摘要：本文提出基于虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式，采用了在同一軟件環(huán)境下先虛擬仿真再實(shí)體操作的虛實(shí)融合教學(xué)方式，對(duì)基于虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)施研究，以期對(duì)小學(xué)開(kāi)展機(jī)器人教育的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)改革提供指引及經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：虛實(shí)融合；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；編程教育；機(jī)器人教育

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2018）21-0043-04

引言

浙江省的省編小學(xué)信息技術(shù)教材在六年級(jí)包括“Scratch趣味編程”和“與機(jī)器人零距離”兩單元的教學(xué)內(nèi)容，這與2017年國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出的“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育”的要求不謀而合。然而，在教學(xué)實(shí)踐中，雖然教師對(duì)這部分內(nèi)容非常重視，也投入了很多精力，但收效不大。筆者分析發(fā)現(xiàn)，教師在編程教育和機(jī)器人教育方面存在以下問(wèn)題。

①編程教育一般使用Scratch軟件，它需要專用廠家的實(shí)物設(shè)備才能給實(shí)物機(jī)器人進(jìn)行編程，由于價(jià)格昂貴，它只適合社團(tuán)少部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這與普及編程的教育理念不符。

②機(jī)器人教育一般需要學(xué)校購(gòu)買實(shí)體機(jī)器人，它價(jià)格昂貴，更新?lián)Q代快，如果購(gòu)買少量的機(jī)器人也只能適合社團(tuán)少部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，這與普及機(jī)器人教育理念不相符合。

③小學(xué)高年級(jí)學(xué)生思維活躍，學(xué)習(xí)興趣深厚，學(xué)生有意愿在課外時(shí)間進(jìn)行編程和機(jī)器人研究，但很少有能進(jìn)行校內(nèi)外線上線下混合學(xué)習(xí)和分享的平臺(tái)，不能滿足全體學(xué)生在課外隨時(shí)學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)和分享成果的需求。

這些問(wèn)題如何破解？在小學(xué)信息技術(shù)課程常規(guī)教學(xué)中，筆者擬通過(guò)使用“虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)”開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，建立編程教育和機(jī)器人教育教與學(xué)的資源庫(kù)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，建立適合在課外進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)，讓不同層次的學(xué)生在平臺(tái)上找到自己需要的內(nèi)容，能夠進(jìn)行自主和合作的學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)，掌握初步的編程知識(shí)，提高實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)造能力，從而提升學(xué)生的信息技術(shù)課程核心素養(yǎng)與能力，提升教師編程教育與機(jī)器人教育的課堂教學(xué)效率與教學(xué)效果，以此來(lái)解決滿足小學(xué)高年級(jí)全體學(xué)生對(duì)編程教育和機(jī)器人教育的學(xué)習(xí)需求問(wèn)題。

研究設(shè)計(jì)

面對(duì)小學(xué)高年級(jí)全體學(xué)生對(duì)編程教育和機(jī)器人教育的學(xué)習(xí)需求問(wèn)題，筆者進(jìn)行了“搭建項(xiàng)目式學(xué)習(xí)平臺(tái)——建立項(xiàng)目式學(xué)習(xí)資源庫(kù)——建立項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)”等幾個(gè)方面的研究與設(shè)計(jì)，整個(gè)流程如下頁(yè)圖1所示。

從圖1的流程可以看出，基于“虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)”的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主要有三個(gè)步驟：首先搭建一個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)平臺(tái)；接著在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)平臺(tái)上建立學(xué)習(xí)資源庫(kù)；最后建立學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)。

1.搭建項(xiàng)目式學(xué)習(xí)平臺(tái)

技術(shù)層面上依托校園網(wǎng)已有的硬件和軟件環(huán)境，采用服務(wù)器/客戶端連接方式，使用3D機(jī)器人在線仿真平臺(tái)和浙江教育資源公共服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)。

2.建立項(xiàng)目式學(xué)習(xí)資源庫(kù)

平臺(tái)只是一個(gè)框架，而基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的資源庫(kù)才是生命與靈魂。完成平臺(tái)建設(shè)之后，筆者著重進(jìn)行了資源庫(kù)的建設(shè)。

教學(xué)資源庫(kù)主要是從《小學(xué)信息技術(shù)》六年級(jí)下冊(cè)“Scratch趣味編程”和“與機(jī)器人零距離”這兩個(gè)單元中提取知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合本校學(xué)生的知識(shí)掌握程度與要求，分類分層制作仿真場(chǎng)景、知識(shí)技能點(diǎn)清單、教學(xué)視頻微課、學(xué)習(xí)任務(wù)單和微練習(xí)及測(cè)試卷等，完成后上傳到虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)上，讓師生在課內(nèi)外都可以通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)與學(xué)習(xí)。

