孫學(xué)濤

〔摘? ? 要〕? ? 為落實2022年版《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》提出的面向全體學(xué)生、聚焦核心素養(yǎng)、突出跨學(xué)科探究實踐的要求，可讓學(xué)生設(shè)計制作創(chuàng)意智造作品，學(xué)生采用小組合作方式，綜合運用多學(xué)科知識，動手實踐。經(jīng)過軟件編程、實物搭建、功能調(diào)試、展示評價等流程，創(chuàng)意創(chuàng)造出解決生活實際問題的具有一定功能的實物作品，能切實落實課程標(biāo)準(zhǔn)要求?！案袘?yīng)式消毒液擠出機”使用項目式課程設(shè)計方案模板和學(xué)歷案工具，按照驅(qū)動問題、學(xué)習(xí)目標(biāo)、活動實施方案、項目效果評價四個方面進(jìn)行項目化課程設(shè)計和實施，能提升學(xué)生創(chuàng)、智、造能力和信息素養(yǎng)、探索實踐能力，促進(jìn)信息科技與跨學(xué)科知識的融合創(chuàng)新應(yīng)用，落實核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展。

〔關(guān)鍵詞〕? ? 創(chuàng)意智造；項目式課程；設(shè)計

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 09-0058-03

2022年版《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出信息科技課程的育人目標(biāo)和導(dǎo)向，要聚焦核心素養(yǎng)、強化學(xué)科實踐，探索跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，增強學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生信息科技素養(yǎng)，促進(jìn)數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。創(chuàng)新實踐是實現(xiàn)核心素養(yǎng)的重要途徑。創(chuàng)意智造作品項目式課程設(shè)計和實施就是針對現(xiàn)實生活中的具體問題開展探究和實踐，采用問題驅(qū)動方式，通過電腦編程、硬件搭建、造型設(shè)計等實踐，做中學(xué)，學(xué)做結(jié)合，融合多學(xué)科知識并運用信息科技解決實際問題的方法和過程，創(chuàng)作出具有創(chuàng)新性、智能性的實物作品。學(xué)生參與到從開始的創(chuàng)新創(chuàng)意生成到動手實踐制作直到最終的成果作品和展示評價的整個過程，使每一位參與的學(xué)生都能得到成長，享受學(xué)習(xí)成果的快樂，在不斷經(jīng)歷動腦思考、動手實踐中，潛移默化地提升創(chuàng)新能力和實踐能力，促進(jìn)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

一、創(chuàng)意智造作品項目式課程設(shè)計

創(chuàng)意智造的項目式課程，主要是讓學(xué)生以小組合作的方式，對現(xiàn)實生活中的問題或者主題項目，進(jìn)行主動探索和持續(xù)探究。運用人工智能技術(shù)和多學(xué)科知識，動手動腦探索解決問題的方案，進(jìn)行項目作品的設(shè)計與制作，最后以具體實物的方式呈現(xiàn)，實現(xiàn)對項目問題的解決。為利于創(chuàng)意智造項目式課程的開展，可以設(shè)計使用項目式課程設(shè)計模板，按照驅(qū)動問題、學(xué)習(xí)目標(biāo)、活動實施方案、項目效果評價四個方面進(jìn)行課程設(shè)計。

（一）驅(qū)動問題設(shè)計

項目式課程是通過問題驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究，通過觀察，發(fā)現(xiàn)和思考日常生活中的需要點、關(guān)鍵點，發(fā)現(xiàn)問題，作為驅(qū)動問題?！案袘?yīng)式消毒液擠出機”的驅(qū)動問題就是在新冠疫情核酸檢測時發(fā)現(xiàn)的：醫(yī)生采集完一個核酸樣本就要按一下酒精凝膠進(jìn)行手消毒，學(xué)生日常洗手消毒時，也是按下消毒液的自吸按鈕才能擠出消毒液。而按壓之前手是沒有消毒的，是不衛(wèi)生的，經(jīng)過多次和多人的按壓，容易造成交叉感染。所以驅(qū)動問題就是：設(shè)計制作一款不用手按壓的無接觸的“感應(yīng)式消毒液擠出機”。

確定驅(qū)動性問題就確定了項目式課程的研究內(nèi)容，然后圍繞驅(qū)動性問題進(jìn)行思考、探索研究，搭建作品項目與知識之間的橋梁，產(chǎn)生持續(xù)探索的興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力。激勵學(xué)生積極自覺地尋找問題的解決方案、準(zhǔn)備知識和素材，構(gòu)建和共享作品成果，在解決問題中促進(jìn)知識的遷移，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計

