項目式教學(xué)背景下提升硬件教學(xué)有效性方法的探究

郭蓉

摘要：教育信息化為硬件教學(xué)進入課堂提供了機會，但在硬件教學(xué)中，依然存在很多問題。本文在探討項目式教學(xué)背景下硬件教學(xué)常見問題的同時，從教師采用的教學(xué)手段、課堂管理方式以及對學(xué)生的動手能力的培養(yǎng)這幾方面進行了實踐反思，以期進一步提升課堂上硬件教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：項目式教學(xué);硬件教學(xué);教學(xué)有效性

中圖分類號：G434? 文獻標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）05-0036-03

● 影響課堂教學(xué)效果的問題

隨著教育信息化的推進，各學(xué)校根據(jù)教學(xué)需要，配置了大量的硬件資源，以鼓勵教師在課堂教學(xué)、學(xué)生社團等環(huán)境下提升教學(xué)效率，促進學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。隨著筆者所在學(xué)校STEM專用教室及設(shè)備的建成和到位，筆者開始嘗試將硬件的使用融入項目式教學(xué)中，并在常規(guī)的信息技術(shù)課堂中普及推廣。但在硬件投入大班課堂教學(xué)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)了一些影響課堂教學(xué)效果的問題。

1.硬件管理煩瑣，使用易出問題

①學(xué)生機軟件不兼容。教師在測試硬件時，常常會在教師機端進行測試，但往往忽略了教師機一般無需安裝自動還原系統(tǒng)，軟件可以自動更新，而學(xué)生機則因安裝了自動還原系統(tǒng)而無法自動更新軟件。加之學(xué)生機數(shù)量較多，使用年限較長，計算機狀態(tài)也容易被忽視。

②硬件故障。在連接硬件時，有些硬件本身會出現(xiàn)故障，除了主要器械，相關(guān)配件“拖后腿”的現(xiàn)象也時有發(fā)生。筆者曾在使用3D打印筆時，發(fā)現(xiàn)某一位學(xué)生的打印筆始終不能使用，這一現(xiàn)象最后在更換了連接線后得到了解決，但在確定是連接線故障之前，排查問題也耗費了不少時間。

③設(shè)備使用損壞。在班級授課過程中，硬件設(shè)備通常在每節(jié)課后由教師收回循環(huán)使用，每一套設(shè)備的使用率都較高，使用過程中必然會導(dǎo)致設(shè)備的損壞。并且因為數(shù)量較多，損壞后的設(shè)備教師無法在第一時間進行更換或維修。

2.學(xué)生在聽課過程中易被分散注意力

小學(xué)生的注意力容易被分散，在接觸硬件后，聽課效率更是大打折扣。機房環(huán)境本就足以調(diào)動學(xué)生的興趣，當(dāng)拿到硬件后，一根線、一個按鈕，都會成為他們專注把玩的對象，此時進行教學(xué)，稍有放松，學(xué)生的注意力就會被分散。

3.動手操作能力的差異影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果

涉及硬件的學(xué)習(xí)，除了需要學(xué)生具備一定的思維能力，很大程度上也要求學(xué)生具備相應(yīng)的觀察力和動手能力。例如，有些學(xué)生思維敏捷，但在觀察線路連接時缺乏準(zhǔn)確性，在面對機械時，缺乏適當(dāng)?shù)牟僮骱蛨?zhí)行能力，這就使他們的課堂學(xué)習(xí)效果受到了制約。

● 項目式教學(xué)下課堂教學(xué)有效性的理論啟示

項目式教學(xué)指在教師的指導(dǎo)下，將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理。其主要特征是以項目為主線，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)。在這樣的背景下進行硬件的教學(xué)，教師也可以秉持“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的中心原則。盡管硬件教學(xué)的課堂與之前純軟件學(xué)習(xí)的課堂有所差異，但教師應(yīng)摒棄一步一步領(lǐng)著學(xué)生完成任務(wù)的思路，在適當(dāng)?shù)臅r候要放手讓學(xué)生進行探索。基于這一背景，在硬件教學(xué)的情境下，課堂的有效性應(yīng)當(dāng)包含以下一些特征。

