的支持，师生之间、生生之间能够更便捷地交流讨论教学内容、及时地交换信息并共同解决问题。学生在开展项目式学习的过程中，也能够运用上述数字工具有效地开展头脑风暴、绘制思维导图等协作工作，并可以针对某一个问题持续地展开思维碰撞，从而对方案进行不断的设计与优化。

（三）提供多样探究形式，培养创新意识

利用虚拟实验室等技术，在可视化、拟真化、交互化的条件下开展项目式学习活动，能够有效培养学生的创新意识。项目式学习注重培养学生的想象力和创造力，这也是学生学习过程中的重点和难点。想象力和创造力依赖于发散性思维的培养，也需要一定的知识储备。信息技术的支持除了丰富学生的学习资源，还能让学生的创造力得到显著提升。通过PhET虚拟实验室、3D建模等数字工具，学生的创意可以更方便地转换为作品，有效激发学生的创造力。数字化的学习工具，能够让学生及时捕捉自己的创作灵感，并通过数字化平台及时保存和分享作品。比如，学生在强大的编程平台的支持下，将编程学习变为自身的一种生活方式，随时尝试用编程来解决问题。在数字移动端使用的3D建模软件，可以满足学生个性化3D创作的需要。在项目式学习过程中，学生可以根据项目需要制作结构件和外形，方便他们将创意转化为作品。像這样的模拟实验方式，既有游戏化的融入，又有真实的学科探究，还可以在交互的情景中不断地进行学科学习，为培养学生的创新意识提供了技术保障。

（四）管理项目进程，优化评价机制

网络平台的出现，为项目式学习的过程管理提供了有效支持。尤其是有效利用项目实施过程中产生的过程性资料，为教学评价带来了创新。项目式学习是建立在真实情境下的学习活动，是一种建构式的学习活动，师生会在项目实践过程中产生大量的过程性资料与成果。这些资料不仅是学生思维过程的可视化成果，还会对项目的未来发展产生重要影响。项目式学习的另一个重要特点是将过程性评价与终结性评价相结合，能够让教师在总结评估前一阶段教学的同时，对学生未来的学习做出判断，为下一个阶段教学实践的选择和调整提供相应的依据。借助CocoRobo、Nearpod等项目式学习管理平台，整个教与学过程都发生在线上。平台中不仅可留存大量的数字化学习历程，还形成了完整的数字化流程，对课程与教学、课程与管理、评价与展示而言，有着巨大的价值。

二、“云海种植园里的抗虫秘密”项目式学习案例实践探究

本案例是将项目式学习、劳动教育与信息技术深度融合的一次尝试。案例的开发实践面向小学五年级学生，主要以4人小组形式进行，课程时间为8～10个课时。项目的实践场地主要依托于云海学校劳动实践种植园。在种植园内，学生经历从选种到采摘的完整种植过程，在获得劳动体验的同时，形成劳动实践能力和吃苦耐劳的优秀品质。在种植过程中，学生发现了各种各样的问题，尤其是虫害问题十分严重，是植物生长的“头号杀手”。为解决这个问题，学生通过采集土壤和害虫样本，运用科学、信息技术、地理、生物、数学、语文、美术等相关学科知识，经历规范的科学探究过程，找到病虫害产生的原因，再利用 AI 技术等快速地解决问题。学生设计制作了AI害虫识别喷杀装置、物理诱杀、土壤监测装置、云海害虫图鉴、昆虫滴胶标本，以进行虫害的预防，从而增加农作物的产量，获得丰收。在项目的整个实践过程中，信息技术主要在以下环节发挥了不可替代的作用。

（一）数据采集与方案制订

AI识别与大数据技术对学生收集数据起到了重要的作用。项目伊始，学生为了发現问题并提出解决方案，进行了实地考察。他们收集了大量昆虫样本，采集两种害虫（金龟子、红蚂蚁）和一种益虫（瓢虫）在绿色植物背景下不同角度的图像数据，每种昆虫类型均收集四五百张图片。随后，学生使用图像标记工具LabelImg对三类昆虫分别标注，标注完成后建立数据库（如图1）。

经过现场考察后，学生通过百度、知网等数字资源平台自主查找资料，以小组为单位进行头脑风暴，并利用思维导图工具Xmind、在线作图工具ProcessOn等交流讨论导致种植园害虫泛滥的多种可能性因素，并将相应的解决方案制作成思维导图（如图2）。

（二）工程制作与测试优化

人工智能与3D打印技术的结合为工程制作提供了有力的技术支持。学生通过前期学习的昆虫分类以及习性等知识，发现了种植园里最主要的害虫是粉翅蛾幼虫，俗名地老虎，又名切根虫。它们白天潜伏在土壤里，晚上出来活动，破坏农作物的生长。学生还发现，由于梧桐山湿度较大，导致农作物害虫泛滥，影响了植物的正常生长。通过上网搜索资料，他们了解到影响昆虫繁殖和生长的主要非生物因素是气候条件，即温度、湿度、降水、光、风等。此外，土壤条件也是重要因素之一。学生实地对土壤取样考察，分析种植园的土壤pH和渗水性。经分析学生发现，云海种植园的温度、湿度和地理条件皆适合昆虫发育和繁殖。

在此基础上，学生完成了土壤监测和AI害虫识别喷杀装置的设计方案，他们利用LabelImg软件识别并建立模型库，并在教师的帮助下，采用Tiny-YOLOv2的人工智能算法对模型进行训练。训练完成后，学生得到了kmodel文件。他们将文件保存至硬件设备的SD卡中，并通过编写程序（如图3）来实现装置的识别效果，最终测试识别的准确率。

