Moodle平臺(tái)支持下的高中Arduino創(chuàng)客教學(xué)模式探索及實(shí)踐

張冬冬

摘要：隨著創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的飛速發(fā)展，創(chuàng)客教育也應(yīng)運(yùn)而生。教育研究者圍繞創(chuàng)客以及創(chuàng)客教育開展了積極的研究和探索，積累了大量的研究成果。文章通過文獻(xiàn)和行動(dòng)研究法，分析了基于網(wǎng)絡(luò)空間的創(chuàng)客教學(xué)的研究背景，梳理了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀;總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)空間下中學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)客教學(xué)模式遇到的問題和對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下創(chuàng)客教學(xué)模式實(shí)施的一些思考;結(jié)合中山市實(shí)驗(yàn)中學(xué)成熟的Moodle平臺(tái)，開展了以開源硬件Arduino為教學(xué)載體的創(chuàng)客教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，為信息技術(shù)課堂中創(chuàng)客教學(xué)積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，試圖為今后中學(xué)開展創(chuàng)客教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客教學(xué);Moodle平臺(tái);Arduino;信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：G433 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1673-8454（2020）04-0039-04

一、創(chuàng)客教育提出的背景

1.時(shí)代背景

在當(dāng)今信息爆炸的新時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，社會(huì)各行業(yè)迅速變革，信息技術(shù)對(duì)教育產(chǎn)生了革命性影響?！皠?chuàng)客教育”無疑成為新技術(shù)背景下教育界乃至社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。

2.社會(huì)背景

2016年6月7日教育部發(fā)布的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中提出：有條件的地區(qū)要積極探索信息技術(shù)在“眾創(chuàng)空間”、跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）、創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用。[1]其中著重提到要積極探索信息技術(shù)在創(chuàng)客教育等新的教育模式中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。教育部制定的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中也明確了“開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”作為信息技術(shù)課程結(jié)構(gòu)中的選擇必修模塊，滿足學(xué)生的多元化需求，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

3.師生關(guān)系背景

新時(shí)代促使大眾對(duì)新型師生關(guān)系和更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)有了迫切的需求。學(xué)生的學(xué)習(xí)從過去的強(qiáng)調(diào)埋頭奮斗，到現(xiàn)在快樂、積極、主動(dòng)的學(xué)習(xí);教師從過去對(duì)知識(shí)的教授，到現(xiàn)在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，對(duì)學(xué)科、班級(jí)的運(yùn)營(yíng)，教師不僅“能教”，還要“會(huì)玩”，時(shí)代也要求教師打破偏見，成為多元化、趣味化、個(gè)性化教學(xué)方式的經(jīng)營(yíng)者。創(chuàng)客教學(xué)旨在通過親身參與、合作、分享等過程的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決難題的信息素養(yǎng)，符合時(shí)代的要求。

二、國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育現(xiàn)狀與Moodle平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

1.國(guó)內(nèi)外創(chuàng)客教育現(xiàn)狀

“創(chuàng)客”本指勇于創(chuàng)新、努力將自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人，強(qiáng)調(diào)在做中學(xué)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與分享，參與其中的人被稱為“創(chuàng)客”。

國(guó)外研究通常使用“Maker Movement”和“Maker Space”等詞語表達(dá)，即“創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)”“創(chuàng)客空間”。他們對(duì)創(chuàng)客教育的管理主要側(cè)重于實(shí)踐動(dòng)手能力，讓學(xué)生帶著問題去探索發(fā)現(xiàn)有用的知識(shí)，注重學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的塑造，在學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)獲取知識(shí)的感受，并沒有強(qiáng)調(diào)創(chuàng)客教育要在特定的活動(dòng)空間進(jìn)行，而是在比較靈活的空間、場(chǎng)所如教室、操場(chǎng)、生產(chǎn)車間、興趣室等適合開展創(chuàng)客項(xiàng)目的自由空間。但創(chuàng)客教育的管理和網(wǎng)絡(luò)空間相結(jié)合的理論應(yīng)用研究少之又少。

國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客教育以信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)，承載著 DIY 思想、項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、體驗(yàn)式教育理念的創(chuàng)新教育[4];倡導(dǎo)基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)，更重視學(xué)習(xí)者在構(gòu)建情境、創(chuàng)設(shè)過程中的參與和融合[3][5];從信息技術(shù)的角度看，“創(chuàng)客教育是一種融合信息技術(shù)，秉承‘開放創(chuàng)新‘探究體驗(yàn)的教育理念，以‘創(chuàng)造中學(xué)為主要學(xué)習(xí)方式和以培養(yǎng)各類創(chuàng)新型人才為目的的新型教育模式”[7]。國(guó)內(nèi)對(duì)創(chuàng)客教育的研究在理論和實(shí)踐兩個(gè)方面都有體現(xiàn)，大都是以興趣班、競(jìng)賽組、社團(tuán)活動(dòng)的方式存在，以參加各種創(chuàng)新、創(chuàng)客大賽為主要目的，這些學(xué)生都是從學(xué)校中選拔出來的“尖子生”，人數(shù)較少，規(guī)模小。進(jìn)行普及性創(chuàng)客課堂教學(xué)的學(xué)校更少之又少，同時(shí)大規(guī)模普及性的創(chuàng)客課堂管理資料較少，可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)也很少。因此普及性創(chuàng)客課堂教學(xué)的研究對(duì)創(chuàng)客教育的推廣有很大的價(jià)值。

