基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計(jì)研究

鮑通

當(dāng)前，創(chuàng)客教育正成為促進(jìn)學(xué)生由知識(shí)消費(fèi)者向創(chuàng)造者轉(zhuǎn)變的重要力量?！爸悄軅鞲衅鳌薄?D打印”等先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了小學(xué)創(chuàng)客課堂，目的在于培養(yǎng)學(xué)生敢想、敢做、勇于創(chuàng)新、堅(jiān)持創(chuàng)新的精神。如此趨勢(shì)，在教與學(xué)過(guò)程層面形成有效的教學(xué)設(shè)計(jì)，將成為創(chuàng)客教育進(jìn)一步發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。筆者以學(xué)校建設(shè)“智慧校園”為契機(jī)，成立了Scratch興趣班，通過(guò)對(duì)創(chuàng)客教育的理論梳理、項(xiàng)目開發(fā)、案例裁剪以及教學(xué)實(shí)踐，認(rèn)為以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”模式能較好地適用于創(chuàng)客教學(xué)。一般認(rèn)為，任務(wù)驅(qū)動(dòng)是以建構(gòu)主義理論為基礎(chǔ)、以任務(wù)為載體的教學(xué)方法，即將學(xué)習(xí)內(nèi)容隱含在具有明確目標(biāo)的情境任務(wù)中，師生通過(guò)交流提出問(wèn)題、分析問(wèn)題，在教師的指導(dǎo)下完成任務(wù)。在教學(xué)過(guò)程中，師生將跨越界線重新構(gòu)建一種新的“平等”關(guān)系，這與創(chuàng)客追求的“自由”不謀而合。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)作為創(chuàng)客教學(xué)的重要環(huán)節(jié)應(yīng)遵循這種關(guān)系，為教與學(xué)的順利實(shí)施提供依據(jù)。

內(nèi)容分析

好的案例一定來(lái)源于項(xiàng)目的具體實(shí)施，從需求分析到詳細(xì)設(shè)計(jì)，從編程實(shí)現(xiàn)到拓展創(chuàng)新，教師應(yīng)從整個(gè)項(xiàng)目的制作過(guò)程中不斷挖掘可行性因素，將其重組為適用于創(chuàng)客教學(xué)開展的案例。筆者結(jié)合學(xué)生對(duì)現(xiàn)有知識(shí)掌握的深度來(lái)確定創(chuàng)客課程內(nèi)容的難易度，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有學(xué)科關(guān)聯(lián)的廣度來(lái)確定創(chuàng)客課程內(nèi)容的靈活度，二者相連進(jìn)行案例裁剪，梳理出不同層次的模塊，為后面的教學(xué)目標(biāo)做出合理的安排，更為任務(wù)設(shè)計(jì)和教學(xué)策略的選擇奠定基礎(chǔ)。

筆者以Scratch for Arduino（簡(jiǎn)稱S4A）“智能小車”制作為例來(lái)分析，Arduino小車零部件可以買到，但配套的C語(yǔ)言程序小學(xué)生難以理解，所以在活動(dòng)開始之前，智能小車的Arduino圖形化程序“翻譯”工作自然就成了一個(gè)S4A項(xiàng)目，即將C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的方法通過(guò)mBlock平臺(tái)中的Arduino模塊以通俗易懂、較為直觀的Scratch圖形化語(yǔ)言的形式進(jìn)行呈現(xiàn)（這在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)上還處于空白狀態(tài)，小車部件制造商只有C語(yǔ)言程序）。項(xiàng)目完成之后，筆者梳理發(fā)現(xiàn)其中涉及到的Scratch知識(shí)點(diǎn)較多，而且還涉及到了跨學(xué)科的智能傳感器、電路知識(shí)，如輸入輸出、正負(fù)極、5V、接地等。這樣的項(xiàng)目整體上是很難讓學(xué)生接受的，所以從案例裁剪尋找突破口就顯得尤為重要。最后，筆者將學(xué)習(xí)周期設(shè)定為1學(xué)年（1課/周，1小時(shí)/課），上學(xué)期主要為鞏固Scratch基礎(chǔ)編程，包括分支、選擇、循環(huán)等常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的用法，培養(yǎng)計(jì)算思維；下學(xué)期再引入Arduino，學(xué)會(huì)用Scratch對(duì)傳感器進(jìn)行編程，由下面六個(gè)階段構(gòu)成一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程（包括由發(fā)光二極管、蜂鳴器、按鍵、舵機(jī)、紅外傳感器、超聲波傳感器等構(gòu)成的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，以及小車的組裝、黑線循跡、紅外避障、物體跟蹤、超聲波避障等綜合實(shí)驗(yàn)）：

