李興隆,佟松齡,董 艷

(1.北京師范大學(xué) 教育學(xué)部,北京 100875;2.中國人民大學(xué)附屬中學(xué),北京 100086;3.深圳市光明區(qū)高級中學(xué),廣東 深圳 518107)

一、概述

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、5G等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展,教育領(lǐng)域正在發(fā)生深刻變革[1]。當(dāng)今時(shí)代的學(xué)生自幼接觸手機(jī)、電腦、互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)產(chǎn)品,他們已由過去的數(shù)字移民過渡為數(shù)字原住民[2]。這對信息技術(shù)教學(xué)提出了更高的要求。在過去的信息技術(shù)教學(xué)中存在諸多誤區(qū):在課程內(nèi)容上有諸如文字錄入、辦公軟件、編程教學(xué)等,但這些內(nèi)容僅僅是培養(yǎng)學(xué)生對于信息技術(shù)的熟悉程度,缺少對于學(xué)生信息素養(yǎng)、計(jì)算思維的提升[3],與當(dāng)今社會的時(shí)代要求不符;在教學(xué)方法上,部分教師采用講授式的教學(xué)方法,沒有為學(xué)生提供激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的問題情境,導(dǎo)致教學(xué)效果不盡如人意[4]。

基于此,本研究通過高中信息技術(shù)一線的實(shí)踐教學(xué),以中國人民大學(xué)附屬中學(xué)的高中生為研究對象,借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法在信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用,經(jīng)過課程設(shè)計(jì)、構(gòu)思、研討、實(shí)踐與迭代諸多步驟后,形成Python人工智能爬蟲課程,以促進(jìn)學(xué)生的信息意識與核心素養(yǎng)的養(yǎng)成,為一線實(shí)踐教學(xué)的教師及學(xué)者提供借鑒參考。

二、中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.信息技術(shù)學(xué)科的地位較低

高考作為高中教育的指揮棒,自然會影響教師、家長、學(xué)生對于不同學(xué)科的重視程度,除浙江省將信息技術(shù)納入高考選考科目外,在大多數(shù)省份中信息技術(shù)是非高考科目,因此,信息技術(shù)毋庸置疑地成為了各個(gè)學(xué)科中的“邊緣人”[5]。具體體現(xiàn)在部分學(xué)校對于信息技術(shù)學(xué)科并不認(rèn)可,同時(shí)多數(shù)信息技術(shù)教師還要承擔(dān)如機(jī)房維護(hù)等事務(wù)性工作,導(dǎo)致信息技術(shù)教師的工作量較大[6]。

從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和調(diào)研結(jié)果來看,部分學(xué)生也并不重視信息技術(shù)課,認(rèn)為:部分教學(xué)內(nèi)容過于簡單,如word排版,沒必要學(xué),教學(xué)內(nèi)容較為枯燥、實(shí)用性差[7];學(xué)習(xí)內(nèi)容過難,如編程學(xué)習(xí),掌握起來較為吃力。因此教師在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中需要綜合考慮諸多要素,根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況選擇更優(yōu)的教學(xué)內(nèi)容與方式。

2.信息技術(shù)知識的實(shí)踐性強(qiáng)

課標(biāo)規(guī)定,高中信息技術(shù)課程分為必修課、選擇性必修課、選修課。必修課已有明確教材內(nèi)容,選擇性必修課和選修課則在教學(xué)實(shí)踐中呈現(xiàn)出不同的樣態(tài)。必修課主要以講授為主,選擇性必修課分為升學(xué)考試類和個(gè)性化發(fā)展類課程,選修課為由高中自行開設(shè)信息技術(shù)的校本課。其中必修課和選擇性必修課中的升學(xué)考試類課教學(xué)內(nèi)容較為固定,面向個(gè)性化發(fā)展的選擇性必修課和選修課的教學(xué)內(nèi)容較為靈活[8]。近些年,信息技術(shù)的課程改革如火如荼,編程、視頻拍攝與制作等課程內(nèi)容都被搬上了信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)的舞臺,從過去的辦公軟件到如今的編程、新媒體教學(xué)內(nèi)容,無一不體現(xiàn)了信息技術(shù)學(xué)科知識實(shí)操性強(qiáng)的特點(diǎn)。