2.Moodle平臺(tái)應(yīng)用于創(chuàng)客教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

雒亮等認(rèn)為，虛擬空間在創(chuàng)客教學(xué)中具有呈現(xiàn)學(xué)習(xí)資源、支持測(cè)試與模擬訓(xùn)練、管理創(chuàng)客項(xiàng)目等功能。[8]曾明星等認(rèn)為面向?qū)W生創(chuàng)客的網(wǎng)絡(luò)空間是以在線創(chuàng)課、虛擬實(shí)踐、創(chuàng)客資源、創(chuàng)客社交、在線服務(wù)、展示分享和學(xué)習(xí)管理等“七空間”服務(wù)為支撐的虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。[9]

Moodle平臺(tái)是一種基于開源、自由設(shè)計(jì)和豐富插件的課程管理系統(tǒng)，是面向?qū)ο蟮哪K化動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境，也是基于社會(huì)建構(gòu)主義思想而設(shè)計(jì)產(chǎn)生的可應(yīng)用于課堂學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)空間，Moodel能給教師提供更加自由的課程設(shè)計(jì)空間，給學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)空間，在中學(xué)創(chuàng)客課堂中得到了廣泛的應(yīng)用。本文著重從創(chuàng)客課堂前期管理、創(chuàng)客課程管理、學(xué)生學(xué)習(xí)過程管理三個(gè)方面剖析其各種功能在創(chuàng)客課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)所起到的作用，如圖1所示。

（1）用戶管理。Moodle平臺(tái)中通過用戶的管理來實(shí)現(xiàn)不同的操作權(quán)限，通過該功能可以實(shí)現(xiàn)用戶不同情景的學(xué)習(xí)。主要有管理員、課程創(chuàng)建者、教師、學(xué)生、訪客等管理角色。

（2）課程管理。從該模塊可以管理平臺(tái)中所有的課程和分類、新類別和新課程的添加，還有課程格式的各種設(shè)置，包括主題格式、課程布局、課程持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、指定課程語言類型、設(shè)置課程中作業(yè)上傳大小和更改小組模式等操作。這些功能都是課堂教學(xué)管理組織形式的重要應(yīng)用。

（3）新聞?dòng)懻搮^(qū)。該模塊可以在平臺(tái)首頁和學(xué)科課程首頁呈現(xiàn)，主要作用是由教師發(fā)起比較有趣的學(xué)習(xí)話題供學(xué)生討論;也可以設(shè)置成一個(gè)作品觀點(diǎn)分享的公共區(qū)域，供大家在此發(fā)布創(chuàng)客作品，共同探討作品的制作情況，對(duì)作品的完善有很大提升作用。該討論區(qū)不僅可以分享文字圖片資源，還可以發(fā)布視頻，這樣Arduino創(chuàng)客作品的制作過程就可以在此分享，這對(duì)創(chuàng)客課堂管理有很大的幫助。

（4）小組功能。小組功能非常強(qiáng)大且實(shí)用，可以對(duì)注冊(cè)用戶進(jìn)行分組管理，學(xué)校教學(xué)中可以對(duì)不同的班級(jí)進(jìn)行分組，每個(gè)班級(jí)為一個(gè)獨(dú)立的小組;在學(xué)科教學(xué)中根據(jù)教師所授班級(jí)數(shù)量建立大組，大組由單獨(dú)的小組構(gòu)成，就是某幾個(gè)班級(jí)為某個(gè)教師的授課班級(jí)，通過大組實(shí)現(xiàn)對(duì)Moodle平臺(tái)中不同課程學(xué)習(xí)的權(quán)限分配;班級(jí)內(nèi)部還能進(jìn)行小組細(xì)化，開展小組教學(xué)。小組以班級(jí)單獨(dú)存在，大組以某個(gè)教師授課班級(jí)量為單位存在，而且還能進(jìn)行班內(nèi)小組管理，該功能提高了教學(xué)管理和班級(jí)管理的組織效率。