1.學(xué)生能夠掌握基本技能和知識，完成硬件設(shè)備的正確連接和搭建

在使用硬件教學(xué)后，課堂教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生對理解性知識的掌握，幫助學(xué)生用自己的方式描述簡單的硬件原理，還要加強對學(xué)生技能的關(guān)注，保證學(xué)生在完成課堂學(xué)習(xí)后，對硬件能準(zhǔn)確連接，并且掌握常識性連接技巧。

例如，Microbit主板為了接通電源，需要學(xué)生連上外接電池組件，借此機會，教師可以幫助學(xué)生認識電池正負極及其標(biāo)記，通過對比正確和錯誤的連接方式讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，以便學(xué)生可以將學(xué)到的知識遷移到其他場景中。

2.學(xué)生能夠?qū)ψ约旱娜蝿?wù)進行正確的物化，即建立軟件平臺和硬件終端的準(zhǔn)確聯(lián)系

學(xué)生在電腦端搭建的程序其運行結(jié)果只能在電腦端預(yù)測或觀察，而連接實物后是否能達到預(yù)期效果則需要多次調(diào)試。由于設(shè)備靈敏度的差異，教師即使在課堂上給定數(shù)據(jù)，學(xué)生操作時也可能出現(xiàn)差別，因此根據(jù)現(xiàn)象準(zhǔn)確查找對應(yīng)參數(shù)并進行合適的數(shù)據(jù)設(shè)置是學(xué)生在硬件學(xué)習(xí)過程中必須掌握的技能之一。除此之外，讓學(xué)生能夠排查硬件的一些基本問題，也應(yīng)當(dāng)成為硬件教學(xué)的目標(biāo)之一，借此讓學(xué)生真正掌握使用硬件的常備技能。

3.學(xué)生能夠在教師講授的基礎(chǔ)上，圍繞對應(yīng)項目和任務(wù)做出相應(yīng)改良

項目式教學(xué)在確立項目主題后進入研究階段，研究的過程是一個開放、機動的過程。雖然教師引導(dǎo)學(xué)生朝著大方向進行學(xué)習(xí)，但很多細節(jié)和創(chuàng)新部分是需要依靠學(xué)生自己處理和發(fā)掘的。師生的預(yù)設(shè)在實踐中肯定會遇到很多問題，包括所觀察到的生活現(xiàn)象也有很多改良的余地，因此，有效的課堂就是學(xué)生能夠結(jié)合硬件，實現(xiàn)問題創(chuàng)新式的解決。

● 方法實踐及反思

1.結(jié)合多種教學(xué)手段，完成硬件連接的基礎(chǔ)知識和技能普及

基于硬件環(huán)境的課堂教學(xué)，對硬件連接基礎(chǔ)知識和技能的教學(xué)是必不可少的。但由于課堂教學(xué)很長一段時間都是在為軟件環(huán)境下的教學(xué)服務(wù)，因而師生都不太習(xí)慣使用硬件進行教與學(xué)。同時由于課堂教學(xué)人數(shù)較多，教師無法在課堂中做到一對一地講解，這就需要借助多種教學(xué)工具和手段。

筆者在第一次嘗試教授學(xué)生連接掌控板和電腦的方法時，首先采用快拍儀進行演示。但由于快拍儀放置在講臺桌面上，數(shù)據(jù)線長度有限，所以在連接電腦USB接口的一端筆者只能用語言描述如何將數(shù)據(jù)線插入接口。可由于數(shù)據(jù)線連接電腦端的接口設(shè)計得非常扁平，正反都能插入，所以有許多學(xué)生忽略了筆者的提示，導(dǎo)致插反數(shù)據(jù)線而無法連接到設(shè)備。吸取了這個教訓(xùn)后，筆者將整個硬件連接的過程拍成了微視頻，利用微視頻來演示，并且讓學(xué)生在動手前觀看至少兩遍（第一遍邊講邊播放，第二遍完整播放），這樣一來，數(shù)據(jù)線連接的正確率大大提升。

此外，由于硬件連接時常會因為接觸不良而出現(xiàn)連接失敗的情況，一旦有問題，教師逐個幫助學(xué)生解決會很費時間，因此，筆者將常見的故障和排查方法列出，作為板書保留在黑板上，每節(jié)課都如此，幾節(jié)課下來，學(xué)生們都逐漸學(xué)會有問題先自己嘗試排查解決。這不僅大大提升了課堂的效率，還有效提高了學(xué)生的主動性，幫助學(xué)生以小主人的身份管理他們的學(xué)習(xí)工具。