在實(shí)踐中,教學(xué)過程被劃分為教師講解與學(xué)生的上機(jī)實(shí)踐,由于信息技術(shù)的學(xué)時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于其他高考學(xué)科,因此教師在課堂教學(xué)中對于講解時(shí)間和學(xué)生實(shí)踐時(shí)間的把握尤為重要[7]。在信息技術(shù)知識實(shí)踐性強(qiáng)、課時(shí)少的現(xiàn)實(shí)背景下,信息技術(shù)教師所選擇的教學(xué)方法顯得尤為重要。

3.信息技術(shù)教學(xué)方法待改進(jìn)

基于信息技術(shù)的學(xué)科特性,教師應(yīng)選擇一種有針對性的教學(xué)方法以保障信息技術(shù)的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂教學(xué)暴露出來的問題有:在教學(xué)目標(biāo)上,過于突出操作技能的練習(xí)而忽略了核心素養(yǎng)的培養(yǎng),導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)有效性缺失;在教學(xué)情境中,問題在于與學(xué)生的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相脫離,導(dǎo)致無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī);在教學(xué)活動設(shè)計(jì)上,缺乏與學(xué)生的有效交互,且沒有充分調(diào)動學(xué)生與學(xué)生之間互動的積極性;在課堂提問上,教師提問的層次較為淺薄,無法培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力與創(chuàng)新思維,面對課堂中的“意外”情況,教師的處理方式較為單調(diào)[9]。

那么有沒有一種以學(xué)習(xí)者為中心、統(tǒng)領(lǐng)學(xué)習(xí)任務(wù)、調(diào)動學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)與積極性的學(xué)習(xí)方式能夠在信息技術(shù)學(xué)科中加以應(yīng)用呢?經(jīng)過初期的文獻(xiàn)調(diào)研與實(shí)踐發(fā)現(xiàn),項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域和高等教育領(lǐng)域均發(fā)揮了重要的作用。基于此,本課例將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于高中信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)之中。

三、信息技術(shù)教學(xué)的破局之道:項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是體現(xiàn)以人為本的理念,落實(shí)以學(xué)習(xí)者為中心的創(chuàng)新教學(xué)法。項(xiàng)目是指創(chuàng)造特定產(chǎn)品或服務(wù),借助多種手段和方式,在一定時(shí)間內(nèi)解決多個(gè)相互關(guān)聯(lián)著的任務(wù)。在教育領(lǐng)域中,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是指以學(xué)科教學(xué)內(nèi)容為中心,通過作品的制作,在真實(shí)世界中借助多種資源與手段,在一定時(shí)間內(nèi)解決相互關(guān)聯(lián)著的問題的一種新型教學(xué)模式[10]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的價(jià)值體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:首先,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的開展有利于學(xué)生科學(xué)探究與人文精神的培養(yǎng);其次,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在提升學(xué)生的核心素養(yǎng)與學(xué)科能力上發(fā)揮顯著的作用;再次,項(xiàng)目是當(dāng)今社會工作的主流,讓學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)階段接觸項(xiàng)目式學(xué)習(xí),更利于學(xué)生的未來工作[11];最后,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)落實(shí)了從重視教師“教”到支持學(xué)生“學(xué)”的重要轉(zhuǎn)向,體現(xiàn)了落實(shí)以學(xué)習(xí)者為中心的教改方向[12]。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用在我國已有諸多實(shí)踐。鐘柏昌教授認(rèn)為信息技術(shù)教學(xué)更應(yīng)使用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)方法[13]。滕珺等對項(xiàng)目特質(zhì)作了進(jìn)一步拆解:真實(shí)的情境性——所選擇的項(xiàng)目應(yīng)是學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中遇到的現(xiàn)象或問題;項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)思維——這與社會對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求不謀而合;產(chǎn)品導(dǎo)向——在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程結(jié)束后要有產(chǎn)品,此產(chǎn)品可以是實(shí)體,如學(xué)生組裝的機(jī)器人,也可以是設(shè)計(jì)方案等虛體內(nèi)容[14]。對于信息技術(shù)學(xué)科而言,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注真實(shí)問題情境、小組協(xié)作學(xué)習(xí)、問題解決能力的培養(yǎng),這與2022年發(fā)布的新課標(biāo)中所要求的培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力、提高數(shù)字化合作與探究能力、發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神等不謀而合[15]。同時(shí)不同于以往學(xué)生機(jī)械模仿教師的操作行為、缺乏自主探索與思考,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中成長、在思考中創(chuàng)新。此外,項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠有效落實(shí)跨學(xué)科知識的教學(xué),如學(xué)生在完成項(xiàng)目解決問題的過程中,可能會把不同的學(xué)科知識整合應(yīng)用,這更利于學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行高階遷移[16]。