確定了驅(qū)動性問題，就有了學(xué)習(xí)目標(biāo)。目標(biāo)的設(shè)計要包括：學(xué)生要學(xué)習(xí)哪些知識？有哪些收獲？對學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)有哪些提升？不但要關(guān)注最終的作品成果，還要關(guān)注探究實施的過程。目標(biāo)設(shè)計時，可以把大問題拆分成多個子問題，也就是將大目標(biāo)拆分成多個子目標(biāo)。設(shè)計子問題以促進(jìn)驅(qū)動性問題的探究，每個子問題都要設(shè)計好探究的問題、活動的內(nèi)容、預(yù)期的成果以及需要的資源。圍繞“感應(yīng)式消毒液擠出機”驅(qū)動性問題的解決，需要運用Arduino核心板和擴展板，采用編程，使用人體傳感器感應(yīng)到需要消毒的人手，感應(yīng)到的信號傳導(dǎo)給核心板，指揮水泵抽取消毒液，通過管道流到人手處進(jìn)行消毒，從而實現(xiàn)不用手按的無接觸式自動抽取消毒液消毒的感應(yīng)式消毒。為解決大問題，可以將其分解為四個子問題：一是硬件的采用，主控板采用Arduino Uno，采用人體傳感器、水泵及驅(qū)動模塊；二是編程采用Scratch圖形化編程進(jìn)行上傳和運行調(diào)試；三是組裝作品的整體設(shè)計，分為盒子底座、管道、消毒液瓶子、線路連接等；四是解決遇到的難題。如何調(diào)試水泵轉(zhuǎn)速大小來控制消毒液流出速度？如何解決人體傳感器的感應(yīng)范圍及靈敏度？四個子問題都要設(shè)置目標(biāo)任務(wù)，小組內(nèi)成員可以分工分別按目標(biāo)任務(wù)去完成，有設(shè)計的、有制作的、有展示評價的。通過目標(biāo)任務(wù)的設(shè)計，使學(xué)生知道實現(xiàn)學(xué)習(xí)的目標(biāo)及要求，各自分工，各自努力，又互相協(xié)作，能有效地對子問題一個一個解決，由問題轉(zhuǎn)化為行動，為最終解決大問題提供策略和支持。

（三）活動實施方案設(shè)計

項目式學(xué)習(xí)，不光是讓學(xué)生完成活動，做出作品，而且要讓學(xué)生經(jīng)歷整個學(xué)習(xí)實踐過程。項目活動的實施是通過小組分工合作解決驅(qū)動性問題，根據(jù)探究活動的內(nèi)容，尋找項目實施所需的資源和材料、技術(shù)，進(jìn)行制作和改進(jìn)等。每個學(xué)生都參與到各個階段，解決每個子問題，實現(xiàn)預(yù)期成果。

準(zhǔn)備材料：列舉并準(zhǔn)備項目作品需要的材料，做好項目實施的準(zhǔn)備工作，做到有備無患。“感應(yīng)式消毒液擠出機”的準(zhǔn)備材料有：Arduino核心板和擴展板及連接杜邦線；人體傳感器和水泵連同驅(qū)動板、電源；自制泡沫板或激光雕刻底座盒子；帶蓋消毒液瓶子以及PVC塑料管。編程軟件采用Scratch圖形化編程軟件等。

制作過程：先設(shè)計好項目圖紙或示意圖，按照步驟進(jìn)行硬件連接、編程程序、運行調(diào)試、優(yōu)化改進(jìn)等，直到完成項目作品的制作?！案袘?yīng)式消毒液擠出機”制作分為四個階段：A.智能硬件搭建，安裝好Arduino核心板和擴展板并連接水泵電機與電機驅(qū)動模塊及人體傳感器；B.使用Scratch編程軟件編程設(shè)計及調(diào)試；C.制作底座盒，改裝消毒液瓶并制作擠出液管道；D.組裝“感應(yīng)式消毒液擠出機”并調(diào)試和改進(jìn)。根據(jù)四個階段，再具體把操作過程進(jìn)行細(xì)化、分工、制作。

（四）項目效果評價設(shè)計

完成任務(wù)和作品后，要進(jìn)行成果展示和評價。展示項目作品的功能，為實現(xiàn)功能需要用到的軟硬件、材料，運用哪些知識、技術(shù)，如何進(jìn)行人員分工、搜集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)?？梢园凑諏嵤┣啊嵤┲?、實施后的階段順序展示整個項目過程。不但要展示使用的方法，而且要展示亮點功能，還要說明遇到的困難和解決方法。如，為方便加液及確保酒精類消毒液不揮發(fā)，消毒液瓶子采用頂部加入消毒液并帶有密封蓋；為控制消毒液合適流量，通過軟件編程控制水泵工作時間速度，并在管道上加控制閥控制消毒液流量。

展示時可以分小組進(jìn)行，各成員介紹展示，其他小組成員對作品進(jìn)行質(zhì)疑詢問，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、活動參與、項目改進(jìn)和技能掌握及技術(shù)革新等方面，從而發(fā)現(xiàn)問題并找出改進(jìn)思路，實現(xiàn)目標(biāo)要求?？梢栽O(shè)計使用評價量表，從規(guī)范性、創(chuàng)新性、藝術(shù)性、技術(shù)性、團(tuán)隊展示與協(xié)作、信息素養(yǎng)創(chuàng)新能力提升及作品效果等方面，進(jìn)行評價。設(shè)置相應(yīng)的比例分值，以表格形式呈現(xiàn)，學(xué)生按照評價量表標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)作品，也可以對作品進(jìn)行自我評價。

