基于任务驱动的创客课程教学设计研究

鲍通

当前，创客教育正成为促进学生由知识消费者向创造者转变的重要力量。“智能传感器”“3D打印”等先进技术已经走进了小学创客课堂，目的在于培养学生敢想、敢做、勇于创新、坚持创新的精神。如此趋势，在教与学过程层面形成有效的教学设计，将成为创客教育进一步发展的重要环节之一。笔者以学校建设“智慧校园”为契机，成立了Scratch兴趣班，通过对创客教育的理论梳理、项目开发、案例裁剪以及教学实践，认为以任务为主线、教师为主导、学生为主体的“任务驱动”模式能较好地适用于创客教学。一般认为，任务驱动是以建构主义理论为基础、以任务为载体的教学方法，即将学习内容隐含在具有明确目标的情境任务中，师生通过交流提出问题、分析问题，在教师的指导下完成任务。在教学过程中，师生将跨越界线重新构建一种新的“平等”关系，这与创客追求的“自由”不谋而合。因此，教学设计作为创客教学的重要环节应遵循这种关系，为教与学的顺利实施提供依据。

内容分析

好的案例一定来源于项目的具体实施，从需求分析到详细设计，从编程实现到拓展创新，教师应从整个项目的制作过程中不断挖掘可行性因素，将其重组为适用于创客教学开展的案例。笔者结合学生对现有知识掌握的深度来确定创客课程内容的难易度，结合对现有学科关联的广度来确定创客课程内容的灵活度，二者相连进行案例裁剪，梳理出不同层次的模块，为后面的教学目标做出合理的安排，更为任务设计和教学策略的选择奠定基础。

笔者以Scratch for Arduino（简称S4A）“智能小车”制作为例来分析，Arduino小车零部件可以买到，但配套的C语言程序小学生难以理解，所以在活动开始之前，智能小车的Arduino图形化程序“翻译”工作自然就成了一个S4A项目，即将C语言实现的方法通过mBlock平台中的Arduino模块以通俗易懂、较为直观的Scratch图形化语言的形式进行呈现（这在当时的市场上还处于空白状态，小车部件制造商只有C语言程序）。项目完成之后，笔者梳理发现其中涉及到的Scratch知识点较多，而且还涉及到了跨学科的智能传感器、电路知识，如输入输出、正负极、5V、接地等。这样的项目整体上是很难让学生接受的，所以从案例裁剪寻找突破口就显得尤为重要。最后，笔者将学习周期设定为1学年（1课/周，1小时/课），上学期主要为巩固Scratch基础编程，包括分支、选择、循环等常见结构的用法，培养计算思维；下学期再引入Arduino，学会用Scratch对传感器进行编程，由下面六个阶段构成一个循序渐进的过程（包括由发光二极管、蜂鸣器、按键、舵机、红外传感器、超声波传感器等构成的基础实验，以及小车的组装、黑线循迹、红外避障、物体跟踪、超声波避障等综合实验）：

①背景分析阶段：探索Scratch与Arduino的关系，搭建平台。

②基础实验阶段：通过发光二极管系列实验进行连接测试，验证理论。

③基础拓展阶段：自由搭配常见传感器尝试各种小实验。

④综合实验阶段：小车组装+启动、红外传感器实现黑线循迹+基础避障。

⑤综合拓展阶段：实现红外跟踪、超声波传感器+舵机避障。

⑥设想展望阶段：评价、总结、领悟、提升。

学情分析

教学开展前，对学生的基础知识和认知特点等进行分析是一个比较重要的环节，并且教师的目标确定和过程组织等都需要结合学生的实际情况来进行设计。即便是效果评价也需参考学情分析，主要包括：

