基于UBD模式的初中創客課程教學設計研究
——以倒車雷達的設計與制作為例

鄭曉英 丁雪寧 孔晶 陳維新 郭海寧

（1.佛山科學技術學院人文與教育學院，廣東 佛山 528225；2.佛山市禪城區南莊鎮第三中學，廣東 佛山 528061）

一、引言

我國的課程教學目標經歷了雙基、三維目標再到學科核心素養的轉變，這與我國時代發展對人才培養要求相契合，社會是一個綜合體，對人才的要求也在不斷提高，社會人才不僅要具備知識與技能，此外學會做人與做事，也是社會的必修課。有相關研究表明，目前在創客課程教學過程中，存在重技術導向，教師滿堂灌輸知識點的情況，[1]在這一過程中學生缺乏思考，主體性與積極性被削弱，學習效果大打折扣，不利于創客課程實施目標與理念的達成。UBD 模式圍繞學科大概念開展學科教學設計，促進學生達成對知識的真正理解，有助于改變當前灌輸式教學、活動導向式教學的現狀，在提倡素養教育的背景下，UBD 模式已成為各學科研究的熱點話題。本研究在對UBD 模式進行概念闡釋和適用性分析的基礎上，借助逆向教學設計三階段框架，結合創客課程的特點，構建了初中創客課程教學活動案例，為創新創客教學模式提供新思路。

二、UBD模式與創客課程

UBD 模式的全稱是（Understanding by Design）理解為先的教學設計模式，是由當代美國教育改革專家格蘭特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麥克泰（Jay McTighe）提出來的。UBD 模式是基于結果導向的逆向教學設計，這里的逆向主要是指課程設計環節的逆向，在學生的培養目標基礎上進行課程活動的設計，主要圍繞預期結果、評估階段、學習計劃三個階段開展教學活動設計，以“實現有意義的學習，促進學生真正理解”為目標。[2]

創客課程是承載創客教育理念的載體，依據創客課程的表現形態，一般將創客課程劃分為廣義與狹義的概念，廣義上的創客課程主要是指培育創客素養的各類課程，主要包括電子創意類課程，此外手工課程、陶藝、繪畫等藝術類的創意課程也屬于創客課程的范疇；而狹義的創客課程特指技術含量高的，如Scratch、Mixly、Arduino 等具備數字技術應用特征的電子創意類課程。[3]綜上所述，創客課程是一門培養創新人才的綜合性課程，本研究中的創客課程主要是指Arduino 軟件和Mixly 軟件相結合的狹義創客課程。

三、UBD模式在創客課程中的適用性分析

（一）以問題解決為導向

提升學生對問題解決的能力是創客課程倡導的目標之一，2022 年頒布的信息科技課程標準中有關課程總目標部分明確提出通過課程學習，初步達成解決問題的能力，具備發展計算思維，能夠有意識地總結解決問題的方法，并將其遷移到其他問題求解當中。[4]而UBD 模式的目標——實現有意義的學習，促進學生真正理解，也與問題解決有緊密的關系，問題解決是檢驗學生是否實現真正理解，有意義學習的一種手段。在創客課程中，學生有機會將課堂中學到的知識和技能應用到現實世界的問題中，鼓勵學生深入學習，并通過解決實際問題來增強學習的意義。

（二）以學習者為中心

UBD 模式的三個階段都是以學習者為中心開展的，充分保證了學生在學習過程中的主體地位，有利于學生對知識的主動加工和意義建構。創客課程一直以來尤為關注學生創意和想象力的實現，UBD 模式契合創客課程的培養目標，強調從學習目標出發，通過反向設計課程活動使得教學不再圍繞教材內容進行，而是緊緊圍繞學生的需求進行，從而避免了教學內容的直線灌輸，為創客課程的發展和學生思維與能力的提升創造條件和可能。

四、基于UBD模式的初中創客課程教學設計

（一）制定目標

與傳統的教學設計不同，UBD 模式的第一階段要以學生的學習目標為導向，圍繞學習目標開展相應的教學活動，并且UBD 模式的學習目標更加注重本學科中的長期學習目標，即需要學生持續理解的大概念，教師要結合學科大概念理清學生要學習的內容，這里的學科大概念具備統整性的特征，是一種能夠反映學科的本質，將學科關鍵思想和核心內容聯系起來的關鍵的、特殊的概念。本案例屬于“過程與控制”模塊的教學內容，依據2022 年頒布的義務教育信息科技課程標準中對“過程與控制”模塊的教學目標進行描述，確立本案例的學科大概念使學生能認識到過程與控制系統普遍存在于日常生活中，能設計用計算機實現過程與控制的方案，并在實驗系統中通過編程等手段加以驗證。具體的預期結果如表1 所示：

表1 《倒車雷達的設計與制作》預期結果

（二）確定評估證據

教師創設貼切生活的情境，讓學生完成和生活相關的實例任務，依據課程內容《倒車雷達的設計與制作》學習目標確定的評估證據如表2 所示：

表2 確定評估證據

（三）倒車雷達的設計與制作教學活動設計

在學習目標與評估證據的引導下，采用UBD 模式中的WHERETO 元素開展創客課程倒車雷達教學活動的設計，探究哪些學習體驗和教學能夠使學生達到預期的結果。《倒車雷達的設計與制作》教學活動設計具體如表3 所示：

表3 《倒車雷達的設計與制作》教學活動設計

五、基于UBD模式的初中創客課程教學實踐

筆者選取了佛山市某中學初一年級的一個班級開展教學實踐，在實踐中主要引導學生運用UMU 學習平臺進行實際操作，教師指導學生依據Mixly 圖形化編程軟件進行作品設計。由于學生在前面的學習中，對Arduino 主板的構造有了一定的了解，學習過LED 燈、溫濕度傳感器、LCD 液晶顯示屏與Arduino 主板的連接方法，具備一定的硬件連接基礎。

通過查看學習平臺上學生上傳的作品來看，大部分學生能夠依據微視頻選擇倒車雷達效果的電子元件，闡述小組共同設計的倒車雷達裝置圖，正確連接超聲波傳感器、有源蜂鳴器與Arduino 主板，由利用超聲波傳感器測量距離——實現一定距離范圍內的報警——實現不同距離范圍內的報警，由簡單任務到拓展任務，在實現任務過程中培養學生從淺層到深層的系統理解能力與認知能力，同時學生的學習遷移能力也得到一定程度的提升。

六、總結

在基于UBD 模式引導下的教學活動實踐中，學生主動參與課堂學習，動腦思考與實踐，進行硬件搭建、算法描述，借助豐富的數字化學習資源描述實現倒車雷達的算法，發揮小組的智慧，依據流程圖編寫圖形化程序，在這一實施過程中，教師以學生的學習結果為導向，設置相應的教學環節有效引發了學生的主動思考。UBD 模式，為教師開展創客教學活動設計提供了具體的參考框架，更加明確開展教學活動的設計意圖，充分挖掘學科的核心知識，確立評估評價依據，引導學生通過不斷探究、反思、持續理解學科的核心知識，最終促進學習目標的達成，為促進學生的深度學習與知識建構提供了新的思路。