信息師范生開(kāi)源創(chuàng)客教育的新路徑研究

王 佩，畢亞楠

（1.貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州貴陽(yáng) 550018；2.貴州師范學(xué)院大數(shù)據(jù)科學(xué)與智能工程研究院，貴州貴陽(yáng) 550018）

當(dāng)前社會(huì)中，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)層出不窮，各行各業(yè)的信息化步伐不斷加快，社會(huì)信息化程度逐漸加深，信息技術(shù)對(duì)教育的影響也日趨明顯。黨的十八大以來(lái)，黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)信息化工作愈加重視，教育信息化正在迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)，教育部在2016 年發(fā)表的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，明確提到了要積極推動(dòng)信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展，積極探索信息技術(shù)在創(chuàng)客教育等新教育模式中的應(yīng)用。創(chuàng)客教育得到了國(guó)家教育層面的大力支持，并進(jìn)入國(guó)家教育規(guī)劃中。所以在現(xiàn)階段，要把握好國(guó)家給予創(chuàng)客教育的支持，加深學(xué)生在創(chuàng)客教育中的學(xué)習(xí)深度，使學(xué)生在教育中能夠更加有效地學(xué)到知識(shí)，并從中提升創(chuàng)新能力。

在當(dāng)前的信息師范生的創(chuàng)客教育課堂中，動(dòng)手實(shí)踐是必不可少的環(huán)節(jié)。在這個(gè)過(guò)程中，教師往往會(huì)肯定以標(biāo)準(zhǔn)答案做出來(lái)的同學(xué)，而對(duì)于時(shí)間受限或知識(shí)累積不足從而導(dǎo)致失敗的學(xué)生，則會(huì)批評(píng)或忽視。在課堂中，教師過(guò)于關(guān)注課堂上學(xué)習(xí)的結(jié)果，而忽略了學(xué)生遇到的問(wèn)題，也忽略了學(xué)生在失敗中得到的經(jīng)驗(yàn)和啟發(fā)，使課堂教育效果不好，學(xué)習(xí)積極性降低，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高幫助不大。為解決這個(gè)問(wèn)題，運(yùn)用“有效失敗”法進(jìn)行創(chuàng)新，探索實(shí)現(xiàn)開(kāi)源創(chuàng)客教育的新路徑?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，將“有效失敗”運(yùn)用到信息師范生創(chuàng)客教育中，讓教師的關(guān)注點(diǎn)注重在課堂過(guò)程中，特別是讓學(xué)生從失敗中獲得成長(zhǎng)，得到經(jīng)驗(yàn)。

一、有效失敗理論

有效失敗（Preductive Failure，簡(jiǎn)稱PF）理論是由Manu Kapur提出的。該理論主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)以及解決問(wèn)題的過(guò)程中，成功的實(shí)踐并不代表就已經(jīng)把知識(shí)學(xué)習(xí)透徹，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到了困難，并且自身的知識(shí)儲(chǔ)備并不足以解決該問(wèn)題，教師也不會(huì)提供實(shí)質(zhì)性的幫助時(shí)，學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，積極使用已學(xué)過(guò)的知識(shí)去嘗試解決問(wèn)題。即使在實(shí)踐過(guò)程中肯定會(huì)有失敗，但是在失敗中，學(xué)生能夠獲得經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，并且能夠以此增加對(duì)知識(shí)的理解以及對(duì)知識(shí)應(yīng)用的靈活性，還能夠鍛煉自己的自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。相對(duì)于國(guó)外的研究，前期國(guó)內(nèi)對(duì)于“有效失敗”的運(yùn)用還是比較少的，但是近年來(lái)我國(guó)開(kāi)始逐漸注重在課堂上融入“有效失敗”理論，相關(guān)研究也開(kāi)始逐漸豐富。香港大學(xué)楊玉芹將PF 翻譯為“啟發(fā)式挫敗”，該研究將翻轉(zhuǎn)課堂與PF 理論進(jìn)行結(jié)合，為翻轉(zhuǎn)課堂、微課設(shè)計(jì)提供新的視角和模式。劉新陽(yáng)在《利用有效失敗的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)——一項(xiàng)探索性研究》中將有效失敗理論融入創(chuàng)客教育中，還提出了創(chuàng)客教育在實(shí)踐中的建議。郭婧遠(yuǎn)在《創(chuàng)客教育中利用有效失敗促進(jìn)學(xué)習(xí)的研究》一文中，將有效失敗應(yīng)用到創(chuàng)客教育中。對(duì)于“有效失敗”理論運(yùn)用創(chuàng)客課堂中的研究，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完整的理論體系，本文將會(huì)對(duì)“有效失敗”理論應(yīng)用到信息師范生創(chuàng)客教育進(jìn)行深入研究。