①分析学生对基础知识和技能掌握的情况以及对新知的接受能力。对于智能小车的制作，首先要对Scratch基础脚本熟练掌握，其次是能够较好地理解传感器的工作原理。

②分析学生的知识迁移能力。科学课上学到的电路知识以及数学课上学到的角度和逻辑判断，都会对S4A实验的接线及数据测试起到关键作用。

③分析学生的学习兴趣和学习态度。S4A智能小车的内容较多，若只是一时好奇而缺乏持之以恒的深入学习，或者害怕出错、遇见问题绕道而行是不可能收获成功的。

五、六年级学生的抽象思维、接受新知的能力和知识迁移的能力较强，易于在教师的引导下进行自主探究，且该年龄段的学生大都活泼好动，表现欲望强，专注度高，便于提高参与性，只是遇到问题时的钻研劲儿略有缺乏，青春期叛逆心导致易于浮躁，这就需要教师多给予学生鼓励和肯定，在实验上多给学生留出一些遐想的空间，把主动权交给学生，使之充分体验到师生的“平等”关系。

目标分析

教学目标是教学活动实施的方向，是教学活动的出发点和最终归宿，是任务设计、过程实施、效果评价的有力依据。然而，创客教学不同于传统的探究式学习，它不仅侧重于知识的掌握和技能的提高，更重要的是对学生问题解决能力、创新能力以及协作能力的培养。Scratch项目负责人凯伦·布雷迪博士曾说，“我们的目的不是要创建电脑程序编写大军，而是帮助电脑使用者表达自己”。

在S4A智能小车的制作过程中，基础实验阶段主要是通过发光二极管的实验原理辐射其他部件原理，以小见大，以点带面，教师通过对比让学生领悟“基础”的重要性；在基础拓展阶段中，学生将自由搭配各种部件尝试制作有趣的小项目。至此，学生做了不少实验，都没见到小车的影子，心中多少会觉得有些乏味，而该阶段正是需要磨练他们的细心与耐心。综合实验阶段考验的是学生知识迁移的能力，将所学知识用于解决实际问题，如小车避障等；综合拓展阶段要求学生对知识运用的灵活性更高，同时要让学生敢于出错，善于分享，用废寝忘食的钻研劲头换来真正的兴趣，而绝非一时的好奇。

情境設计

任务驱动十分强调探究内容的意义性和真实性，以及学生在情境中学习的重要性。只有在真实的情境或贴近真实情境中的意义学习，才能够促进学生对所学内容的意义建构和知识迁移，进而提升其解决实际问题的能力。endprint

任务设计

任务作为教学活动的主线可直接决定教学效果的好坏，所以设计的任务要具有可行性、针对性、趣味性和层次性，便于学生触手可得，也便于教师分段实施。其实，任务和情境是密不可分的，二者的关联性可体现于过程设计。

过程设计

任务驱动在具体的实施过程中，教师需要预设情境，学生在教师的引导和辅助下，围绕着具有实际意义的具体任务展开自主探究、交流合作，可概括为教师主导、学生主体，同时围绕着“任务”这一主线进行教与学活动。

（1）创设情境，激发兴趣，导入任务。教师首先要结合教学内容和学生已有的知识经验，创设一个生动有趣而又贴近实际生活的情境，激发学生的兴趣，再抛出隐含着知识点的具体任务，引导学生逐步进入学习状态。例如，在下学期一开始的背景分析阶段初识传感器，笔者回顾了上学期一学生为庆祝同学生日用Scratch做的一个小动画，舞台背景是一个生日蛋糕，单击鼠标就可以点燃蛋糕上的蜡烛（角色），按下键盘回车键可以播放生日歌曲。那么，歌曲播放结束了还要做什么？许愿！许愿结束了呢？吹蜡烛！那如何吹灭蜡烛呢？此时，学生会给出许多之前学习的键盘和鼠标的控制方案。教师创设情境——可以用嘴吹灭电脑里的蜡烛吗？学生的兴趣瞬间被激发出来。答案当然是肯定的，“了解传感器”的任务顺势抛出。万事开头难，接下来的情境就会水到渠成了。若可以用嘴吹灭电脑里的蜡烛，那么可以用嘴吹灭“真实”的蜡烛吗？（用发光二极管代替蜡烛）若可以用更多的办法熄灭发光二极管，那么就可以用更多的办法点亮发光二极管。依此原理可以启动电机（马达）吗？能使小车前进吗？能让小车沿特定的轨迹行驶吗？遇到障碍可以躲避吗？一系列情境层出不穷，思路明确，逐层递进，学生非常感兴趣。

