丁飛

【摘 要】Arduino進入課堂教學標志著信息技術(shù)創(chuàng)新力培養(yǎng)教育新時代的到來。學生通過邊動手、邊體驗、邊思考、邊學習的全新方式自主學習探究，通過Arduino學習體驗智能生活。筆者通過實踐總結(jié)出以微視頻引導(dǎo)學生體驗，以問題解決帶領(lǐng)學生深入研究，以分組作品為實訓(xùn)成果三種課堂教學模式來架構(gòu)Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)課堂教學。讓創(chuàng)新力培養(yǎng)成為信息技術(shù)課堂教學主旋律，并伴隨著學生的興趣愛好走出課堂。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新力培養(yǎng)；教學模式；Arduino

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2015）07-0067-03

問題的提出

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已到來，智能成為這個時代的主旋律。隨著智能化的深入發(fā)展，創(chuàng)新成為當下社會倡導(dǎo)的主題。同樣，創(chuàng)新力培養(yǎng)一直是中小學信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的核心目標，即創(chuàng)造性地解決問題的能力、批判性反思的能力、團結(jié)協(xié)作的能力等[1]。在江蘇省中小學信息技術(shù)課程標準中明確指出，課程是為增強國家自主創(chuàng)新、建設(shè)創(chuàng)新國家需要而開設(shè)的。

近年來，中小學信息技術(shù)課堂教學形式與內(nèi)容也悄然開始變革。機器人開始走下神壇，進入中小學課堂。教師本身對智能、開源技術(shù)、開源文化、創(chuàng)新力培養(yǎng)還沒有深入研究，現(xiàn)在卻需要在課堂教學中使用，給我們的教育教學帶來很大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)教學觀念、師生角色、教學模式在實踐教學中均出現(xiàn)瓶頸。

首先，學生對于開源都充滿好奇，傳統(tǒng)的尊師守道、課堂宣講式教學模式，并不能讓學生放開手腳。心理的抑制會影響到學生的創(chuàng)新力，教學結(jié)果可能會與課程創(chuàng)設(shè)宗旨相背離。其次，學生活動套用應(yīng)試教育模式，除了模仿教師操作還是模仿。課程的策略、流程、活動、任務(wù)、評價過于刻板。與開源文化所體現(xiàn)的自由、分享、創(chuàng)新理念格格不入。沒有足夠的資源，學生無法主動探索、歸納總結(jié)與拓展。課堂教學策略單一，當學生有疑問時，演示其正確流程，忽視了對其內(nèi)在基本原理的探討。學生的認識水平不得能到很好的提升，學生的創(chuàng)新力培養(yǎng)得不到正確的引導(dǎo)。

開源硬件Arduino

開源硬件是如同開放源碼一樣的方式開放電子硬件制造方法。開源硬件以Arduino最具代表性。形成全球性的Arduino熱潮。其背后是一幫熱愛技術(shù)的創(chuàng)客在為大家奉獻[2]。隨著Arduino的深入推進，形成了當下的開源文化，即自由、分享、創(chuàng)新。

Arduino背后所倡導(dǎo)的開源文化正是中小學信息技術(shù)基礎(chǔ)教育所提倡的，首先是簡單、價格便宜。其次是多樣的擴展、開放，Arduino真正實現(xiàn)了便宜的開源硬件，能夠讓普通大眾可以在家動手組合自己的創(chuàng)意。

在融入中小學信息技術(shù)課堂教學之前，首先我們必須以Arduino體現(xiàn)出的開源文化特點去重構(gòu)傳統(tǒng)教學模式，才能讓技術(shù)素養(yǎng)教育真正提升學生的創(chuàng)新力。

創(chuàng)新力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

創(chuàng)新已成為中國制造2.0時代倡導(dǎo)的主題，不僅需要思維上的創(chuàng)新，更需要實踐、能力上的創(chuàng)新?；A(chǔ)教育創(chuàng)新力培養(yǎng)卻一直很難“落地”。

1. 資源的限制

一次高中課堂調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，由于高中應(yīng)試需要，學校教學實驗資源有限，信息技術(shù)課已成為唯一學生能動手的課。也正是這種教育投入的不對稱性，更需要我們將信息技術(shù)課堂創(chuàng)新力培養(yǎng)真正落到實處。

2. 傳統(tǒng)的“師道尊嚴”的思想影響深遠

“師道尊嚴”的意識形態(tài)，將教師作為教學主體，表現(xiàn)出價值觀、社會觀、意識形態(tài)的傳播者，而忽視了學生客體社會性、主觀能動性、自覺性。學生客體心理不能“釋然”，創(chuàng)新力更是無從談起。

