PBL教學(xué)模式在創(chuàng)客教育中的實踐研究

王欣茹 張戰(zhàn)勝

摘? 要 以具體創(chuàng)客案例為依托，借助信息化技術(shù)與工具，探索PBL教學(xué)模式在教學(xué)實踐中如何開展與應(yīng)用，以期為創(chuàng)客教育提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 創(chuàng)客教育;PBL教學(xué)模式;智能無人車;WebQuest教學(xué)模式;專題網(wǎng)站

中圖分類號：G652? ?文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）17-0034-03

1 前言

創(chuàng)客教育是指這樣一種教育：以學(xué)習(xí)者興趣與愛好為基礎(chǔ)，提取社會生活中的現(xiàn)實要求與問題，將知識、實踐能力、創(chuàng)造能力等培養(yǎng)目標(biāo)融入教學(xué)活動中，使得學(xué)習(xí)者在“做”中逐漸培養(yǎng)創(chuàng)新能力，滿足未來社會對人才的需求[1]。以制作和開發(fā)作品為目的，應(yīng)用資源開展探究性學(xué)習(xí)以解決一系列問題的PBL教學(xué)模式符合創(chuàng)客教育的要求。本文以創(chuàng)客教育案例“智能無人車”為例，對PBL教學(xué)模式在創(chuàng)客教學(xué)實踐中的應(yīng)用進行探索研究。

2 PBL教學(xué)模式

基于項目的學(xué)習(xí)（Project-based Learning，PBL）中的項目是管理學(xué)科中的項目在教學(xué)領(lǐng)域的延伸和應(yīng)用[2]。項目教學(xué)的概念首次被提出，是在1918年美國教育學(xué)家克伯屈發(fā)表的《項目（設(shè)計）教學(xué)法：在教育過程中有目的活動的應(yīng)用》一文中[3]。此概念的提出，使得教育界相關(guān)學(xué)者開始關(guān)注基于項目教學(xué)的潛力與價值。20世紀(jì)90年代開始，世界各國深入探究學(xué)習(xí)模式的變革，PBL開始走入并逐漸滲入教育領(lǐng)域。

關(guān)于PBL的概念，美國學(xué)者福格蒂認(rèn)為：“從學(xué)習(xí)者角度而言，基于項目的學(xué)習(xí)是真實的學(xué)習(xí)，其本質(zhì)是動態(tài)性，最顯著的特征是實踐性，主要圍繞項目設(shè)計、執(zhí)行、完成作品等活動過程進行。項目學(xué)習(xí)倡導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過勤奮合作、積極創(chuàng)新，最終實現(xiàn)項目要求、提交作品，進行整合的、經(jīng)驗的學(xué)習(xí)。”德國的Rudolf Pfeifer認(rèn)為，基于項目的學(xué)習(xí)是指學(xué)生以項目小組的形式，依據(jù)興趣與生活經(jīng)驗提出問題或活動意愿，判斷活動可行性，并根據(jù)項目目標(biāo)選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，在教師的指導(dǎo)下，自主實施學(xué)習(xí)活動并進行評價的教學(xué)活動[2]。上海師范大學(xué)黎加厚教授認(rèn)為，基于項目的學(xué)習(xí)以學(xué)科概念和原理為中心，學(xué)生基于調(diào)查與研究解決問題，在完成活動項目的過程中逐漸建構(gòu)自己的知識體系，并運用于現(xiàn)實社會中去[4]。

基于以上學(xué)者對PBL教學(xué)模式的定義，本文對PBL教學(xué)模式的理解是：它是一種以學(xué)習(xí)者為中心，從社會實際問題出發(fā)，通過設(shè)置項目、創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)習(xí)者在做中習(xí)得知識，培養(yǎng)其主動探索、合作探究和自主解決問題能力的相關(guān)教學(xué)活動框架和程序。

3 PBL教學(xué)模式在創(chuàng)客教育中的實踐設(shè)計思路

創(chuàng)客教育鼓勵學(xué)生主動探索、協(xié)作學(xué)習(xí)，是“做中學(xué)”理論的實踐產(chǎn)物，強調(diào)通過動手操作將創(chuàng)意變?yōu)閷嶋H的作品。PBL教學(xué)模式強調(diào)學(xué)生的主動探索，因此，本文提出項目設(shè)計需要考慮以下幾點。

1）項目的設(shè)置應(yīng)該基于學(xué)習(xí)者的興趣與生活。基于學(xué)習(xí)者興趣與生活設(shè)計項目，便于創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境。把要學(xué)的內(nèi)容和人的生活情感聯(lián)系在一起，激發(fā)學(xué)習(xí)者探索欲望，促進真正有意義的學(xué)習(xí)。