①背景分析階段：探索Scratch與Arduino的關(guān)系，搭建平臺(tái)。

②基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段：通過(guò)發(fā)光二極管系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行連接測(cè)試，驗(yàn)證理論。

③基礎(chǔ)拓展階段：自由搭配常見(jiàn)傳感器嘗試各種小實(shí)驗(yàn)。

④綜合實(shí)驗(yàn)階段：小車組裝+啟動(dòng)、紅外傳感器實(shí)現(xiàn)黑線循跡+基礎(chǔ)避障。

⑤綜合拓展階段：實(shí)現(xiàn)紅外跟蹤、超聲波傳感器+舵機(jī)避障。

⑥設(shè)想展望階段：評(píng)價(jià)、總結(jié)、領(lǐng)悟、提升。

學(xué)情分析

教學(xué)開展前，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和認(rèn)知特點(diǎn)等進(jìn)行分析是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)，并且教師的目標(biāo)確定和過(guò)程組織等都需要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。即便是效果評(píng)價(jià)也需參考學(xué)情分析，主要包括：

①分析學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和技能掌握的情況以及對(duì)新知的接受能力。對(duì)于智能小車的制作，首先要對(duì)Scratch基礎(chǔ)腳本熟練掌握，其次是能夠較好地理解傳感器的工作原理。

②分析學(xué)生的知識(shí)遷移能力?？茖W(xué)課上學(xué)到的電路知識(shí)以及數(shù)學(xué)課上學(xué)到的角度和邏輯判斷，都會(huì)對(duì)S4A實(shí)驗(yàn)的接線及數(shù)據(jù)測(cè)試起到關(guān)鍵作用。

③分析學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)態(tài)度。S4A智能小車的內(nèi)容較多，若只是一時(shí)好奇而缺乏持之以恒的深入學(xué)習(xí)，或者害怕出錯(cuò)、遇見(jiàn)問(wèn)題繞道而行是不可能收獲成功的。

五、六年級(jí)學(xué)生的抽象思維、接受新知的能力和知識(shí)遷移的能力較強(qiáng)，易于在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行自主探究，且該年齡段的學(xué)生大都活潑好動(dòng)，表現(xiàn)欲望強(qiáng)，專注度高，便于提高參與性，只是遇到問(wèn)題時(shí)的鉆研勁兒略有缺乏，青春期叛逆心導(dǎo)致易于浮躁，這就需要教師多給予學(xué)生鼓勵(lì)和肯定，在實(shí)驗(yàn)上多給學(xué)生留出一些遐想的空間，把主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，使之充分體驗(yàn)到師生的“平等”關(guān)系。

目標(biāo)分析

教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)活動(dòng)實(shí)施的方向，是教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和最終歸宿，是任務(wù)設(shè)計(jì)、過(guò)程實(shí)施、效果評(píng)價(jià)的有力依據(jù)。然而，創(chuàng)客教學(xué)不同于傳統(tǒng)的探究式學(xué)習(xí)，它不僅側(cè)重于知識(shí)的掌握和技能的提高，更重要的是對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新能力以及協(xié)作能力的培養(yǎng)。Scratch項(xiàng)目負(fù)責(zé)人凱倫·布雷迪博士曾說(shuō)，“我們的目的不是要?jiǎng)?chuàng)建電腦程序編寫大軍，而是幫助電腦使用者表達(dá)自己”。

在S4A智能小車的制作過(guò)程中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段主要是通過(guò)發(fā)光二極管的實(shí)驗(yàn)原理輻射其他部件原理，以小見(jiàn)大，以點(diǎn)帶面，教師通過(guò)對(duì)比讓學(xué)生領(lǐng)悟“基礎(chǔ)”的重要性；在基礎(chǔ)拓展階段中，學(xué)生將自由搭配各種部件嘗試制作有趣的小項(xiàng)目。至此，學(xué)生做了不少實(shí)驗(yàn)，都沒(méi)見(jiàn)到小車的影子，心中多少會(huì)覺(jué)得有些乏味，而該階段正是需要磨練他們的細(xì)心與耐心。綜合實(shí)驗(yàn)階段考驗(yàn)的是學(xué)生知識(shí)遷移的能力，將所學(xué)知識(shí)用于解決實(shí)際問(wèn)題，如小車避障等；綜合拓展階段要求學(xué)生對(duì)知識(shí)運(yùn)用的靈活性更高，同時(shí)要讓學(xué)生敢于出錯(cuò)，善于分享，用廢寢忘食的鉆研勁頭換來(lái)真正的興趣，而絕非一時(shí)的好奇。

情境設(shè)計(jì)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)十分強(qiáng)調(diào)探究?jī)?nèi)容的意義性和真實(shí)性，以及學(xué)生在情境中學(xué)習(xí)的重要性。只有在真實(shí)的情境或貼近真實(shí)情境中的意義學(xué)習(xí)，才能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu)和知識(shí)遷移，進(jìn)而提升其解決實(shí)際問(wèn)題的能力。endprint