3. 課堂準備不充分

創(chuàng)新力培養(yǎng)需要對課堂進行正確的引導(dǎo)與靈活的把控。當學生遇到問題時，學習資源與輔助手段不足時，學生則無法自主構(gòu)建、探索、分析、歸類解決問題。完整的教學資源有助于學生創(chuàng)新地解決問題，使得學生學在課堂習在課外。

基于Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)的課堂教學

1. Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)與信息技術(shù)課堂教學模式的構(gòu)建策略

（1） 教學設(shè)計以Arduino體現(xiàn)出的創(chuàng)新性為基礎(chǔ)

首先，Arduino出現(xiàn)之前中小學信息技術(shù)教育中已出現(xiàn)了類似教學輔助套件，如電子積木。但是昂貴的價格限制了教學與DIY。隨著社會發(fā)展，2005年Arduino的誕生讓所有愛動手的DIY創(chuàng)客都能夠真正可以在學校和家中自由組裝、改裝自己的創(chuàng)意作品。Arduino文化的根源就是大眾創(chuàng)新的理念。中小學信息技術(shù)課堂教學策略應(yīng)充分利用Arduino的創(chuàng)新性特點，將課堂的教學與課外娛樂緊密結(jié)合。將Arduino的創(chuàng)新精神，通過課堂動手習得經(jīng)驗，課外娛樂鞏固再創(chuàng)新。

（2）教學設(shè)計中以設(shè)計學生互動體驗為本的模式策略

Arduino的學習體驗感很強，教學活動設(shè)計過程中應(yīng)強化動手體驗的教學活動設(shè)計。中小學教育中，真正能讓學生動手的課程不多。Arduino的學習內(nèi)容包括了電子電路、圖形化編程、代碼編程等。Arduino有圖形化的編程套件，小學、初中、高中、大學不同年齡層次認知水平的學生都可以在其中研究、學習。相對課本知識的學習，Arduino的學習體驗感更能讓學生得到全方位提升。教學模式構(gòu)建策略也應(yīng)充分兼顧學生的認知水平，設(shè)計出不同年齡層次學生的互動體驗感。

（3） 課堂教學構(gòu)建模式要基于Arduino建構(gòu)性教學過程設(shè)計

中小學信息技術(shù)課堂必須圍繞學生的認知發(fā)展水平，以循序漸進的方式提升學生自主學習能力。比如高中信息技術(shù)基于Arduino的課堂教學以了解、動手感受、圖形編程、代碼編程、再創(chuàng)新為課程主線。課程整體的過程設(shè)計要能讓學生樂在其中，循序漸進地自主構(gòu)建出完整的知識體系。

2. 基于Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)的課堂教學模式構(gòu)建

基于Arduino的特點，融入中小學信息技術(shù)課堂教學需要有特色的教學模式。首先，教學模式讓我們可以更加抽象地思考課堂教學設(shè)計，為課堂教學的改良提供了基礎(chǔ)。其次，教學模式為我們提供了一種可以比較的基線。讓課堂的宗旨、策略、活動、任務(wù)、評價在不同教學模式下可以進行一定的比較。最終，創(chuàng)新力培養(yǎng)的教學模式能影響到學生的習得模式與創(chuàng)新力。

（1）微視頻替代模式

傳統(tǒng)的教師演示、學生練習并不能充分提高學生課堂參與積極性。學生在體驗過程中出現(xiàn)問題就必須要向老師提問。課堂教學中一位教師面向多名學生時，教師就無法同時與多名學生溝通。Arduino套件包括紅外線、超聲波、電動馬達、發(fā)光二級管等完全不同的組合與功能，可以將傳統(tǒng)的課堂演練細化為每件不超過5分鐘的自制微視頻。

首先，將選擇權(quán)還給學生，學生可以查看索引文字，選擇自己喜歡的功能實驗。其次，讓每位學生都參與進來，自主學習建構(gòu)知識與能力。教師在課堂教學過程中充當引導(dǎo)者、解疑輔助人員。

微視頻必須包括四個層面的內(nèi)容，首先是Arduino的基礎(chǔ)概要，其次是Arduino實驗微視頻，再次是Arduino疑難解答視頻，最后是Arduino深入原理。