二、“有效失敗”理論在創(chuàng)客型信息師范生教育中的課程設(shè)計(jì)

在創(chuàng)客教育的課程中加入“有效失敗”理論進(jìn)行相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)。根據(jù)該理論的特點(diǎn)進(jìn)行課程理論安排，通過(guò)問(wèn)題情境的設(shè)計(jì)，教師提供恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)支持，學(xué)生們將自主解決問(wèn)題。本文采用單片機(jī)學(xué)習(xí)操作進(jìn)行課程的實(shí)際研究，在信息師范生研究單片機(jī)的課程中，加入有效失敗理論來(lái)達(dá)到課程設(shè)計(jì)目的。然后經(jīng)過(guò)多次的研究改善，將很大程度上提高學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力以及創(chuàng)新能力，從而將課程設(shè)計(jì)優(yōu)化到最佳效果?；凇坝行　钡恼n程設(shè)計(jì)模型如圖1 所示。

圖1 基于“有效失敗”的課程設(shè)計(jì)模型

從該設(shè)計(jì)模型中可以看出，首先基于原有的設(shè)計(jì)方案，將“有效失敗”理論加入其中，設(shè)計(jì)出一個(gè)新的方案，新方案具有開(kāi)放性，多種解決方法和唯一標(biāo)準(zhǔn)答案。根據(jù)該方案進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐研究，通過(guò)學(xué)生和教師在課程實(shí)踐后的效果評(píng)價(jià)，進(jìn)一步將課程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改完善，重點(diǎn)關(guān)注與標(biāo)準(zhǔn)答案不一致的失敗例子，通過(guò)不斷的修改和完善后，得到最佳課程設(shè)計(jì)方案。

三、“有效失敗”法在創(chuàng)客型信息師范生教育中的實(shí)踐

（一）課程實(shí)踐

首先根據(jù)課程的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的課程實(shí)踐規(guī)劃。本文選擇單片機(jī)的學(xué)習(xí)實(shí)踐作為課程的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。課程實(shí)踐規(guī)劃如圖2 所示。

圖2 課程實(shí)踐規(guī)劃

根據(jù)課程實(shí)踐規(guī)劃，可以分為實(shí)驗(yàn)班和普通班兩個(gè)班進(jìn)行實(shí)踐。兩個(gè)班的基本配置相同，但是在實(shí)驗(yàn)班里使用“有效失敗”的創(chuàng)客型教育模式，普通班進(jìn)行普通的教學(xué)模式。分別給兩個(gè)班級(jí)的同學(xué)教授相同的知識(shí)，布置相同的任務(wù)，都是基于單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)分別為三個(gè)實(shí)驗(yàn)，在不同階段讓學(xué)生依次完成實(shí)驗(yàn)。并在實(shí)踐階段分時(shí)間段進(jìn)行幾次考核和調(diào)研。通過(guò)對(duì)比兩個(gè)班的調(diào)研結(jié)果與考核成績(jī)，得到初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