（1）制作仿真場(chǎng)景

根據(jù)虛實(shí)融合的教學(xué)需求列出仿真場(chǎng)景的制作目錄，使用3D機(jī)器人在線仿真平臺(tái)的制作仿真場(chǎng)景功能來(lái)制作。制作完成的9個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)仿真場(chǎng)景如圖2所示，所有的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的任務(wù)都是基于真實(shí)生活問(wèn)題的計(jì)算機(jī)虛擬仿真設(shè)計(jì)場(chǎng)景，都是結(jié)合后期實(shí)體實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)計(jì)的原創(chuàng)場(chǎng)景地圖。

（2）制作知識(shí)技能點(diǎn)清單

根據(jù)虛實(shí)融合的教學(xué)要求繪制出思維導(dǎo)圖，并根據(jù)思維導(dǎo)圖列出9個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要的知識(shí)技能點(diǎn)清單，編寫完成的“知識(shí)技能點(diǎn)清單”如左表所示。

（3）制作各類微課

根據(jù)虛實(shí)融合的教學(xué)需求列出微課的制作目錄，先編寫PPT課件，再拍攝實(shí)體運(yùn)行的視頻，最后使用“CamtasiaStudio”軟件制作完整的微課。

（4）制作學(xué)習(xí)任務(wù)單和微練習(xí)及測(cè)試卷

根據(jù)虛實(shí)融合實(shí)驗(yàn)?zāi)夸浘幹茖W(xué)習(xí)任務(wù)單、微練習(xí)、測(cè)試卷，主要題型為選擇題與非選擇題。

3.建立項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)指3D機(jī)器人在線仿真平臺(tái)提供的實(shí)時(shí)量化評(píng)估分析系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)的社交化評(píng)估分析系統(tǒng)。

（1）實(shí)時(shí)量化評(píng)估分析系統(tǒng)

實(shí)時(shí)量化評(píng)估分析系統(tǒng)可以一邊搭建機(jī)器人一邊仿真實(shí)驗(yàn)，即時(shí)得出每個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)的得分。

（2）社交化評(píng)估分析系統(tǒng)

當(dāng)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)學(xué)習(xí)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)的社交化評(píng)估分析系統(tǒng)不僅可以生成各種報(bào)表，做出交叉分析和分類統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，還能分析評(píng)估學(xué)生的社交情況。

實(shí)踐操作

虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)建立調(diào)試完成后，筆者在五年級(jí)和六年級(jí)的信息技術(shù)課堂中進(jìn)行了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐。

1.課堂內(nèi)利用在線仿真平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

基于虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)旨在把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過(guò)程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)，自主地進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，以現(xiàn)實(shí)生成的知識(shí)和培養(yǎng)起來(lái)的能力為最高成就目標(biāo)，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)則著重學(xué)習(xí)的過(guò)程。它包含四個(gè)基本要素：情境、內(nèi)容、活動(dòng)和結(jié)果。在虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，情境是真實(shí)而具體的，內(nèi)容是綜合和開(kāi)放的，活動(dòng)是協(xié)同和挑戰(zhàn)的，結(jié)果是個(gè)性而多樣的。

（1）教師利用仿真平臺(tái)進(jìn)行虛實(shí)融合項(xiàng)目式教學(xué)

①利用自由組合方式進(jìn)行學(xué)習(xí)分組；②利用仿真場(chǎng)景進(jìn)行虛擬分組分層教學(xué)；③利用仿真平臺(tái)進(jìn)行實(shí)體分組分層教學(xué)。

同一項(xiàng)目任務(wù)，我們用仿真場(chǎng)景進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的地圖界面如圖3所示，利用真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的地圖界面如圖4所示。

（2）學(xué)生利用平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

①利用虛實(shí)融合場(chǎng)景進(jìn)行融入真實(shí)情境的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；②利用微課、學(xué)習(xí)任務(wù)單和微練習(xí)及測(cè)試卷進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

2.課堂外利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)可以把日常項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的虛擬場(chǎng)景學(xué)習(xí)部分的教與學(xué)活動(dòng)、教學(xué)內(nèi)容及活動(dòng)中的關(guān)系遷移到網(wǎng)絡(luò)上。