任務(wù)設(shè)計(jì)

任務(wù)作為教學(xué)活動(dòng)的主線可直接決定教學(xué)效果的好壞，所以設(shè)計(jì)的任務(wù)要具有可行性、針對(duì)性、趣味性和層次性，便于學(xué)生觸手可得，也便于教師分段實(shí)施。其實(shí)，任務(wù)和情境是密不可分的，二者的關(guān)聯(lián)性可體現(xiàn)于過(guò)程設(shè)計(jì)。

過(guò)程設(shè)計(jì)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)在具體的實(shí)施過(guò)程中，教師需要預(yù)設(shè)情境，學(xué)生在教師的引導(dǎo)和輔助下，圍繞著具有實(shí)際意義的具體任務(wù)展開自主探究、交流合作，可概括為教師主導(dǎo)、學(xué)生主體，同時(shí)圍繞著“任務(wù)”這一主線進(jìn)行教與學(xué)活動(dòng)。

（1）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣，導(dǎo)入任務(wù)。教師首先要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)有趣而又貼近實(shí)際生活的情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，再拋出隱含著知識(shí)點(diǎn)的具體任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生逐步進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。例如，在下學(xué)期一開始的背景分析階段初識(shí)傳感器，筆者回顧了上學(xué)期一學(xué)生為慶祝同學(xué)生日用Scratch做的一個(gè)小動(dòng)畫，舞臺(tái)背景是一個(gè)生日蛋糕，單擊鼠標(biāo)就可以點(diǎn)燃蛋糕上的蠟燭（角色），按下鍵盤回車鍵可以播放生日歌曲。那么，歌曲播放結(jié)束了還要做什么？許愿！許愿結(jié)束了呢？吹蠟燭！那如何吹滅蠟燭呢？此時(shí)，學(xué)生會(huì)給出許多之前學(xué)習(xí)的鍵盤和鼠標(biāo)的控制方案。教師創(chuàng)設(shè)情境——可以用嘴吹滅電腦里的蠟燭嗎？學(xué)生的興趣瞬間被激發(fā)出來(lái)。答案當(dāng)然是肯定的，“了解傳感器”的任務(wù)順勢(shì)拋出。萬(wàn)事開頭難，接下來(lái)的情境就會(huì)水到渠成了。若可以用嘴吹滅電腦里的蠟燭，那么可以用嘴吹滅“真實(shí)”的蠟燭嗎？（用發(fā)光二極管代替蠟燭）若可以用更多的辦法熄滅發(fā)光二極管，那么就可以用更多的辦法點(diǎn)亮發(fā)光二極管。依此原理可以啟動(dòng)電機(jī)（馬達(dá)）嗎？能使小車前進(jìn)嗎？能讓小車沿特定的軌跡行駛嗎？遇到障礙可以躲避嗎？一系列情境層出不窮，思路明確，逐層遞進(jìn)，學(xué)生非常感興趣。

（2）師生交流，分析任務(wù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在創(chuàng)設(shè)好的情境中向?qū)W生拋出任務(wù)后，由于學(xué)生思考問(wèn)題的方式不同，可能對(duì)任務(wù)的理解存在著差異性，教師應(yīng)當(dāng)加以引導(dǎo)，將每個(gè)任務(wù)進(jìn)一步細(xì)化分解，便于對(duì)進(jìn)度節(jié)奏的把握，并適度介紹任務(wù)，幫助學(xué)生找到切入點(diǎn)，為他們的自主探究營(yíng)造情感氛圍。例如，在使用傳感器之前，學(xué)生沒(méi)有接觸過(guò)Arduino板，不懂驅(qū)動(dòng)、接線方式等，所以教師要先介紹前導(dǎo)知識(shí)，先把平臺(tái)搭建好，再用最簡(jiǎn)潔的Scratch程序點(diǎn)亮發(fā)光二極光，接下來(lái)至于如何熄滅、如何用其他方式再點(diǎn)亮、如何進(jìn)行數(shù)值判斷等，就由學(xué)生去觀察發(fā)現(xiàn)了。學(xué)生明白了基本的接線、輸入輸出概念，順著這個(gè)思路自然就會(huì)進(jìn)入狀態(tài)了。又如，黑線循跡用到的紅外傳感器，教師可以先引導(dǎo)學(xué)生分析怎樣測(cè)試數(shù)值，而接下來(lái)如何利用返回值判斷控制左右電機(jī)實(shí)現(xiàn)循跡，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生主動(dòng)摸索。

