基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂在中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的研究與應(yīng)用

賈金元　武小龍

摘 要：文章以中學(xué)信息技術(shù)選修課《智能機(jī)器人》為例，對(duì)PBL教學(xué)法和翻轉(zhuǎn)課堂等概念進(jìn)行了解析，分析翻轉(zhuǎn)課堂在中學(xué)信息技術(shù)選修課教學(xué)中存在的價(jià)值，構(gòu)建了以自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)為主的《智能機(jī)器人》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，在教學(xué)實(shí)際中運(yùn)用問卷調(diào)查，從是否促進(jìn)學(xué)生理解和深化課程知識(shí)、提高學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新思維培養(yǎng)等方面驗(yàn)證了基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的有效性，并給出了在創(chuàng)客教育背景下中學(xué)信息技術(shù)選修課的課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：PBL；機(jī)器人課程；翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）08-0058-03

一、引言

隨著新理念和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，各學(xué)科的教學(xué)與信息技術(shù)的關(guān)系越來越密切，作為教學(xué)方法論研究的翻轉(zhuǎn)課堂成為國內(nèi)外最熱的教育改革和創(chuàng)新話題。本文將適用于實(shí)踐技能教學(xué)的PBL和當(dāng)前新興的教學(xué)模式——翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行有機(jī)整合，將其引入到高中信息技術(shù)選修模塊《智能機(jī)器人》的教學(xué)中，以PBL為理念，通過制作專題資源庫和翻轉(zhuǎn)課堂，有針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的傳授和內(nèi)化，幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)本課程的興趣，最終為《智能機(jī)器人》提煉出一套適合學(xué)校實(shí)際的、具有實(shí)踐指導(dǎo)性的教學(xué)實(shí)施課程和方案。

翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)理念的發(fā)展，很多學(xué)校和機(jī)構(gòu)也開始探索并踐行這種教育模式，當(dāng)前國內(nèi)學(xué)術(shù)領(lǐng)域?qū)τ诜D(zhuǎn)課堂的概念研究較多，實(shí)證資源實(shí)踐較少，實(shí)證研究還比較少?！吨悄軝C(jī)器人》是高中信息技術(shù)的選修模塊，傳統(tǒng)授課方式是課上教師演示，課下學(xué)生操作，教師共享課件等資源，學(xué)生自主操作時(shí)間增多，但是學(xué)校效果欠佳。筆者以“翻轉(zhuǎn)課堂”和“中學(xué)信息技術(shù)課程”兩個(gè)關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)進(jìn)行搜索，截止到2016年10月10日，發(fā)現(xiàn)利用PBL教學(xué)法研究中學(xué)信息技術(shù)課程中翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)策略的文章較少，具體見表1。

信息技術(shù)學(xué)科本身就是一門操作性、實(shí)踐性特別強(qiáng)的學(xué)科，信息技術(shù)的發(fā)展在推動(dòng)教育信息化進(jìn)程中的作用日益凸顯，作為最能體現(xiàn)信息化教學(xué)理念的學(xué)科，信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)作為先驅(qū)并積極吸納新的教學(xué)理念，嘗試與自身發(fā)展相結(jié)合，探索符合自身發(fā)展的教學(xué)模式。但是高中信息技術(shù)課程在實(shí)際教學(xué)中還存在一些問題，如學(xué)校對(duì)該課程不重視，教學(xué)方式過于單一，課堂教學(xué)組織策略不合理，學(xué)生興趣不高等。無論如何，鼓勵(lì)有條件的地方積極嘗試是必然的選擇，無論選修還是必修[1]。如何采取適當(dāng)?shù)姆绞絹斫鉀Q這些問題，優(yōu)化教學(xué)，特別是選修課的學(xué)習(xí)？筆者在改善《智能機(jī)器人》實(shí)際教學(xué)水平的前提下，及時(shí)地更新教學(xué)內(nèi)容，針對(duì)中學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律、個(gè)性化差異以及知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行深度教學(xué)設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性地開展信息技術(shù)教學(xué)。

二、相關(guān)概念解析

1.PBL的概念

1969年，PBL（Problem-Based Learning）由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows提出，該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以解決問題為主線，教師起到一個(gè)引導(dǎo)作用，協(xié)助學(xué)生解決復(fù)雜的、實(shí)際的或真實(shí)的問題，建構(gòu)寬廣而靈活的知識(shí)基礎(chǔ)[2]。最終目的是培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的計(jì)算思維能力、合作能力及創(chuàng)新能力。

2.翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂是由英語“the Flipped Classroom”翻譯過來的術(shù)語，相對(duì)于傳統(tǒng)課堂上講授知識(shí)、課下完成作業(yè)的教學(xué)方式而言，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)就是利用現(xiàn)在多元化的信息資源，課堂上以學(xué)生為主體、教師作為指導(dǎo)者，學(xué)生帶著自主學(xué)習(xí)過程中存在的問題上課，師生探究合作進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而提高教學(xué)效果的一種教學(xué)形態(tài)。它與傳統(tǒng)課堂相比最大的區(qū)別是知識(shí)傳授與知識(shí)內(nèi)化的顛倒，強(qiáng)調(diào)把知識(shí)的學(xué)習(xí)置于課堂外，讓學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際水平選擇適合的方式，在課堂上，讓教師與學(xué)生間有更多的交流和溝通。

