PBL教学模式在创客教育中的实践研究

    王欣茹 张战胜

    

    摘? 要 以具体创客案例为依托，借助信息化技术与工具，探索PBL教学模式在教学实践中如何开展与应用，以期为创客教育提供借鉴和参考。

    关键词 创客教育;PBL教学模式;智能无人车;WebQuest教学模式;专题网站

    中图分类号：G652? ?文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）17-0034-03

    1 前言

    创客教育是指这样一种教育：以学习者兴趣与爱好为基础，提取社会生活中的现实要求与问题，将知识、实践能力、创造能力等培养目标融入教学活动中，使得学习者在“做”中逐渐培养创新能力，满足未来社会对人才的需求[1]。以制作和开发作品为目的，应用资源开展探究性学习以解决一系列问题的PBL教学模式符合创客教育的要求。本文以创客教育案例“智能无人车”为例，对PBL教学模式在创客教学实践中的应用进行探索研究。

    2 PBL教学模式

    基于项目的学习（Project-based Learning，PBL）中的项目是管理学科中的项目在教学领域的延伸和应用[2]。项目教学的概念首次被提出，是在1918年美国教育学家克伯屈发表的《项目（设计）教学法：在教育过程中有目的活动的应用》一文中[3]。此概念的提出，使得教育界相关学者开始关注基于项目教学的潜力与价值。20世纪90年代开始，世界各国深入探究学习模式的变革，PBL开始走入并逐漸渗入教育领域。

    关于PBL的概念，美国学者福格蒂认为：“从学习者角度而言，基于项目的学习是真实的学习，其本质是动态性，最显著的特征是实践性，主要围绕项目设计、执行、完成作品等活动过程进行。项目学习倡导学习者通过勤奋合作、积极创新，最终实现项目要求、提交作品，进行整合的、经验的学习。”德国的Rudolf Pfeifer认为，基于项目的学习是指学生以项目小组的形式，依据兴趣与生活经验提出问题或活动意愿，判断活动可行性，并根据项目目标选择学习内容和方式，在教师的指导下，自主实施学习活动并进行评价的教学活动[2]。上海师范大学黎加厚教授认为，基于项目的学习以学科概念和原理为中心，学生基于调查与研究解决问题，在完成活动项目的过程中逐渐建构自己的知识体系，并运用于现实社会中去[4]。

    基于以上学者对PBL教学模式的定义，本文对PBL教学模式的理解是：它是一种以学习者为中心，从社会实际问题出发，通过设置项目、创设情境，让学习者在做中习得知识，培养其主动探索、合作探究和自主解决问题能力的相关教学活动框架和程序。

    3 PBL教学模式在创客教育中的实践设计思路

    创客教育鼓励学生主动探索、协作学习，是“做中学”理论的实践产物，强调通过动手操作将创意变为实际的作品。PBL教学模式强调学生的主动探索，因此，本文提出项目设计需要考虑以下几点。

    1）项目的设置应该基于学习者的兴趣与生活。基于学习者兴趣与生活设计项目，便于创设真实的学习情境。把要学的内容和人的生活情感联系在一起，激发学习者探索欲望，促进真正有意义的学习。

    2）搭建脚手架，给予学习者支持与引导。布鲁纳提出的脚手架理论指出，学生在能够自主积极学习并建构自己的知识体系之前，需要父母、教师以及学习同伴提供一些辅助去帮助完成无法独立解决的任务，直至能够积极自主地学习，建构属于自己的知识体系[5]。

    为避免学习者面对完整项目无从入手的问题，本文将项目划分成一系列子任务，形成子任务链，让学习者通过完成系列子任务而完成最终项目。另外，课程需要包含适当的学习资源和工具，便于维持学习者的探索欲望和胜任动机。

    3）选择合适的信息技术工具与方法支持项目学习实施。实践在创客教育中的PBL教学模式需要将项目设置在贴近生活的真实情境中，并且需要教师提供脚手架支持。另外，教学活动需要评价。

    综合以上需求，本文借鉴WebQuest教学模式的内容组织形式，采用专题网站进行项目学习的实施。

    4 创客教育中的PBL教学模式实践研究：以“智能无人车”为例

    项目主题确定? 项目主题的确定是进行PBL教学模式实践的起点。在创客教育中实施PBL教学模式，需要考虑以下几点。

    1）情境性、生活化。“机器人编程”是高中校本课程，以C语言和机器人基础为教学内容。关注机器人或编程在生活中的应用与发展设计项目，可以给学生营造基于现实的探索环境。

    2）具有实践探索空间。所选项目需要具有一定复杂性。学习者在不断的挑战中建构自己的知识体系，而项目的完成应该能使其在知识结构、探究能力和协作能力等方面有所提升。

    3）产出成果。创客思想能够将创意变为现实。项目成果能检测学习者的学习效果，带给学习者巨大的成就感，使其在之后的学习中保持积极性。

    综合以上思考，并结合教学器材乐高零件若干、Arduino

    四路电机驱动板若干、MU视觉传感器若干等，确定本文设计项目为“智能无人车”。无人驾驶汽车在国内外一直是热点研究内容，涉及技术丰富，将其作为项目设计的来源，可以满足以上项目设置要求。

