項目式學習模式下的比特實驗室有效教學策略研究

桑玉平

摘要：筆者針對比特實驗室創新課堂實踐和調研中發現的主要問題，探索出以下教學策略：以項目式學習為活動組織形式，提高活動效率；以科技創新題材為活動主題，促使學生深入開展專題研究；結合科技創新競賽活動，發現科技創新型人才，促進比特創新課堂活動向更高層次發展；與校外機構合作，為學生提供專業指導；建立創新人才信息庫，成立科技活動社團，利用網絡實現互動輔導。

關鍵詞：比特實驗室；科技創新活動；項目式學習；科技創新競賽；有效教學

比特實驗室（BIT@DIY實驗室）旨在為孩子提供了一個自我發展的空間，通過鍛煉學生的創新思維和動手能力，增強學生的學習自覺性和熱情，全面提高學生成為創新人才的素質。比特實驗室目前已在全國多所學校推廣，數字化的實驗、積木化的教學、游戲化的過程、個性化的作業和整合化的展示是其魅力所在。江蘇省錫山高級中學實驗學校（以下簡稱省錫中實驗學校）籌建的比特創新實驗室已于2012年3月正式投入使用，以勞技課的形式在初一年級開設比特實驗室創新課堂。為進一步發揮比特實驗室在培養創新能力方面的獨特資源優勢，并逐步形成具有長期指導意義的學程設計，我們對課程實施情況進行了系統調研，發現了以下幾個主要問題：

問題1 課時安排難以協調。受場地、器材和班級數量的限制，按2課時/周排課，每周只能排2個班級上課，一個完整的學程單元6課時需連續上三周。課位勢必會與其他課程沖突，教學進度也難以統一，會在一定程度上影響正常的教學秩序。

問題2 課程開發缺乏必要支撐。由于沒有具體的教材，缺乏相關的理論知識，技能上也只是簡單的電子組裝和3D造型拼裝，教師課程開發的科學性和教學實踐的有效性均缺少必要的保障。

問題3 內容和形式相對單一。倒走的時鐘、能聽會說的溫度計、紅外感應留言機等不同課題在教學組織形式上采用相同的活動流程，即“故事與實驗—設計與制作—演講與作文及自我評價”。從學生的角度來說，6課時內只能匆匆完成任務，無法深入探究，創新活動僅僅停留在想象力層面，創新思維沒有得到系統化的訓練和發展。

問題4 學生合作意識淡薄。在活動中有很多小組出現了各做各的，組員意見無法統一調和的現象，或者只有個別學生在做，其余的無事可做，或者出現幾個人搶器材的現象，真是合作未成，矛盾迭起。

鑒于實踐中暴露出的以上問題，在與開設比特實驗室的兄弟學校交流時我們得知，大多學校已不再開設這門課程，或僅僅作為活動社團的形式開展，甚至只是一個僅供參觀的門面場所。

迷霧重重，路在何方？只有改變教學策略，才能適應學校的教學常規需求，并提高比特實驗室創新課堂的效率。基于以上認識，筆者參與了江蘇省教育科學“十二五”規劃課題“基于項目式學習的初中綜合實踐課程開發的實踐研究”的子課題“項目式教學的比特實驗室創新課堂有效策略的研究”的研究。研究表明，只有借助于比特實驗室的資源平臺，以科技創新為活動主旨，以項目式學習為活動形式，才能全面提升學生的綜合素養和創新能力。以下是我通過實踐探索出的幾種教學策略，現闡述如下。

一、以項目式學習為活動組織形式，提高活動效率

項目式學習（Projict Based Learning，PBL）是通過一系列任務的完成，通過達成項目目標來發展學生的綜合能力。巴克教育研究所將其定義為一套系統的教學方法，是對復雜、真實問題的探究過程，也是精心設計項目作品、規劃和實施項目任務的過程，在這個過程中，學生能夠掌握所需要的知識和技能。

針對比特實驗室創新課堂原來活動模式的弊端，結合學校本學期采取每周一課的實際排課方式，我決定采取項目式學習的活動模式，來解決課時松散導致活動效率低下的問題。在試行一學期的項目式學習后，我發現項目式學習有如下優點：

首先，采用項目式學習，學生根據任務解決問題，自主分工，各司其職，極大地提高了活動效率。項目式學習要求在活動伊始，學生小組就可根據內容任務以及流程制定計劃，同時可根據成員的個性特點、技能水平和學習風格的不同合理分配任務，確保組員都能參與活動。由于活動任務明確，學生在實際的活動過程中會根據自己的情況對一些活動內容、活動進度進行調整，確保活動的效率。例如，有的學生會利用周末自己在家里上網查找資料，開展調查訪問等活動，課堂上小組活動的主要任務是檢查督促各個成員的活動進度。如此一來，既提高了學生參與度，又解決了課時不連續、不充裕的問題。學生既分工又合作，大大提高了活動效率。

其次，項目式學習是實現科技創新活動的有效載體。根據我國九年制義務教育的必修課程《勞動與技術教育》的基本理念，項目式學習提倡學生能通過系列性的項目學習活動獲得材料認識、操作技能等方面的知識和能力的發展，并通過項目活動引導學生進行設計、評價以及作品宣傳等活動。比特實驗室作為培養創新人才的科技活動基地，組織學生進行有效的科技創新活動是其基本任務。本學期筆者以物聯網傳感技術作為項目主題，開展了多種形式的活動，形成系統化的綜合主題活動；重新設計生成綜合主題類的系列活動，主要設計方案如圖1所示。