（2）师生交流，分析任务，发现问题。在创设好的情境中向学生抛出任务后，由于学生思考问题的方式不同，可能对任务的理解存在着差异性，教师应当加以引导，将每个任务进一步细化分解，便于对进度节奏的把握，并适度介绍任务，帮助学生找到切入点，为他们的自主探究营造情感氛围。例如，在使用传感器之前，学生没有接触过Arduino板，不懂驱动、接线方式等，所以教师要先介绍前导知识，先把平台搭建好，再用最简洁的Scratch程序点亮发光二极光，接下来至于如何熄灭、如何用其他方式再点亮、如何进行数值判断等，就由学生去观察发现了。学生明白了基本的接线、输入输出概念，顺着这个思路自然就会进入状态了。又如，黑线循迹用到的红外传感器，教师可以先引导学生分析怎样测试数值，而接下来如何利用返回值判断控制左右电机实现循迹，应当让学生主动摸索。

（3）自主探索，合作学习，解决任务。学生找到解决问题的突破口之后，需要积极主动地进行自主探究、合作交流，以便顺利完成任务。教师在这个过程中作为引导者和组织者要适当“放手”，必要时甚至可以把讲台还给学生。例如，教师可以以赛促练，以小组为单位，看哪个小组能用红外传感器控制发光二极管，哪个小组能用超声波控制舵机，哪个小组一跺脚就能启动小车，哪个小组一挥手就能让小车停下等。学生可通过多种途径、多种办法、多种合作实现任务。

（4）提示重点，辅助解疑，提升任务。教师虽不再侧重于传授者的角色，但其主导作用不可忽视。学生在自主探究的过程中难免会遇到意料之外的情况，或者少见的疑难杂症，这就需要教师及时给予提示或帮助。如果是多数学生都比较困惑的问题，教师在讲解时也应在最短的时间内用最精练的语言表述，点到为止，不宜扩充。同时，教师还要注意引导学生由低层次任务向高层次任务发起挑战。例如，按一下按键再松手，蜂鸣器响1秒，然后小车前进。程序在判断的地方会出现bug，问题在于按键按下去的值是1024，不按下去的值是0，所以如果判断按键按下去之后，前进的程序循环执行，那么必须要持续按下按键才可以，松开手小车就停止，这显然不妥。这个问题用C语言中的while循环很容易解决，但是Scratch语言里的单体循环就无法完成，只能嵌套一句“重复执行直到…”这种带条件的循环才可以实现。小学生不懂C语言，而问题的确摆在眼前，所以辅助解疑是很有必要的，学生一旦跨过这个“门槛儿”，挑战更高难度的任务就会信心倍增了。

（5）检查结果，效果评价，总结经验。在任务驱动教学中，教学评价和总结提升占有重要地位。评价既能给教师反馈教学效果，又能增强学生的荣誉感和自信心；总结则对整个任务完成的情况给予梳理，对任务中隐含的知识点加以提炼升华，有助于学生系统掌握。例如，S4A中“交互”元素的应用，学生可以思考如果制作一辆坦克会是什么效果，应用于一架飞机还需什么部件，制作一艘轮船又该如何测试等，只要确定目标，剩下的就是大胆尝试。

评价设计

创客追求的“自由”无形中提高了创客教学的“灵活度”。总体目标本就包括对学生的信息素养、解决问题能力、自主学习能力的提升，所以教学的评价可以多元化，包括师评、自评、互评等，也可以多维度，主要包括两个方面：一是对学生探究过程、任务完成情况的评价，二是对学生学习态度、合作学习能力的评价。为此，笔者制作了表格（如表1、表2、表3）供学生自评和互评。

创客教育作为教育思想的一次变革，正逐步成为素质教育改革的新抓手。它不但注重知识的教育目的、内容结构，还注重师生角色的“平等”關系。对于任务驱动法应用于创客教学设计的研究，笔者还只是初步尝试，深度和维度还有待进一步提高，还需要探索出更加完善的创客教学方法，为培养学生的创新精神和实践能力、全面提升学生的信息素养献出微薄之力。endprint