（5）選課功能。選課在小組創(chuàng)建完的基礎(chǔ)上進(jìn)行，首先要?jiǎng)?chuàng)建小組和設(shè)置選課密碼，再通過學(xué)生的自主選課，最終把一個(gè)班級(jí)的學(xué)生自動(dòng)編成一個(gè)小組。通過選課實(shí)現(xiàn)不同年級(jí)、不同班級(jí)、不同學(xué)科的課程設(shè)置，這樣Moodle平臺(tái)就實(shí)現(xiàn)了年級(jí)、班級(jí)和課程的獨(dú)立管理，通過選課密碼實(shí)現(xiàn)學(xué)生多種課程的學(xué)習(xí)，課程學(xué)習(xí)軌跡自然就記錄在了Moodle的個(gè)人主頁中。教學(xué)管理選課的方法可以設(shè)置為自主選課和人工選課等。

（6）添加活動(dòng)或資源模塊。課堂管理中的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)生學(xué)習(xí)、提交作業(yè)、下載資源、上傳問卷、課堂評(píng)價(jià)等操作，通過活動(dòng)和資源的添加來實(shí)現(xiàn)一堂課的教學(xué)組織形式。Arduino創(chuàng)客課堂管理就是通過微項(xiàng)目式的教學(xué)來組織的，以“超聲波測(cè)距與報(bào)警——自制汽車倒車?yán)走_(dá)”教學(xué)設(shè)計(jì)為例（見圖2），通過“標(biāo)簽”的添加實(shí)現(xiàn)對(duì)“項(xiàng)目簡(jiǎn)介”和“項(xiàng)目要求”的文字呈現(xiàn)，讓學(xué)生打開平臺(tái)就對(duì)本節(jié)課的學(xué)習(xí)一目了然，并且實(shí)現(xiàn)用Moodle平臺(tái)引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，使課堂中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)行為由“外化”不斷轉(zhuǎn)向“內(nèi)化”;通過添加“數(shù)據(jù)庫”模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像、超鏈接、數(shù)字及文本等各種形式資源的呈現(xiàn)，通過合理的組織安排這些元素就構(gòu)成了“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”，“作業(yè)”模塊的添加來實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目提交、項(xiàng)目測(cè)試和項(xiàng)目拓展，這樣平臺(tái)中“活動(dòng)”和“資源”模塊的功能在教育教學(xué)理論的支持下得到了充分的體現(xiàn)。

三、Moodle平臺(tái)支持下的創(chuàng)客教學(xué)過程實(shí)施（見圖3）

依托成熟的Moodle平臺(tái)和Arduino創(chuàng)客套件，以項(xiàng)目準(zhǔn)備、項(xiàng)目實(shí)施、項(xiàng)目成果交流與評(píng)價(jià)為主線，把課程知識(shí)和師生活動(dòng)進(jìn)行融合，整個(gè)模型以微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行，為學(xué)生營(yíng)造了一種“做中學(xué)、學(xué)中做”的課堂學(xué)習(xí)氛圍，最后通過項(xiàng)目實(shí)踐與作品交流分享促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移與創(chuàng)造。

1.課程項(xiàng)目準(zhǔn)備：準(zhǔn)確把握課程全局，切實(shí)提高課堂教學(xué)效益

（1）開源硬件Arduino創(chuàng)客套件分類整理。開源硬件Arduino相關(guān)硬件模塊造價(jià)低廉，搭建方便省力，功能穩(wěn)定，方向性好，是一款性價(jià)比較高的創(chuàng)客硬件套件，適合應(yīng)用于中學(xué)創(chuàng)客課堂教學(xué)。該創(chuàng)客套件功能模塊比較齊全，種類較多，在教學(xué)時(shí)要提前根據(jù)課堂項(xiàng)目?jī)?nèi)容規(guī)劃對(duì)套件歸類整理，以“超聲波測(cè)距——自制汽車倒車?yán)走_(dá)之硬件搭建”（筆者自建校本課程）創(chuàng)客課程為例，要準(zhǔn)備的套件包括Arduino nano板、I/O擴(kuò)展板、超聲波測(cè)距模塊、LCD液晶顯示器、蜂鳴器、杜邦線若干。

（2）創(chuàng)建小組明確任務(wù)。把本項(xiàng)目所需的硬件模塊以小組形式分發(fā)給學(xué)生，每組以3人為限，根據(jù)教室臺(tái)面布局安排男女生間隔一條龍座位表，每排座位結(jié)束處不足3人的獨(dú)立成小組，正常以每小組中間座位的組員為小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目套件的收發(fā)等管理（見圖4）。小組成員分工根據(jù)成員的特長(zhǎng)自主選定，在Moodle平臺(tái)中填寫“課堂項(xiàng)目小組任務(wù)方案”，任務(wù)明確后，不得隨意更改個(gè)人任務(wù)。