在實(shí)驗(yàn)班的教學(xué)中，首先教師先將關(guān)于單片機(jī)的知識(shí)脈絡(luò)和基礎(chǔ)概念教給學(xué)生，讓學(xué)生建立基本的知識(shí)體系。經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)的訓(xùn)練后，再布置開(kāi)放性訓(xùn)練任務(wù)讓學(xué)生分組進(jìn)行自主課程方案設(shè)計(jì)。在此過(guò)程中學(xué)生自主進(jìn)行探索，完全是靠團(tuán)隊(duì)合作來(lái)處理問(wèn)題，并最終實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)。在最后成果驗(yàn)收時(shí)，不僅把學(xué)生的設(shè)計(jì)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)答案對(duì)比，還與其他組的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比，著重關(guān)注失敗的設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生們對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)討論，從而自主發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，來(lái)達(dá)到提升知識(shí)運(yùn)用靈活性的效果。在整個(gè)過(guò)程中，教師隨時(shí)關(guān)注學(xué)生們的研究進(jìn)展，并根據(jù)學(xué)生的需要，進(jìn)行知識(shí)的補(bǔ)充，作出引導(dǎo)。但重點(diǎn)還是在于學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并從失敗中得到啟發(fā)和經(jīng)驗(yàn)。在這期間還會(huì)根據(jù)兩個(gè)班反饋的問(wèn)題進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使得效果更好。在課程結(jié)束后，對(duì)學(xué)生和教師進(jìn)行調(diào)查以及對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)與普通班級(jí)進(jìn)行比較來(lái)檢驗(yàn)課程設(shè)計(jì)效果。若是學(xué)生的知識(shí)遷移能力相比較于普通學(xué)生要強(qiáng)，就證明學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解和對(duì)概念的掌握更加深入，也側(cè)面證明了教學(xué)效果。根據(jù)不同的教學(xué)效果，及時(shí)對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，對(duì)問(wèn)題情境的結(jié)構(gòu)化進(jìn)行適當(dāng)改動(dòng)。通過(guò)了解學(xué)生在課程中的知識(shí)積累情況、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力，不僅能夠不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)而得到最佳課程方案，還能夠深入研究“有效失敗”理論在創(chuàng)客型信息師范生教育培養(yǎng)中的優(yōu)勢(shì)。

（二）實(shí)踐數(shù)據(jù)分析

通過(guò)對(duì)比普通班和實(shí)驗(yàn)班的課程設(shè)計(jì)的成功率和創(chuàng)新度，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。下圖是實(shí)驗(yàn)班與普通班的成功率對(duì)比圖。

圖3 成功率對(duì)比圖

根據(jù)對(duì)比圖的數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)班的課程設(shè)計(jì)成功率比普通班要高出不少，并且根據(jù)不斷練習(xí)，成功率還在不斷的上升。實(shí)驗(yàn)班的師范生通過(guò)“有效失敗”的創(chuàng)客型師范生教育，從自己的設(shè)計(jì)中明確地發(fā)現(xiàn)了自己存在的問(wèn)題，然后將問(wèn)題通過(guò)教師提點(diǎn)和團(tuán)隊(duì)合作將其解決。在之后的實(shí)驗(yàn)中將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用更加靈活，課程設(shè)計(jì)的成功率就會(huì)大大提高。而普通班的師范生沒(méi)有對(duì)自己的問(wèn)題進(jìn)行鉆研和打磨，導(dǎo)致很多問(wèn)題沒(méi)有徹底解決，所以在之后的實(shí)驗(yàn)中同樣的錯(cuò)誤就會(huì)重復(fù)發(fā)生，因而成功率就不高。從教師的反映中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在操作的過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，普通班的學(xué)生就會(huì)去直接找教師解決，不會(huì)主動(dòng)去進(jìn)行思考；而實(shí)驗(yàn)班的同學(xué)會(huì)自己主動(dòng)進(jìn)行問(wèn)題的討論和鉆研，直到遇到真的無(wú)法解決的問(wèn)題才會(huì)去請(qǐng)教教師。實(shí)驗(yàn)班同學(xué)的問(wèn)題幾乎百分之九十都是團(tuán)隊(duì)合作解決。去請(qǐng)教教師也只是去學(xué)習(xí)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，而不是直接問(wèn)正確方法是什么。所以實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)會(huì)更為扎實(shí)，知識(shí)運(yùn)用也更加靈活，課程設(shè)計(jì)的成功率會(huì)比普通班高很多。