2）搭建腳手架，給予學(xué)習(xí)者支持與引導(dǎo)。布魯納提出的腳手架理論指出，學(xué)生在能夠自主積極學(xué)習(xí)并建構(gòu)自己的知識體系之前，需要父母、教師以及學(xué)習(xí)同伴提供一些輔助去幫助完成無法獨立解決的任務(wù)，直至能夠積極自主地學(xué)習(xí)，建構(gòu)屬于自己的知識體系[5]。

為避免學(xué)習(xí)者面對完整項目無從入手的問題，本文將項目劃分成一系列子任務(wù)，形成子任務(wù)鏈，讓學(xué)習(xí)者通過完成系列子任務(wù)而完成最終項目。另外，課程需要包含適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源和工具，便于維持學(xué)習(xí)者的探索欲望和勝任動機。

3）選擇合適的信息技術(shù)工具與方法支持項目學(xué)習(xí)實施。實踐在創(chuàng)客教育中的PBL教學(xué)模式需要將項目設(shè)置在貼近生活的真實情境中，并且需要教師提供腳手架支持。另外，教學(xué)活動需要評價。

綜合以上需求，本文借鑒WebQuest教學(xué)模式的內(nèi)容組織形式，采用專題網(wǎng)站進行項目學(xué)習(xí)的實施。

4 創(chuàng)客教育中的PBL教學(xué)模式實踐研究：以“智能無人車”為例

項目主題確定? 項目主題的確定是進行PBL教學(xué)模式實踐的起點。在創(chuàng)客教育中實施PBL教學(xué)模式，需要考慮以下幾點。

1）情境性、生活化。“機器人編程”是高中校本課程，以C語言和機器人基礎(chǔ)為教學(xué)內(nèi)容。關(guān)注機器人或編程在生活中的應(yīng)用與發(fā)展設(shè)計項目，可以給學(xué)生營造基于現(xiàn)實的探索環(huán)境。

2）具有實踐探索空間。所選項目需要具有一定復(fù)雜性。學(xué)習(xí)者在不斷的挑戰(zhàn)中建構(gòu)自己的知識體系，而項目的完成應(yīng)該能使其在知識結(jié)構(gòu)、探究能力和協(xié)作能力等方面有所提升。

3）產(chǎn)出成果。創(chuàng)客思想能夠?qū)?chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實。項目成果能檢測學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，帶給學(xué)習(xí)者巨大的成就感，使其在之后的學(xué)習(xí)中保持積極性。

綜合以上思考，并結(jié)合教學(xué)器材樂高零件若干、Arduino

四路電機驅(qū)動板若干、MU視覺傳感器若干等，確定本文設(shè)計項目為“智能無人車”。無人駕駛汽車在國內(nèi)外一直是熱點研究內(nèi)容，涉及技術(shù)豐富，將其作為項目設(shè)計的來源，可以滿足以上項目設(shè)置要求。

課程活動安排? 項目式學(xué)習(xí)強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，因此，設(shè)計學(xué)習(xí)活動需要考慮將問題解決的過程設(shè)計成較為深入地探究“為什么”和應(yīng)用知識“怎樣做”的解決問題的活動。本文采用生成項目路徑的方式組織課程：將學(xué)習(xí)項目劃分成一系列子問題或子任務(wù)，針對子問題或子任務(wù)設(shè)計相關(guān)學(xué)習(xí)活動[6]。本文基于“智能無人車”項目，設(shè)計課程活動如表1所示。

腳手架設(shè)計? 將“智能無人車”項目劃分一系列子項目，對學(xué)習(xí)者的探究過程起到一定引導(dǎo)作用，這屬于課程提供腳手架的一部分。除此之外，課程需要提供腳手架內(nèi)容還包括學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具。

1）學(xué)習(xí)資源設(shè)計。“智能無人車”項目涉及概念原理的了解、機器零件結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)和代碼的編寫，為支持學(xué)習(xí)內(nèi)容的完成，課程需提供以下學(xué)習(xí)資源。

①文件資料類資源。文件資料類資源主要是幫助學(xué)習(xí)者了解未知概念或原理。為方便學(xué)習(xí)者及時有效學(xué)習(xí)相關(guān)概念，這部分資源多通過將鏈接直接放在相關(guān)名詞上的形式進行組織，簡單內(nèi)容以小窗口形式彈出，方便快捷;復(fù)雜內(nèi)容以專題網(wǎng)頁形式組織，全面詳細(xì)。