1.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)賦能信息技術(shù)教學(xué)的應(yīng)用方法

項(xiàng)目式教學(xué)經(jīng)過多年的發(fā)展,出現(xiàn)了不同的變體與模式,經(jīng)過對過往文獻(xiàn)的梳理發(fā)現(xiàn),項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有最基本的五個(gè)步驟:確定項(xiàng)目、確定計(jì)劃、活動探究、作品制作、成果交流與活動評價(jià)[17]。由于問題情境構(gòu)建和團(tuán)隊(duì)組織也是影響項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素,本研究參考張文蘭等提出的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式,將項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組建與問題情境導(dǎo)入兩個(gè)步驟作為項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段,項(xiàng)目實(shí)施分為確定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動探究、作品制作階段,項(xiàng)目評價(jià)分為成果交流與總結(jié)評價(jià)兩個(gè)步驟[18]。具體如圖1所示。

教師在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段主要負(fù)責(zé)問題情境構(gòu)建和指導(dǎo)學(xué)生組隊(duì),學(xué)生在此階段要將已有經(jīng)驗(yàn)與教師的問題情境相結(jié)合,隊(duì)友選擇也需要在此步驟完成。在項(xiàng)目實(shí)施階段主要完成的任務(wù)有確定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、活動探究與作品制作,教師主要負(fù)責(zé)對項(xiàng)目進(jìn)行拆解,提供適切的資源,對必要解決的共性問題進(jìn)行課堂統(tǒng)一教學(xué),協(xié)調(diào)監(jiān)督學(xué)生的活動實(shí)施流程,學(xué)生則需要在目標(biāo)確立后,對課程進(jìn)行學(xué)習(xí),在此基礎(chǔ)上自主探索、小組協(xié)作交流,完成課程作品的制作。在項(xiàng)目評價(jià)階段要完成的任務(wù)有成果交流和總結(jié)評價(jià),除了常規(guī)的教師評價(jià)與學(xué)生評價(jià)外,教師還應(yīng)邀請項(xiàng)目相關(guān)領(lǐng)域的專家對學(xué)生的作品進(jìn)行點(diǎn)評和指導(dǎo),學(xué)生在此步驟要對小組完成的作品進(jìn)行展示,并反思交流。

2.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)增效信息技術(shù)教學(xué)的關(guān)鍵要素

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段:問題情境構(gòu)建要以小見大,與學(xué)生生活關(guān)聯(lián),引發(fā)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知沖突;學(xué)生組隊(duì)不可放任自由,要有一定的原則和方法。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程開始前,教師應(yīng)找尋教學(xué)主題與學(xué)生已有知識經(jīng)驗(yàn)的聯(lián)結(jié)點(diǎn),這樣既能有效吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,與學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,又能夠達(dá)到對項(xiàng)目進(jìn)行析出的作用。同時(shí),在項(xiàng)目開始前,就要注重學(xué)生的團(tuán)隊(duì)組建,因?yàn)楹罄m(xù)的學(xué)習(xí)活動開展都需要基于團(tuán)隊(duì)協(xié)作,學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)、項(xiàng)目的產(chǎn)出質(zhì)量與深度均與此相關(guān)。在實(shí)際落實(shí)中有如下幾種方式:一是學(xué)生自行組隊(duì),優(yōu)勢在于隊(duì)員之間較為了解,便于溝通交流;二是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格及能力組隊(duì),優(yōu)勢在于成員之間能力互補(bǔ);三是教師隨機(jī)分配,這樣的組隊(duì)方式貼近現(xiàn)實(shí)情境,但對于項(xiàng)目完成的不確定性較大,日常教學(xué)中不建議使用[19]。