在課程的創(chuàng)新度方面，兩個(gè)班的對(duì)比也是非常的明顯。下圖是實(shí)驗(yàn)班與普通班創(chuàng)新度對(duì)比。

圖4 創(chuàng)新度對(duì)比圖

從對(duì)比圖上來(lái)分析，實(shí)驗(yàn)班的小組對(duì)于題目的理解更為透徹，提出的解決方法更多。實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生通過(guò)“有效失敗”的創(chuàng)客型信息師范生教育，其研究問(wèn)題的方法更加多樣化，對(duì)問(wèn)題的思考更加的透徹，于是能從過(guò)往的失敗中得到更多的啟發(fā)，創(chuàng)新能力得到逐步提高，所提出的方案也會(huì)越來(lái)越多。而普通班的學(xué)生過(guò)于死板，沒(méi)有積極主動(dòng)地去探索問(wèn)題，只是在教師的教導(dǎo)下一步一步地完成任務(wù)，學(xué)習(xí)的積極性也不高。導(dǎo)致提出的方案沒(méi)有新意。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，普通班的學(xué)習(xí)氛圍明顯比實(shí)驗(yàn)班差。學(xué)生們過(guò)于依賴教師的幫助，教師在幫助其他同學(xué)時(shí)，有問(wèn)題的學(xué)生就會(huì)變得無(wú)所事事，不會(huì)積極主動(dòng)地去尋找問(wèn)題的解決方法，而是等到教師過(guò)來(lái)幫助解決問(wèn)題時(shí)，才會(huì)重新動(dòng)起來(lái)。而實(shí)驗(yàn)班的氛圍就會(huì)明顯好很多，教師會(huì)讓同學(xué)們積極思考問(wèn)題，學(xué)生們不會(huì)過(guò)于依賴教師，而是自主去解決問(wèn)題。學(xué)生們互相檢查發(fā)現(xiàn)各自的問(wèn)題，然后根據(jù)問(wèn)題，去查閱相關(guān)資料，進(jìn)行各種各樣的嘗試，最后得到解決方法。實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生并不怕遇到問(wèn)題，也并不害怕失敗。反而喜歡通過(guò)失敗汲取經(jīng)驗(yàn)，一步一步地更新自己的方案，從中獲得越來(lái)越多的經(jīng)驗(yàn)方法。并且實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生知識(shí)遷移能力會(huì)更強(qiáng)一些，對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用更加的靈活與透徹。

（三）實(shí)踐結(jié)果

通過(guò)以上的實(shí)驗(yàn)分析可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將“有效失敗”法融入信息師范生的教育中去，課堂上學(xué)生們的積極性與活躍度大大提高。在實(shí)踐方面，學(xué)生們?cè)趯?duì)于知識(shí)的理解和運(yùn)用方面得到了很大的提高，在剛開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)錯(cuò)誤較多，但是經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)的鍛煉和打磨，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力變得更強(qiáng)。在之后的調(diào)研中，還發(fā)現(xiàn)學(xué)生們其實(shí)很喜歡自主進(jìn)行探索，并不喜歡只有教師講解問(wèn)題，習(xí)慣了自己去思考并實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)班里學(xué)生們得到了更多的自主探索時(shí)間，不只拘泥于教師的講解，而是自己動(dòng)腦思考，創(chuàng)新能力得到了非常大的提升，能夠更加全面的思考。

本文從教師教學(xué)實(shí)踐的角度和信息師范生創(chuàng)客教育方面對(duì)利用“有效失敗”的課程設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了深度研究。該教學(xué)模式的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，可以說(shuō)明學(xué)生能夠更自主地去思考問(wèn)題，解決問(wèn)題，對(duì)知識(shí)的理解更加深入和靈活。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)有效失敗學(xué)習(xí)更多知識(shí)，具有深刻的體驗(yàn)，積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)不斷從失敗中獲取的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到增強(qiáng)，提出的解決方案增多，增強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的遷移能力和創(chuàng)新能力。

本文的開(kāi)源創(chuàng)客教育的新路徑研究，通過(guò)對(duì)課程進(jìn)行多次迭代設(shè)計(jì)，能夠最大限度地把學(xué)生已有知識(shí)與能力相匹配，達(dá)到提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

在當(dāng)今信息化高度普及的時(shí)代，研究創(chuàng)客教育對(duì)信息師范生的培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)的意義，本文從教師教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐的角度對(duì)教學(xué)課程設(shè)計(jì)問(wèn)題作深入研究，運(yùn)用“有效失敗”法進(jìn)行改革創(chuàng)新，探索如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)源創(chuàng)客教育的新路徑，具有普適價(jià)值。