微視頻替代模式的優(yōu)缺點：其一，視頻教學內(nèi)容相比課堂教學有著鮮明的特點，人與人的情感溝通被淡化。并且微視頻在自主學習方式中處于主導(dǎo)地位，通過這種方式讓學生們體驗與適應(yīng)視頻教學的方式，為自主創(chuàng)新打開自由之門。其二，視頻教學是以資源為中心，學生可以打斷，重復(fù)學習，中途改學其他內(nèi)容。需要學生有主見，微視頻學習因為沒有人管制學習過程，學生要有很好的自制力并付出行動。其三，微視頻真正實現(xiàn)了同一課堂教學，不同的學生可以以不同的速度、不同層次學習同一主題的內(nèi)容。結(jié)合課堂評價環(huán)節(jié)很能激發(fā)出學生的創(chuàng)新熱情。

（2）分組作品模式

傳統(tǒng)教育教學以分數(shù)衡量學生的知識學習情況，忽略了學生間的團隊內(nèi)合作能力與團隊間競爭力的培養(yǎng)。學生在學習了Arduino基本元件組裝、基本操作實驗后，可以在已知基礎(chǔ)上進行二次創(chuàng)新，最終以作品形式參加最后的綜合評定。綜合評定為優(yōu)的團隊之間還需要進行自評，上臺講解自己的創(chuàng)新心得，鼓勵所有團隊的成員協(xié)作分工，不斷進取努力。

首先，教師規(guī)定團隊的構(gòu)成成員以4-6人為宜。團隊人數(shù)太多導(dǎo)致部分學生無法有效動手體驗，團隊人太少導(dǎo)致學生的作品過多，評價環(huán)節(jié)不能給學生充足的時間自評。其次，鼓勵團隊內(nèi)選出隊長、技術(shù)總監(jiān)、藝術(shù)總監(jiān)、團隊首席發(fā)言人、線人。隊長負責協(xié)調(diào)，技術(shù)總監(jiān)解決技術(shù)的關(guān)鍵問題，需要課前做前期準備。藝術(shù)總監(jiān)對團隊的方案做修正做到簡單、美觀、大方。團隊發(fā)言人必須在團隊完成中寫出發(fā)言稿并在自評環(huán)節(jié)上臺發(fā)言。線人負責打探各團隊之間的進度，對同質(zhì)的作品要試圖改進，避免與其他團隊一模一樣的作品，并且了解其他團隊的創(chuàng)意來改進自己的作品。Arduino現(xiàn)已有上百種不同的擴展模塊，有足夠的空間讓學生施展。

分組作品式課堂教學模式，主要將課堂的主導(dǎo)權(quán)下發(fā)給了每個團隊。因此，實踐教學中團隊的協(xié)作力與隊長的協(xié)調(diào)力直接影響到團隊作品的結(jié)果。團隊中的技術(shù)總監(jiān)成為動手組裝的主力，其他人員從不同角度協(xié)作完成作品。線人的引入活躍了課堂氣氛也反向激勵團隊必須要創(chuàng)新，否則發(fā)言人的報告沒有亮點。分組作品式最接近現(xiàn)實社會生活，對學生各方面素質(zhì)要求較高。

（3）問題解決模式

不管是Arduino的體驗，還是團隊實驗，教學中會遇到諸多問題。有的來自學生的基礎(chǔ)素養(yǎng)不足，有的來自學生的體驗實踐不足，知識的儲備不足等。問題的解決本身就是一種創(chuàng)新。

課前先準備好若干項作品，每個作品預(yù)設(shè)1-3個不等的問題在其中，有線路方面的，有軟件設(shè)計方面的錯誤。學生需要利用現(xiàn)有的教學資源，改正錯誤并能呈現(xiàn)出目標效果，最終在規(guī)定的時間內(nèi)提交一份問題解決報告。內(nèi)容包括問題陳述、原理、解決辦法、小結(jié)。

三種教學模式體現(xiàn)出基于Arduino創(chuàng)新力培養(yǎng)目標與方向差異，我們無法評價哪種模式好、哪種模式不好。教學實踐證明三種教學模式存在互補性，并且能客觀針對學生不同的學習階段，教師可以據(jù)實情選用不同的模式。如學生首次接觸，比較適合選用微視頻替代模式，學生自主學習體驗。在課程的中期，通過問題解決模式強化學生對概念與原理的深入學習。課程后期，通過分組作品模式激發(fā)學生的團隊創(chuàng)新力。

結(jié)束語

基于Arduino課堂創(chuàng)新力培養(yǎng)的教學模式對信息技術(shù)課程提出了新要求。模式只是曾經(jīng)成功的典范，并不代表適用于以后的課程教學。我們?nèi)孕枰粩嚅_拓，不斷進取，去發(fā)現(xiàn)、探索新的教學模式以適應(yīng)時代要求。

（作者單位：江蘇南通市平潮高級中學）