在項(xiàng)目實(shí)施階段:制訂計(jì)劃要注意學(xué)習(xí)任務(wù)的可行性與開放性;活動探究過程中要提供充足的學(xué)習(xí)資源與支撐,并充分調(diào)動不同小組內(nèi)有特長學(xué)生的積極性,盡可能發(fā)揮每個(gè)個(gè)體最大的價(jià)值與作用;作品制作應(yīng)提前說明所需材料,并制定項(xiàng)目評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),方便學(xué)生在作品制作過程中實(shí)時(shí)對標(biāo)。教師在此過程中所扮演的角色是不斷轉(zhuǎn)換的,一是按照項(xiàng)目的推進(jìn)進(jìn)度實(shí)時(shí)改變角色,二是根據(jù)學(xué)生的需求不斷提供相應(yīng)的指導(dǎo)與幫助。教師需要在項(xiàng)目開始前對項(xiàng)目的探究與實(shí)施進(jìn)行推演假設(shè),盡可能考慮全面并進(jìn)行教學(xué)準(zhǔn)備,同時(shí)對學(xué)生的共性問題進(jìn)行集中授課解答,對較為個(gè)性化的問題進(jìn)行單獨(dú)處理。

在項(xiàng)目評價(jià)階段:一是對項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行多元評價(jià),除常規(guī)的教師評價(jià)與學(xué)生評價(jià)外,應(yīng)邀請項(xiàng)目領(lǐng)域相關(guān)專家對學(xué)生作品進(jìn)行點(diǎn)評;二是將學(xué)生作品中的優(yōu)秀案例作為生成性資源。教師應(yīng)給學(xué)生足夠的舞臺,讓學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與專家之間深入交流,并由專家進(jìn)行指導(dǎo),以利于學(xué)生在匯報(bào)作品的基礎(chǔ)上再作改進(jìn)與提升。

四、高中信息技術(shù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的應(yīng)用案例

“人工智能課程之Python爬蟲”是學(xué)校的選擇性必修課程,共11次課,每次課40分鐘,具體教學(xué)進(jìn)度會根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。課程目標(biāo):一是使學(xué)生能對現(xiàn)實(shí)生活中有關(guān)流量明星造假的問題進(jìn)行深入思考,培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng);二是使學(xué)生通過實(shí)際項(xiàng)目的復(fù)現(xiàn)與學(xué)習(xí),掌握人工智能爬蟲抓取數(shù)據(jù)方式的一貫思路與具體方法;三是使學(xué)生最終完成主題相關(guān)編程項(xiàng)目,并匯報(bào)交流,從而提升學(xué)生的創(chuàng)新思維與溝通能力。在教學(xué)評價(jià)上,形成性評價(jià)占比40%,終結(jié)性評價(jià)占比60%。完整的課程教學(xué)計(jì)劃見表1。

1.課程緣起

人工智能作為近些年中小學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域非常關(guān)注的內(nèi)容,在一線教學(xué)中通常以信息技術(shù)或人工智能課程形式開展,教學(xué)內(nèi)容通常為編程、機(jī)器人等與人工智能相關(guān)的課程[20]。

2019年人民日報(bào)官微發(fā)表了有關(guān)流量明星數(shù)據(jù)造假的微博,批判了當(dāng)前部分明星流量造假、干擾正常演藝秩序的行為。如對某自媒體平臺中的流量明星分析顯示,粉絲群體中有11%是水軍,為其刷出73%的造假數(shù)據(jù)[21]。

基于此,本課程的問題情境導(dǎo)入便選擇了流量明星數(shù)據(jù)造假的真實(shí)問題情境。同時(shí),由于這些話題與學(xué)生日常生活所關(guān)注的內(nèi)容相貼切,所以對項(xiàng)目引入將起到重要作用。

2.項(xiàng)目實(shí)施

在去除導(dǎo)入階段、自主探究、項(xiàng)目答辯與總結(jié)幾個(gè)環(huán)節(jié)后,課程可以分為初探、進(jìn)階與深入三個(gè)大的子主題。