（3）自主探索，合作學(xué)習(xí)，解決任務(wù)。學(xué)生找到解決問(wèn)題的突破口之后，需要積極主動(dòng)地進(jìn)行自主探究、合作交流，以便順利完成任務(wù)。教師在這個(gè)過(guò)程中作為引導(dǎo)者和組織者要適當(dāng)“放手”，必要時(shí)甚至可以把講臺(tái)還給學(xué)生。例如，教師可以以賽促練，以小組為單位，看哪個(gè)小組能用紅外傳感器控制發(fā)光二極管，哪個(gè)小組能用超聲波控制舵機(jī)，哪個(gè)小組一跺腳就能啟動(dòng)小車，哪個(gè)小組一揮手就能讓小車停下等。學(xué)生可通過(guò)多種途徑、多種辦法、多種合作實(shí)現(xiàn)任務(wù)。

（4）提示重點(diǎn)，輔助解疑，提升任務(wù)。教師雖不再側(cè)重于傳授者的角色，但其主導(dǎo)作用不可忽視。學(xué)生在自主探究的過(guò)程中難免會(huì)遇到意料之外的情況，或者少見(jiàn)的疑難雜癥，這就需要教師及時(shí)給予提示或幫助。如果是多數(shù)學(xué)生都比較困惑的問(wèn)題，教師在講解時(shí)也應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)用最精練的語(yǔ)言表述，點(diǎn)到為止，不宜擴(kuò)充。同時(shí)，教師還要注意引導(dǎo)學(xué)生由低層次任務(wù)向高層次任務(wù)發(fā)起挑戰(zhàn)。例如，按一下按鍵再松手，蜂鳴器響1秒，然后小車前進(jìn)。程序在判斷的地方會(huì)出現(xiàn)bug，問(wèn)題在于按鍵按下去的值是1024，不按下去的值是0，所以如果判斷按鍵按下去之后，前進(jìn)的程序循環(huán)執(zhí)行，那么必須要持續(xù)按下按鍵才可以，松開手小車就停止，這顯然不妥。這個(gè)問(wèn)題用C語(yǔ)言中的while循環(huán)很容易解決，但是Scratch語(yǔ)言里的單體循環(huán)就無(wú)法完成，只能嵌套一句“重復(fù)執(zhí)行直到…”這種帶條件的循環(huán)才可以實(shí)現(xiàn)。小學(xué)生不懂C語(yǔ)言，而問(wèn)題的確擺在眼前，所以輔助解疑是很有必要的，學(xué)生一旦跨過(guò)這個(gè)“門檻兒”，挑戰(zhàn)更高難度的任務(wù)就會(huì)信心倍增了。

（5）檢查結(jié)果，效果評(píng)價(jià)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)中，教學(xué)評(píng)價(jià)和總結(jié)提升占有重要地位。評(píng)價(jià)既能給教師反饋教學(xué)效果，又能增強(qiáng)學(xué)生的榮譽(yù)感和自信心；總結(jié)則對(duì)整個(gè)任務(wù)完成的情況給予梳理，對(duì)任務(wù)中隱含的知識(shí)點(diǎn)加以提煉升華，有助于學(xué)生系統(tǒng)掌握。例如，S4A中“交互”元素的應(yīng)用，學(xué)生可以思考如果制作一輛坦克會(huì)是什么效果，應(yīng)用于一架飛機(jī)還需什么部件，制作一艘輪船又該如何測(cè)試等，只要確定目標(biāo)，剩下的就是大膽嘗試。

評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

創(chuàng)客追求的“自由”無(wú)形中提高了創(chuàng)客教學(xué)的“靈活度”?？傮w目標(biāo)本就包括對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)、解決問(wèn)題能力、自主學(xué)習(xí)能力的提升，所以教學(xué)的評(píng)價(jià)可以多元化，包括師評(píng)、自評(píng)、互評(píng)等，也可以多維度，主要包括兩個(gè)方面：一是對(duì)學(xué)生探究過(guò)程、任務(wù)完成情況的評(píng)價(jià)，二是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、合作學(xué)習(xí)能力的評(píng)價(jià)。為此，筆者制作了表格（如表1、表2、表3）供學(xué)生自評(píng)和互評(píng)。

創(chuàng)客教育作為教育思想的一次變革，正逐步成為素質(zhì)教育改革的新抓手。它不但注重知識(shí)的教育目的、內(nèi)容結(jié)構(gòu)，還注重師生角色的“平等”關(guān)系。對(duì)于任務(wù)驅(qū)動(dòng)法應(yīng)用于創(chuàng)客教學(xué)設(shè)計(jì)的研究，筆者還只是初步嘗試，深度和維度還有待進(jìn)一步提高，還需要探索出更加完善的創(chuàng)客教學(xué)方法，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)獻(xiàn)出微薄之力。endprint