逆向工程法：一種“從成品出發(fā)”的教學(xué)模式

今天的中小學(xué)信息科技教育越來越倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，鼓勵學(xué)生在探究中創(chuàng)造性地解決問題。傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常從問題分析入手，并在知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上生成設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而通過制作作品解決問題。而在工程領(lǐng)域，有一種與此相反的思路——逆向工程法。其源頭可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)時期，交戰(zhàn)國各方通過拆解對手的軍事裝備（如飛機(jī)、坦克等），分析其設(shè)計(jì)原理，以加快本國技術(shù)研發(fā)的進(jìn)度。此后，逆向工程法逐漸拓展到軍事領(lǐng)域之外，到了20世紀(jì)末，開始在教育領(lǐng)域應(yīng)用開來。

簡言之，應(yīng)用于教育中的“逆向工程法”是以現(xiàn)有的產(chǎn)品為研究對象，通過對產(chǎn)品的體驗(yàn)、觀察，反向進(jìn)行拆解、分析，最終實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)和再創(chuàng)造的過程，是一種典型的“從成品出發(fā)”的教學(xué)模式。如果說傳統(tǒng)的“正向”教學(xué)流程是“教一學(xué)—做”，那么逆向工程法的教學(xué)流程就是“做—學(xué)—教”。

近年來，隨著中小學(xué)信息科技教育的發(fā)展，工程思想受到了越來越多人的重視，逆向工程法在中小學(xué)也有了用武之地。例如，在信息科技課程中的人工智能模塊或創(chuàng)客教育活動中，設(shè)計(jì)、制作一臺智能風(fēng)扇，采用逆向工程法，其過程大致是：向?qū)W生展示智能風(fēng)扇的實(shí)物或3D模型，學(xué)生對其進(jìn)行拆解，教師引導(dǎo)學(xué)生分析智能風(fēng)扇的構(gòu)成要素，繪制出設(shè)計(jì)圖，學(xué)生完成設(shè)計(jì)方案，模仿產(chǎn)品進(jìn)行制作。在此過程中，還可以在原實(shí)物產(chǎn)品基礎(chǔ)上，為智能風(fēng)扇添加新功能，或讓其更美觀，以使整個活動更具創(chuàng)造性。

在一些不以“造物”為直接目的的教學(xué)中，逆向工程法同樣可以派上用場，如編程教學(xué)。以Python編程為例，采用逆向工程法的流程大致如下：先讓學(xué)生試玩Python小游戲程序，初步體驗(yàn)作品；通過反復(fù)運(yùn)行程序，觀察、分析程序的設(shè)計(jì)思路；在教師的指導(dǎo)下，拆分程序模塊，理解程序結(jié)構(gòu)及算法邏輯；了解對象、變量、函數(shù)等基本概念，嘗試還原程序、編寫代碼。不難發(fā)現(xiàn)，采用逆向工程法的編程教學(xué)，讓學(xué)生從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)入手，逐步過渡到編程基礎(chǔ)概念的學(xué)習(xí)，降低了學(xué)習(xí)編程的起步門檻。

但需要注意的是，逆向工程法畢竟是一種應(yīng)用于工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)思想和方法，將其“移植”到教育領(lǐng)域，更多的是一種借鑒。因此，教師在教學(xué)實(shí)踐中尤其要注意以下幾點(diǎn)：

1.逆向工程法對工程思維能力和技術(shù)水平都有較高的要求，因此，在教學(xué)應(yīng)用中，教師不宜拔高標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)適當(dāng)簡化流程、降低難度，使其符合學(xué)生的實(shí)際情況。

2.由于大多數(shù)采用逆向工程法的教學(xué)以技術(shù)產(chǎn)品為研究對象，這讓教師的準(zhǔn)備工作變得復(fù)雜。而且，在教學(xué)過程中，產(chǎn)品也容易損壞，導(dǎo)致成本進(jìn)一步抬高。教師需提前做好準(zhǔn)備，要有替代性的預(yù)案。

3.在采用逆向工程法學(xué)習(xí)的過程中，外部支持非常重要。教師需全程關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并在關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行引導(dǎo)。除去教師的支持外，構(gòu)建教學(xué)智能體，讓學(xué)生在與A的對話中開展學(xué)習(xí)，也能夠提升逆向工程法的學(xué)習(xí)效率。

逆向工程法既體現(xiàn)了工程思想的精華，又為教學(xué)實(shí)踐帶來嶄新的思路。隨著中小學(xué)信息科技教育對學(xué)生工程思維、工程素養(yǎng)的日益重視，逆向工程法的應(yīng)用前景也被更多的人看好，其正在成為一種值得探索的教學(xué)新模式。