二、創(chuàng)意智造學(xué)歷案設(shè)計

項目式課程設(shè)計，不但要完成項目作品的設(shè)計，還要把項目作品具體轉(zhuǎn)化為可學(xué)習(xí)的課程。采用學(xué)歷案進(jìn)行設(shè)計項目課程有效實用。學(xué)歷案是體現(xiàn)學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，是學(xué)生親自參與項目經(jīng)歷學(xué)習(xí)的方案，要呈現(xiàn)學(xué)生在項目過程中的問題設(shè)計、目標(biāo)任務(wù)、制作實施、展示評價等全過程。設(shè)計學(xué)歷案可以包含六大要素。

學(xué)習(xí)主題，即驅(qū)動問題。創(chuàng)設(shè)實際生活中一個大任務(wù)或大問題，確定學(xué)習(xí)主題，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和內(nèi)驅(qū)力?！案袘?yīng)式消毒液擠出機”就是來自日常疫情防控中的實際問題，設(shè)計制作一個“感應(yīng)式消毒液擠出機”就是項目作品主題，圍繞這個主題一步步地設(shè)計制作。

學(xué)習(xí)目標(biāo)。大問題細(xì)化為子問題，大目標(biāo)劃分為子目標(biāo)，即項目的學(xué)習(xí)目標(biāo)?？梢詮目茖W(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面進(jìn)行STEM的目標(biāo)設(shè)計。針對“感應(yīng)式消毒液擠出機”，共劃分了四個子問題，每個子問題都明確一個具體目標(biāo)任務(wù)，確定學(xué)生要完成的任務(wù)。

資源和知識、材料準(zhǔn)備。根據(jù)目標(biāo)，明確完成任務(wù)需要的知識和資源，為項目的開展做好儲備，為后續(xù)探究打好資源和知識基礎(chǔ)，并提升資源和知識的應(yīng)用進(jìn)階，為項目的后續(xù)開展提供保障。

制作過程。每課時一般安排2～ 4個任務(wù)，體現(xiàn)進(jìn)階性、結(jié)構(gòu)化與實踐性。隨著一個個任務(wù)的完成，也就逐步完成學(xué)習(xí)過程；每個任務(wù)完成后要做好記錄，每個步驟的制作都有詳細(xì)說明。掌握一個原則，就是讓不會做的人看到說明也能看得懂，看完也能學(xué)著做。

調(diào)試與展示評價。根據(jù)子問題的目標(biāo)，完成作品后，要進(jìn)行調(diào)試編程程序運行和各硬件的配合工作，測試作品實現(xiàn)的功能能否實現(xiàn)預(yù)期目的，介紹和展示作品的使用方法和亮點功能等。展示“感應(yīng)式消毒液擠出機”作品和使用方法時，要體現(xiàn)作品的亮點：采用充電寶供電方便攜帶；使用帶蓋密封瓶子方便加消毒液和防止揮發(fā)；用手經(jīng)過人體傳感器即可啟動水泵泵出消毒液，進(jìn)行手部消毒，避免用手按壓，實現(xiàn)無接觸感應(yīng)式消毒液擠出的效果。讓學(xué)生、教師質(zhì)疑和詢問、小組間互相評價、師生間互相探討，依據(jù)評價量表賦分評比、評獎。這既是對項目作品的肯定，也是項目作品的目標(biāo)實現(xiàn)程度與信息素養(yǎng)提升的評價，更是對制作項目作品的激勵，為學(xué)生后續(xù)的持續(xù)性探究提供動力。

學(xué)后反思。對遇到的困難問題如何解決，對技術(shù)瓶頸的處理方法以及收獲進(jìn)行反思，對作品提出改進(jìn)思路，便于項目作品的迭代升級。這個環(huán)節(jié)也是提煉收獲、提升核心素養(yǎng)的重要步驟?！案袘?yīng)式消毒液擠出機”的改進(jìn)方案是：為避免傳感器受外界干擾誤操作和感應(yīng)準(zhǔn)確，在傳感器外圍加裝遮蓋套，只接受來自底部的小范圍移動信號，提高感應(yīng)準(zhǔn)確度，并提出外觀改進(jìn)，設(shè)計一個全包圍的盒子，只露出人體感應(yīng)傳感器和消毒液擠出噴頭，外形美觀，使用方便。

三、結(jié)語

創(chuàng)意智造項目式課程的設(shè)計是項目實施的保障。項目實施后運用學(xué)歷案生成項目課程，根據(jù)新課標(biāo)要求，圍繞核心素養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計相應(yīng)的學(xué)歷案，實現(xiàn)對核心知識的再建構(gòu)和思維遷移。通過項目課程設(shè)計和學(xué)歷案設(shè)計，讓學(xué)生經(jīng)歷從想法生成到作品制作的整個過程，不斷培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、設(shè)計思維和編程能力、動手能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。通過創(chuàng)意智造項目課程的設(shè)計和實施能真正落實跨學(xué)科融合創(chuàng)新，提升動手和實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生的整合性和創(chuàng)造性，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)提升和全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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