    课程活动安排? 项目式学习强调培养学生的探究能力，因此，设计学习活动需要考虑将问题解决的过程设计成较为深入地探究“为什么”和应用知识“怎样做”的解决问题的活动。本文采用生成项目路径的方式组织课程：将学习项目划分成一系列子问题或子任务，针对子问题或子任务设计相关学习活动[6]。本文基于“智能无人车”项目，设计课程活动如表1所示。

    脚手架设计? 将“智能无人车”项目划分一系列子项目，对学习者的探究过程起到一定引导作用，这属于课程提供脚手架的一部分。除此之外，课程需要提供脚手架内容还包括学习资源和学习工具。

    1）学习资源设计。“智能无人车”项目涉及概念原理的了解、机器零件结构的学习和代码的编写，为支持学习内容的完成，课程需提供以下学习资源。

    ①文件资料类资源。文件资料类资源主要是帮助学习者了解未知概念或原理。为方便学习者及时有效学习相关概念，这部分资源多通过将链接直接放在相关名词上的形式进行组织，简单内容以小窗口形式弹出，方便快捷;复杂内容以专题网页形式组织，全面详细。

    ②软件类资源。软件类资源主要指编程工作，考虑到学习者不同水平的编程能力，课程提供Arduino IDE编程软件和模块化编程软件（Mind+）。

    ③硬件类资源。Arduino可以连接多种传感器，实现对环境的感知，板子上的MCU可以通过Arduino的编程语言编写程序。另外，根据“智能无人车”项目的要求，课程还提供视觉传感器（MU视觉传感器）、视觉标签和车子搭建结构件（乐高）。以上硬件资源每组一套，确保每个小组及成员都有动手实践的机会。

    2）学习工具设计。基于PBL教学模式的创客教育是一种协作式教育、自主探索式教育，是培养学生创新、实践、共享、交流意识的教育。课程提供交流协作工具、检索工具和评价工具。

    学习者应被允许使用网络支持学习者检索资料、在线交流、合作任务、上传作品等学习活动。PBL的评价体系是以多元智能为理论指导的。在对评价内容的设计与实施中，需要考虑“课程”和“智能”两个评价维度：一个是有关课程的，即学习者必须掌握的信息、内容、概念和材料;另一个是有关学习者表现和作品质量的[2]。因此，课程的评价不仅需要教师观察学习者在学习过程中的合作表现、参与程度等，还要设计包含基础知识与能力测试的项目实践报告。

    专题网站搭建? 为了在项目式学习中向学习者提供项目基础知识、学习资源和协作探索工具，使得每位学习者在项目学习过程中具有个性化成长与拓展空间，筆者使用WordPress系统搭建项目主题网站，利用其海量模板与丰富插件满足项目式学习需求。

    “智能无人车”专题网站包括主题任务、项目地图、资源库、项目实践报告、检索工具和论坛五个基本组成部分。教师将每次项目式学习的主题发布在主题任务中，并将项目做简单划分，形成一系列子项目发布在项目地图中。学习者可依据项目地图完成一系列子任务，最终实现主体项目的要求。资源库包括项目中所设计知识内容相关资料，并支持学习者在学习过程中上传资源，以此不断丰富资源库内容。检索工具和论坛的使用可方便学习者拓展学习空间，并与其他人及时交流，进行思维碰撞。将以上功能整合在一个网站中，不仅有助于学习者实现完整的项目探究流程，更能使得学习者逐渐提高获取信息、分析信息、加工信息的实践能力，形成良好的信息素养，进而逐步提高自主解决问题的能力。

    5 结语

    通过教学实践不难发现，以选修课形式开展的创客教育的特点包括：学习者的学习动力多基于兴趣;后期课程中学习者的知识与能力分化较大。利用专题网站对课程内容进行整合，可以较好地解决这些问题。它首先可以提供给学习者更大的自由度，即学习者可根据自身情况在一定程度上选择适合自己的学习内容、学习内容呈现形式、学习进度与深度等，同时有助于对学习内容形成完整认知，使项目式教学模式的开展实现分而不散的效果。

    以上对于PBL教学模式在创客教育中的实践探索基于目前教学实践遇到的问题，目的是满足不同能力学习者的学习需求。教师在实施过程中还应根据实际遇到的问题，及时对教学设计进行适当调整，大胆实践，积极探索。■

    参考文献

    [1]郝新春.创客教育的教学实践研究：以Snap+Arduino平台为例[J].中国电化教育，2018（7）：129-133.

    [2]殷永帅.PBL教学模式在教育技术学专业实践类课程中的应用研究[D].济南：山东师范大学，2014.

    [3]肖乐，崔焱，江凤英，等.项目化教学在职业教育中的应用研究[J].铜陵职业技术学院学报，2018（1）：74-78.

    [4]陈萍.基于项目的学习（PBL）在高中信息技术课程中的实践研究：以“微电影制作”为例[J].新课程（中学），

    2017（6）：126-127，129.

    [5]李伟，全丽洁.基于“脚手架理论”下的二元一次方程的概念教学[J].数学大世界，2017（7）：56，54.

    [6]苏传清，占小红.化学课程中跨学科主题教学设计的探索：以“指纹破案”为例[J].化学教学，2019（10）：49-53.