通過這種綜合性的系列活動，學生的綜合素質得到了全面提高，尤其是學生的自我管理能力和團隊合作能力都得到了顯著提高，創新能力也得到有效的培養和訓練。活動結束后，在問卷式的自我評價表中，93%以上的學生表示對活動感興趣， 83.7%的學生認為活動對自己的能力培養有幫助，自己的各項綜合能力都有一定程度的提高，有35%的學生認為收獲較大，在知識、技能、價值觀等多方面都有收獲。

二、結合各類科技創新競賽活動，發現創新型人才，不斷促進能力提高

創新能力是民族進步的靈魂、經濟競爭的核心；當今社會的競爭，就是創新型人才的競爭。創新能力不是與生俱來的，它實際上是一種思維習慣，是可以通過訓練不斷提高的。胡錦濤同志說：“要堅持在創新實踐中發現人才，在創新活動中培育人才，在創新事業中凝聚人才。”因此開展形式多樣的創新競賽活動是發現人才、培養人才的有效途徑。

通過參加各級各類的競賽活動，能迅速提升學生的創新能力，促使學生對活動產生持久的興趣。例如，省錫中實驗學校學生在第十二屆江蘇省青少年電子技師認定活動的物聯網傳感電子創新設計項目中，有6名學生獲一等獎，6名學生獲二等獎，學校獲團體一等獎。此類競賽重在考查創意，而非創新能力。全國青少年科技創新競賽則更貼近創造性活動，學生的作品必須是小發明或小革新。初一（7）班的H同學的小發明“防滴水雨傘”在首屆無錫市青少年科技創新競賽中脫穎而出，被選送參加第二十四屆江蘇省青少年科技創新競賽。另外，為發現培養更多的科技創新人才，學校與無錫愛睿芯電子有限公司還合作開展了“比特小博士發明月”活動。目前已經收集了100多份發明設計的創意，其中一部分已交給公司聘請的律師申報發明專利。

通過科技創新競賽活動，學生的科技創新素養有了顯著提高，一批科技創新的愛好者涌現出來，把他們轉變為科技后備力量就是接下來我們要完成的任務。

三、與校外機構合作，注入新鮮的科技力量，為學生創新活動提供專業指導

倘若學生的創新發明僅僅停留在創意上，那么他們很快就會失去熱情和興趣，很多創新型人才就會因此埋沒。要把這些學生轉變為創新型的后備力量，需要專業輔導老師的有力支持。一方面，我們在校內從各學科抽調科技骨干教師充任輔導老師；另一方面，與無錫愛睿芯電子有限公司合作，聘用他們公司的工程師長期擔任學生的課外輔導老師，指導他們開展科技實踐活動。

在校外機構專業科技力量的指導下，學生在比特創新活動過程中的創意設計一步步走向實踐開發層面。例如，初一（14）班的S同學，這學期以來已經設計了至少有4～5個發明創意，雖然這些發明設計比較稚嫩，尤其在理論上存在許多缺陷，在技術上也難以實現，但他的繪圖能力強，并能以簡明扼要的文字說明來表達作品設計的意圖，目前他所需要的正是專業指導。又如，在“比特小博士發明創造月”中，初一（17）班的W同學設計的雨天用防濕褲管、H同學設計的消防報警系統、初一（2）班的Z同學設計的病人專用馬桶等通過多次改進，目前已基本成型，準備投入應用測試。

圖2分別為兩位同學設計的雨天防濕褲管和可移動式患者智能馬桶的作品設計示意圖。

四、建立創新人才信息庫，成立科技活動社團，利用網絡實現互動輔導

科技創新活動的最終目的是發現和培養科技創新人才。學校以比特實驗室為科技創新平臺，開展了一系列創新活動，對活動中涌現出來的科技創新人才進行有計劃的培養，不斷提高其動手實踐能力和創新素養。為便于掌握創新活動進展情況和同步進行溝通輔導，我建立了創新人才信息庫，錄入科技愛好者的基本信息（包括班級，姓名，性別，科技創新的項、內容，聯系方式等）。還建立了科技創新的QQ群，定期組織在線專題交流和輔導。

例如，初一（17）班的W同學在科技創新發明活動中遞交了“雨水收集和循環系統”的設計稿。雖項目龐大，可操作性不強，但環保方面的創意不錯。我把這份設計稿存入信息庫，溝通后發現他父親有一個朋友是專門搞建筑施工的。我指導他采訪一下這位朋友，咨詢方案的可行性。反饋得知，曾經已有人嘗試過屋頂雨水的循環利用，但不太可行，意欲放棄。我建議他把這個科技創新發明項目改為科技實踐活動。這些學生是創新發明的潛力股，只要引導得當，都是未來優秀的科技創新人才。

圍繞以上策略的實踐，我們逐步形成了比特實驗室學程設計綱要。需要特別指出的是，這些策略是內在統一的：項目式學習是單位活動的組織形式，科技題材中問題解決是活動的主題，創新科技競賽是課堂的能力延伸，校外機構的專業指導和成立科技社團是將創新活動往縱深方向推進的助推器。