（3）Moodle平臺(tái)中創(chuàng)客課程的建設(shè)。根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃，建設(shè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、項(xiàng)目測(cè)驗(yàn)和項(xiàng)目拓展在Moodle平臺(tái)中創(chuàng)建課程。如圖5所示為在Moodle平臺(tái)中建設(shè)的課程中一個(gè)項(xiàng)目的頁面。

2.課堂項(xiàng)目實(shí)施：引導(dǎo)學(xué)生自主探索，體驗(yàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”

一堂課的課堂情景引入非常重要，合理恰當(dāng)?shù)囊肽茏寣W(xué)生對(duì)新知識(shí)充滿興趣，能讓學(xué)生輕松過渡到新課程的學(xué)習(xí)。在“超聲波測(cè)距”這個(gè)課例中，從超聲波技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用引入新課，以“無人駕駛”視頻為例。在Moodle平臺(tái)中展示課堂項(xiàng)目?jī)?nèi)容，學(xué)生以小組為單位在Moodle平臺(tái)中根據(jù)課程建設(shè)自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐，其中包括討論項(xiàng)目的規(guī)劃、學(xué)習(xí)硬件的搭建和程序語言的設(shè)計(jì)、成品的多次測(cè)試，最后在Moodle平臺(tái)中完成微項(xiàng)目作品報(bào)告。微項(xiàng)目教學(xué)即課程項(xiàng)目的細(xì)分，通過完成現(xiàn)實(shí)中的小實(shí)例，以每節(jié)課為時(shí)間單元，重在實(shí)踐、體驗(yàn)與分享，不斷促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)與技能的遷移，從而實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”。

3.項(xiàng)目成果分享：著重培養(yǎng)合作創(chuàng)新，提升信息技術(shù)核心素養(yǎng)

項(xiàng)目成果通過解說視頻的方式分享到Moodle平臺(tái)，班內(nèi)外的學(xué)生可以通過這一網(wǎng)絡(luò)空間對(duì)作品進(jìn)行互評(píng)，教師也可參與其中點(diǎn)評(píng)。課堂中的實(shí)踐探索階段，教師發(fā)現(xiàn)好的作法或值得大家注意的地方，可以通過移動(dòng)終端直播“亮點(diǎn)”進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)評(píng)，直觀實(shí)時(shí)的點(diǎn)評(píng)對(duì)引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)更便捷、更高效。課堂總結(jié)中隨機(jī)挑選小組項(xiàng)目作品進(jìn)行直播點(diǎn)評(píng)，小組成員根據(jù)分工從項(xiàng)目規(guī)劃思路、程序設(shè)計(jì)、創(chuàng)新點(diǎn)、難題解決方法、項(xiàng)目功能實(shí)現(xiàn)情況、改進(jìn)目標(biāo)等方面逐一介紹。從參與微項(xiàng)目制作的整個(gè)過程培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)。

四、Moodle平臺(tái)支持下的創(chuàng)客教學(xué)模式思考

在保證課堂管理要素和諧有序的同時(shí)，以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為視角，以杜威的“從做中學(xué)”的教育思想、創(chuàng)新學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)學(xué)習(xí)理論等作為理論依據(jù)，筆者結(jié)合高中信息技術(shù)課堂管理的特點(diǎn)，以學(xué)生為中心，創(chuàng)建以“項(xiàng)目式教學(xué)”為課堂教學(xué)的主線，提出Moodle平臺(tái)支持下的高中信息技術(shù)創(chuàng)客課堂管理模式，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高中學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)，該模式理論融合如圖6所示。

筆者在開源硬件Arduino創(chuàng)客課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)空間下開展創(chuàng)客教學(xué)，重在挖掘網(wǎng)絡(luò)空間適合創(chuàng)客理念的功能。在保證學(xué)生實(shí)際動(dòng)手體驗(yàn)的前提下，實(shí)現(xiàn)環(huán)境模擬、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、協(xié)助分享、互動(dòng)評(píng)價(jià)等，讓學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中體驗(yàn)到做中學(xué)、學(xué)中做的創(chuàng)客教育理念，讓學(xué)生的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為作品，通過實(shí)時(shí)分享評(píng)價(jià)完善創(chuàng)意，讓作品更好地服務(wù)社會(huì)，讓學(xué)生從Mixly的模塊編程開始認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)和算法，讓程序更好地為創(chuàng)意服務(wù)。中山市實(shí)驗(yàn)中學(xué)開展的基于網(wǎng)絡(luò)空間的中學(xué)創(chuàng)客課堂教學(xué)模式，充分體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任等信息技術(shù)核心素養(yǎng)的長(zhǎng)期課程建設(shè)目標(biāo)。

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（編輯：魯利瑞）