②軟件類資源。軟件類資源主要指編程工作，考慮到學(xué)習(xí)者不同水平的編程能力，課程提供Arduino IDE編程軟件和模塊化編程軟件（Mind+）。

③硬件類資源。Arduino可以連接多種傳感器，實現(xiàn)對環(huán)境的感知，板子上的MCU可以通過Arduino的編程語言編寫程序。另外，根據(jù)“智能無人車”項目的要求，課程還提供視覺傳感器（MU視覺傳感器）、視覺標(biāo)簽和車子搭建結(jié)構(gòu)件（樂高）。以上硬件資源每組一套，確保每個小組及成員都有動手實踐的機會。

2）學(xué)習(xí)工具設(shè)計。基于PBL教學(xué)模式的創(chuàng)客教育是一種協(xié)作式教育、自主探索式教育，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、實踐、共享、交流意識的教育。課程提供交流協(xié)作工具、檢索工具和評價工具。

學(xué)習(xí)者應(yīng)被允許使用網(wǎng)絡(luò)支持學(xué)習(xí)者檢索資料、在線交流、合作任務(wù)、上傳作品等學(xué)習(xí)活動。PBL的評價體系是以多元智能為理論指導(dǎo)的。在對評價內(nèi)容的設(shè)計與實施中，需要考慮“課程”和“智能”兩個評價維度：一個是有關(guān)課程的，即學(xué)習(xí)者必須掌握的信息、內(nèi)容、概念和材料;另一個是有關(guān)學(xué)習(xí)者表現(xiàn)和作品質(zhì)量的[2]。因此，課程的評價不僅需要教師觀察學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的合作表現(xiàn)、參與程度等，還要設(shè)計包含基礎(chǔ)知識與能力測試的項目實踐報告。

專題網(wǎng)站搭建? 為了在項目式學(xué)習(xí)中向?qū)W習(xí)者提供項目基礎(chǔ)知識、學(xué)習(xí)資源和協(xié)作探索工具，使得每位學(xué)習(xí)者在項目學(xué)習(xí)過程中具有個性化成長與拓展空間，筆者使用WordPress系統(tǒng)搭建項目主題網(wǎng)站，利用其海量模板與豐富插件滿足項目式學(xué)習(xí)需求。

“智能無人車”專題網(wǎng)站包括主題任務(wù)、項目地圖、資源庫、項目實踐報告、檢索工具和論壇五個基本組成部分。教師將每次項目式學(xué)習(xí)的主題發(fā)布在主題任務(wù)中，并將項目做簡單劃分，形成一系列子項目發(fā)布在項目地圖中。學(xué)習(xí)者可依據(jù)項目地圖完成一系列子任務(wù)，最終實現(xiàn)主體項目的要求。資源庫包括項目中所設(shè)計知識內(nèi)容相關(guān)資料，并支持學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中上傳資源，以此不斷豐富資源庫內(nèi)容。檢索工具和論壇的使用可方便學(xué)習(xí)者拓展學(xué)習(xí)空間，并與其他人及時交流，進行思維碰撞。將以上功能整合在一個網(wǎng)站中，不僅有助于學(xué)習(xí)者實現(xiàn)完整的項目探究流程，更能使得學(xué)習(xí)者逐漸提高獲取信息、分析信息、加工信息的實踐能力，形成良好的信息素養(yǎng)，進而逐步提高自主解決問題的能力。

5 結(jié)語

通過教學(xué)實踐不難發(fā)現(xiàn)，以選修課形式開展的創(chuàng)客教育的特點包括：學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動力多基于興趣;后期課程中學(xué)習(xí)者的知識與能力分化較大。利用專題網(wǎng)站對課程內(nèi)容進行整合，可以較好地解決這些問題。它首先可以提供給學(xué)習(xí)者更大的自由度，即學(xué)習(xí)者可根據(jù)自身情況在一定程度上選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)內(nèi)容呈現(xiàn)形式、學(xué)習(xí)進度與深度等，同時有助于對學(xué)習(xí)內(nèi)容形成完整認(rèn)知，使項目式教學(xué)模式的開展實現(xiàn)分而不散的效果。

以上對于PBL教學(xué)模式在創(chuàng)客教育中的實踐探索基于目前教學(xué)實踐遇到的問題，目的是滿足不同能力學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。教師在實施過程中還應(yīng)根據(jù)實際遇到的問題，及時對教學(xué)設(shè)計進行適當(dāng)調(diào)整，大膽實踐，積極探索。■

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