三、基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂在《智能機(jī)器人》教學(xué)中的實(shí)踐模式

如圖1所示，該模式以提高學(xué)生信息素養(yǎng)和自主、協(xié)作學(xué)習(xí)能力為主要目的，以資源共享系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以QQ群、微信公眾號(hào)為工具，包括課前、課中和課后3大模塊，鑒于學(xué)校智能機(jī)器人教學(xué)的現(xiàn)狀，整個(gè)課程采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式進(jìn)行。該模式在總結(jié)多種教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，一方面強(qiáng)調(diào)教師對(duì)學(xué)生加深了解，一方面教師要收集和制作優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)資源，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主要學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生創(chuàng)建有趣的學(xué)習(xí)情境，重視學(xué)生的反饋與評(píng)價(jià)，了解學(xué)生的真正訴求。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)例

1.課程背景

《智能機(jī)器人》是高中信息技術(shù)的一門選修課，課程目標(biāo)是使學(xué)生了解機(jī)器人的傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的作用，通過為機(jī)器人編寫程序，提高整體規(guī)劃能力，培養(yǎng)科學(xué)而高效的思維方式[3]。電腦機(jī)器人設(shè)計(jì)綜合了包括傳感器、編程技術(shù)、電子設(shè)計(jì)、物理線路及力學(xué)的多種知識(shí)[4]。然而，對(duì)于高中生來說，軟件的編程和操作沒有太多的難度，難的是理解和應(yīng)用相關(guān)的概念原理并能解決實(shí)際問題。

以往教學(xué)存在的主要問題是：學(xué)生缺乏機(jī)器人相關(guān)的背景基礎(chǔ)，常常只是滿足于概念理解和掌握[5]。沒有不斷創(chuàng)新和根據(jù)新創(chuàng)意精益求精的動(dòng)力，基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的中學(xué)信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)可以解決這一問題。

2.課例說明

教學(xué)內(nèi)容：機(jī)器人齒輪

教學(xué)目標(biāo)：理解齒輪的相關(guān)概念，掌握傳動(dòng)比，能根據(jù)需要設(shè)計(jì)齒輪進(jìn)行減速和加速。

教學(xué)過程：①概念講解。對(duì)齒輪、傳動(dòng)比等進(jìn)行概念講解。實(shí)施基于微視頻資源的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，在研究過程中搜集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，得出相關(guān)結(jié)論[6]。②引申。結(jié)合競(jìng)賽實(shí)例，講述實(shí)際情況下大齒輪帶動(dòng)小齒輪和小齒輪帶動(dòng)大齒輪的不同，加深知識(shí)內(nèi)化程度、學(xué)習(xí)興趣的變化等。③評(píng)價(jià)分析法。運(yùn)用問卷調(diào)查法和訪談法了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的實(shí)際情況。

五、評(píng)價(jià)反饋和數(shù)據(jù)分析

本研究以2015-2016年下學(xué)期學(xué)習(xí)《智能機(jī)器人》選修課的400名高一學(xué)生為研究對(duì)象，其中男生270人，女生130人。采用基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂授課方式。問卷采用5級(jí)李克特（Likert）量表，選用Cronbacha信度系數(shù)來衡量信度。前測(cè)調(diào)查結(jié)果與后測(cè)調(diào)查結(jié)果的Alpha系數(shù)分別為0.684、0.602，所涉問題主要包括：①對(duì)智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)了解情況；②對(duì)授課方式改變的滿意程度；③學(xué)習(xí)結(jié)果的滿意評(píng)價(jià)。問卷調(diào)查分為三個(gè)等級(jí)：A代表滿意；B代表較滿意；C代表與傳統(tǒng)教學(xué)方式變化不大。調(diào)查結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，350名學(xué)生認(rèn)為自己已經(jīng)掌握或者基本掌握了機(jī)器人基本知識(shí)，占總數(shù)的87.5%，對(duì)智能機(jī)器人基本了解的有30人，對(duì)機(jī)器人不了解的20人，由此說明，絕大部分學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí)后對(duì)機(jī)器人有很高的興趣，對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度也較積極，276人可以獨(dú)立建造出小車，可見創(chuàng)客課程在一定程度上提高了學(xué)生對(duì)機(jī)器人的興趣和對(duì)創(chuàng)客教育的態(tài)度，將基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入教學(xué)取得的教學(xué)效果比較顯著。

六、結(jié)束語

開展《智能機(jī)器人》選修課，有助于培養(yǎng)中小學(xué)生創(chuàng)客思維和動(dòng)手能力，指導(dǎo)教師應(yīng)在深入研究教材學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，將基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂引入到中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中，因材施教，努力做到讓學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中，在自己動(dòng)手搭建、編程、測(cè)試、競(jìng)技的過程中，提高創(chuàng)新思維、科學(xué)探究、動(dòng)手實(shí)踐和解決問題的能力[7]。越來越多的教育工作者也開始了多種教學(xué)實(shí)踐的探索，本文基于PBL的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)踐探討也許可以為中小學(xué)開展智能機(jī)器人教育提供參考。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：魯利瑞）