2.課堂管理中把握教師干預(yù)時機，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率

項目式教學(xué)雖然淡化了教師在某些方面的重要性，但是在課堂管理中教師的地位仍然很重要。組織管理好課堂是有效教學(xué)的重要前提。使用硬件容易引起學(xué)生的興趣，但也容易導(dǎo)致學(xué)生偏離學(xué)習(xí)主題，因此教師要關(guān)注課堂干預(yù)的方式與時機。

首先，對學(xué)生學(xué)習(xí)的干預(yù)，教師要注意把握學(xué)生使用硬件的時機。相對于學(xué)習(xí)硬件相關(guān)的技能，學(xué)習(xí)相關(guān)知識和原理會顯得比較枯燥，尤其是需要教師講授的部分。如果將學(xué)習(xí)知識放在硬件體驗之后，學(xué)生的傾聽率會大打折扣，他們可能會關(guān)注手中的硬件是否有趣，或是沉浸在自己的疑問與困惑中。因此，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，筆者認為，如果不是探究性的任務(wù)，應(yīng)當(dāng)先講解再動手。而面對探究性知識，也應(yīng)當(dāng)做到提前講清注意事項，事先做好鋪墊。一旦學(xué)生開始動手操作，教師就應(yīng)當(dāng)盡量避免全班講解問題。

其次，教師應(yīng)當(dāng)注意布置容易引起學(xué)生興奮的任務(wù)的時機。例如，在學(xué)習(xí)掌控板的過程中，筆者嘗試在兩個班對比了“屏幕顯示—LED燈—聲音”以及“屏幕顯示—聲音—LED燈”這兩種授課順序，前者的效率明顯優(yōu)于后者，因為蜂鳴器一旦發(fā)出聲音，學(xué)生的興奮點就集中到了聲音上，此時蜂鳴器的聲音加上學(xué)生的討論聲就嚴重干擾了教師的講授。可見任務(wù)的布置時機也是相當(dāng)重要的。

3.關(guān)注縱向培養(yǎng)，將動手能力的培養(yǎng)過程貫穿學(xué)生整個學(xué)習(xí)生涯

盡管學(xué)生的動手能力可能在某一段時期內(nèi)會限制學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但這只是暫時的。能力的提升是一個過程，信息技術(shù)課的學(xué)習(xí)也是一段持續(xù)的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生的起點雖然參差不齊，但是在學(xué)習(xí)的過程中循序漸進，逐步加大技能難度，還是可以幫助很多動手能力差的學(xué)生取得進步的。例如，如果直接讓六年級的學(xué)生使用自動切割機制作作品，有可能會導(dǎo)致作品出現(xiàn)誤差大、失誤多的情況，但如果從一年級開始，讓學(xué)生從折紙起步練習(xí)動手能力，再慢慢增加剪刀工具、測量工具，到基本的木工工具，再過渡到機械類工具，學(xué)生的動手能力將會逐步得到提升。

筆者所在學(xué)校的STEM研究主題是“智能交通”。對于低年級的學(xué)生，鼓勵他們以紙、剪刀、膠水、透明膠等為主要制作原料和工具;等學(xué)生到了中年級，則鼓勵他們用3D打印筆、小木棒、熱熔膠等作為原料工具;而學(xué)生到了高年級，就開始引導(dǎo)他們接觸電路、傳感器，并使用一些機械工具。所以，由易到難，縱向培養(yǎng)，將會成為提升學(xué)生動手能力、提高課堂效率的有效方法。

綜上所述，硬件教學(xué)過程中雖然存在一些問題與困難，但是隨著各種教學(xué)實踐和經(jīng)驗的積累，這些難題將會被逐一攻克，屆時，硬件教學(xué)的普及度一定會大大提高。

參考文獻：

[1]黃浩婷.學(xué)案教學(xué)在小學(xué)創(chuàng)客教育硬件教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育信息技術(shù)，2018（07-08）：23-25.

[2]司磊.關(guān)于小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)有效性的思考[J].中華少年，2020（09）：38-41.

[3]鄭克度，宛平，王佑鎂.掌控板支持的STEAM項目式學(xué)習(xí)設(shè)計[J].中國信息技術(shù)教育，2019（23）：35-38.

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