与此同时，学生观察生产生活中的农药喷洒装置，设计并绘制结构设计图，并根据各组成部分的功能细化机械结构。依据设计草图，师生利用3D one软件设计农药喷洒装置的各零部件，并进行3D打印。打印完成后，师生切割零部件，并准备相应的拼接材料和工具，组装农药喷洒装置的机械结构，优化调整其不合理之处。最后，学生结合硬件模块对装置进行测试优化。

（三）成果展示与评价反思

借助CocoRobo智慧平台（如图4），学生线上与线下相结合开展项目式学习活动。在项目开展过程中，学生可随时随地将过程性资料上传至平台，形成个人与小组的资料库，并利用平台内的项目管理工具，规划小组项目开展流程，发挥协作学习优势。教师利用平台发布评价指南与阶段任务，实时调整、监测学生的学习过程。与此同时，师生可以通过平台进行项目评价。

三、实践总结与经验反思

本案例是将项目式学习、劳动教育与信息技术深度融合的一次尝试。从教学目标达成情况来看，学生在完成了项目各环节的学习内容后，在过程性评价与终结性评价（纸笔测试）中都取得了优秀的成绩；从项目实施过程来看，学生以小组为单位合作解决问题，培养了团队意识与合作精神；从项目结果来看，专家与同行对本项目中学生表现出的综合能力与项目的社会价值给予了积极的评价。这表明，将信息技术与项目式学习深度融合，对培养学生的核心素养、创造性思维与解决问题能力是有很大帮助的，对落实立德树人的根本任务具有较强的适切性和实效性。从教育教学研究角度出发，我们从课程案例实施中获得的启发与思考主要有以下方面。

（一）充分发挥信息技术在项目式学习中的支持作用

在以往的项目式学习活动中，不管是前期资料收集、实地考察或者实验探究，都更加注重线下真实环境中面对面的学习体验。这是项目式学习的一个重要特点，也是发挥其教育教学功能的关键形式。然而，最近三年受疫情等因素的影响，传统的项目式学习方式无法有效开展。在这种情况下，现代信息技术与数字化平台发挥了不可或缺的重要作用。如利用数字化项目管理平台规划项目流程，发布评价指南与阶段任务。学生利用平台完成协作任务，进行头脑风暴、绘制思维导图等活动，体现出了信息技术在项目式学习中的独特优势。通过学习和使用信息技术，学生可以进行资源共享与深度思考，拓展项目的广度与深度，培养创新意识、合作精神和解决实际问题的能力。技术支持下的项目式学习，在发展学生高阶思维的同时，达成了培养核心素养的目标。

（二）因地制宜地发挥信息技术在不同主题项目式学习中的作用

在项目式学习活动中，不同学科的核心概念具有较大的差异，学习过程具有动态性、生成性等特点，不同主题的项目式学习活动需要应用不同类型的信息技术来支持。有鉴于此，教师在项目开始之前就要准备丰富的数字工具资源，或者向社会、科研机构寻求定制化服务与专业技术人员的支持。还要注意的是，信息技术与数字资源更新换代的速度较快，教师要与时俱进，及时检查并更新提供给学生的资源内容与数字工具，确保学生能够顺利使用。信息技术与项目式学习的深度融合，在开展之初一定会遇到很多问题和阻碍，“云海种植园里的抗虫秘密”案例也不例外。但是，既然已经明确了信息技术在项目式学习中所具有的独特优势，就应该锲而不舍地尝试探索有效的实践方案，寻找科学育人的有效途径。这需要广大教师积极尝试、主动探索，贡献自己的智慧与力量。

（三）信息技术支持下项目式学习活动开展的阻碍因素

目前来看，将项目式学习与信息技术的深度融合是教育发展的一大趋势，但在实践过程中我们遇到了很多阻力。第一，教师在项目式学习中得不到有效的教育教学专业培训。教师在设计项目式学习活动前，是无法通过观摩几个实践案例、模仿相应环节就掌握其要义的。我们必须在实践应用的专业性上进行规范，这样才能保证学校开展项目式学习的科学性和规范性。因此，项目式学习相关的专业培训必不可少[4]。第二，硬件设备与网络条件受到限制。作为开展信息技术融合项目式学习的基础条件，硬件设备与网络条件的配置会对项目式学习活动的效果产生直接影响。如在本案例开展初期，由于受校园网络条件及平板电脑性能限制，学生上传资料到CocoRobo智慧平台时遇到了一定的困难，导致最后项目实践的课时需求很难满足。

项目式学习活动是一种生成性、过程性的教学活动，需要一定的课时数量来保证项目完整地实施。目前，学校更多是利用社团时间和课后辅导时间开展项目式学习活动，但在这些时间段会出现学生活动上的冲突，很难保证人员的出席率与参与度。教师需要另外寻找时间帮助部分学生跟上小组进度。学生也要在课后花费额外的精力完成任务内容。因而，这需要学校与教师创造性地解决问题，为项目式学习的有效开展提供课时的保障。

路曼曼其修远兮。随着信息技术与数字资源的不断发展，在广大教师的不断探索下，它们必将在与项目式学习深度融合的过程中，更好地发挥出培养学生创新精神、合作意识等方面的优势。

注：本文系深圳市陈尚宝教育科研专家工作室专项课题“素养导向的项目式学习案例开发与评价研究”的研究成果。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》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.如何实现信息技术与学科教学的“深度融合”[J].教育研究，2017（10）：88-92.

[3] 黄威.数字化环境下深度协作学习研究[J].新课程研究（下旬刊），2016（1）：133-134.

[4] 耿克飞.信息技术支持的项目式学习推进研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2021.

（作者钱秉阳、魏丽玲系深圳市盐田区云海学校科学教师）

责任编辑：牟艳娜