初探階段主要涉及的是Python爬蟲的初始環(huán)境構(gòu)建,同時(shí)在環(huán)境搭建完成后,會在當(dāng)堂課讓學(xué)生實(shí)踐一個(gè)爬取圖片的小項(xiàng)目,讓學(xué)生感受數(shù)據(jù)爬取的樂趣,并為學(xué)生說明爬蟲時(shí)要遵循的法律法規(guī)與相關(guān)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。后兩節(jié)課則是針對網(wǎng)頁中兩種典型的數(shù)據(jù)進(jìn)行爬取,分別是靜態(tài)網(wǎng)頁與動態(tài)網(wǎng)頁數(shù)據(jù)接口調(diào)用的內(nèi)容獲取。

進(jìn)階階段會緊扣項(xiàng)目主題進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn),尤其是社交平臺點(diǎn)贊器的案例,在實(shí)現(xiàn)過程中充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,調(diào)動了學(xué)生在以往生活中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),學(xué)生會更加樂于深入探索人工智能項(xiàng)目中的更多可能性,并且也與課前導(dǎo)入的環(huán)節(jié)前后呼應(yīng)。移動端Web數(shù)據(jù)抓取則是對網(wǎng)頁端數(shù)據(jù)抓取的一種補(bǔ)充方式與選擇,學(xué)習(xí)者可以在電腦端網(wǎng)頁爬取受阻時(shí)使用移動端進(jìn)行嘗試。

深入階段,教師依舊會結(jié)合案例進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的講解,但從此階段開始學(xué)生會逐漸步入課堂的舞臺中央,教師除了案例演示與知識講解外,會給學(xué)生更多的自主探索、挖掘的機(jī)會,學(xué)生之間的互動與交流頻次也會比前面的課程更多。

自主探究階段是給學(xué)生組內(nèi)合作交流自主完成項(xiàng)目的專用時(shí)間,教師在此過程中應(yīng)在關(guān)注課堂紀(jì)律的同時(shí)對學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)行指導(dǎo)與把關(guān),因?yàn)檫@是在項(xiàng)目匯報(bào)前、也是整個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成果檢驗(yàn)準(zhǔn)備的重要環(huán)節(jié)之一。在項(xiàng)目答辯與總結(jié)階段,教師會邀請人工智能領(lǐng)域的專家對學(xué)生的作品進(jìn)行指導(dǎo)與點(diǎn)評,為學(xué)生后續(xù)的自主發(fā)展提供更多的支撐。在全部教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后,教師對整個(gè)課程的開展、學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)等進(jìn)行總結(jié),并為學(xué)生展望未來人工智能領(lǐng)域發(fā)展的前進(jìn)方向。

五、總結(jié)

經(jīng)過一學(xué)期的實(shí)踐,針對項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用積累了一定的經(jīng)驗(yàn):一是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的驅(qū)動性問題一定要找準(zhǔn),此問題不可過于寬泛,也不應(yīng)過于具體,應(yīng)在項(xiàng)目主體的范圍內(nèi)具備可操作性;二是學(xué)習(xí)過程主要分為獨(dú)立學(xué)習(xí)與合作探究,這二者并不相互矛盾,簡單的知識學(xué)習(xí)不需要進(jìn)行交流時(shí)采用獨(dú)立學(xué)習(xí)的方式,而面對難度較大、開放性較強(qiáng)的問題時(shí)則可以采用合作探究的方式,教師一定要把握這二者的應(yīng)用時(shí)機(jī);三是對于未經(jīng)歷體驗(yàn)過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教師而言,初次開設(shè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課程需要付出更多的時(shí)間和精力;四是在開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)課程時(shí)應(yīng)采用不同方式的教學(xué)策略,達(dá)到教學(xué)質(zhì)量與效率的雙提升。經(jīng)過師生話語分析與學(xué)生訪談發(fā)現(xiàn),項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)成績比傳統(tǒng)教學(xué)中表現(xiàn)更優(yōu),學(xué)生的溝通能力、協(xié)作能力都得到了有效提升,并在之后的課程學(xué)習(xí)中樂于采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方法。