（1）教師利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)

①開(kāi)展社區(qū)項(xiàng)目活動(dòng)；②上傳活動(dòng)資源；③進(jìn)行項(xiàng)目交流討論。

（2）學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

①自由組合建立項(xiàng)目學(xué)習(xí)小組；②進(jìn)行無(wú)邊界學(xué)習(xí)。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)的社交化表現(xiàn)性評(píng)價(jià)目標(biāo)圖如圖5所示。

通過(guò)圖5可以看到，將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)與編程教育和機(jī)器人教育相結(jié)合可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，節(jié)省師資，便于學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，也有利于編程教育和機(jī)器人教育在全省范圍內(nèi)的推廣與普及。

3.利用數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)輔導(dǎo)

大數(shù)據(jù)分析可以幫助教師進(jìn)行精準(zhǔn)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)，幫助學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí)，即教師利用分析結(jié)果精準(zhǔn)輔導(dǎo)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生利用分析結(jié)果精準(zhǔn)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)任務(wù)中形成的成果材料比原初材料更加貼近學(xué)生的認(rèn)知水平和知識(shí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)的交流成果進(jìn)行分類、整理和提煉，建立生成性資源，并通過(guò)數(shù)字化傳播平臺(tái)動(dòng)態(tài)、快速、開(kāi)放地反映學(xué)習(xí)情況。同樣，這一階段形成的生成性資源將成為下一年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)的課前學(xué)習(xí)資源，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)與更新。

研究成效

虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)通過(guò)一年的研究設(shè)計(jì)與實(shí)踐操作及師生在平臺(tái)上開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)后，取得了顯著成效，主要表現(xiàn)如下。

1.建成了系列平臺(tái)與資源

筆者建立了一個(gè)虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)，包括3D機(jī)器人在線仿真平臺(tái)和浙江教育資源公共服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)，還建立了一個(gè)資源庫(kù)，包括項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的仿真場(chǎng)景、各類微課、學(xué)習(xí)任務(wù)單和微練習(xí)及測(cè)試卷等。平臺(tái)與資源庫(kù)之間的關(guān)系如圖6所示。

從圖6可以看出，資源庫(kù)中的“實(shí)體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景”由于受器材限制，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)需要在課堂內(nèi)完成，其他項(xiàng)目學(xué)習(xí)的資源都既可以在課堂內(nèi)學(xué)習(xí)，也可以在課堂外借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)完成學(xué)習(xí)。而兩套不同的評(píng)估系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，發(fā)揮不同的作用，它們相輔相成，通過(guò)資源庫(kù)相互依靠與支持。教師可以根據(jù)實(shí)際的教學(xué)情況和教學(xué)對(duì)象采用不同的方式組合教學(xué)；學(xué)生可以根據(jù)自身的學(xué)習(xí)階段與學(xué)習(xí)層次需求，組建小組，進(jìn)入不同層次的項(xiàng)目和平臺(tái)進(jìn)行自主和合作學(xué)習(xí)。

2.滿足了全體學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求

虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)通過(guò)近一年的研究實(shí)踐取得了顯著成效，師生普遍反映教學(xué)效果較好，極大地方便了學(xué)生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需求。在課內(nèi)外的編程教育和機(jī)器人教育中利用該平臺(tái)也取得了良好的效益。

3.提升了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)

學(xué)生的編程能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、計(jì)算思維被虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)上內(nèi)容豐富的互動(dòng)教學(xué)內(nèi)容所激發(fā)。同時(shí)，教師在教學(xué)中還以自己獨(dú)立創(chuàng)新的教學(xué)意識(shí)、行為、方法，去潛移默化地影響、感染和帶動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的形成和發(fā)展，逐步地提升了學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

使用虛實(shí)融合創(chuàng)新平臺(tái)進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，普及開(kāi)展編程教育和機(jī)器人教育，其效果是顯著的，但是起決定作用的因素還是人，技術(shù)只是起到輔助的作用，教師需要從項(xiàng)目學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性、探索性、綜合性以及創(chuàng)新思維這四個(gè)方面進(jìn)行解讀與指導(dǎo)。另外，它還要求學(xué)生具有對(duì)知識(shí)的強(qiáng)烈渴望和探索精神，有較強(qiáng)的自覺(jué)性和自我規(guī)劃、自我認(rèn)識(shí)的能力。中小學(xué)機(jī)器人教育任重而道遠(yuǎn)，還需要教育機(jī)構(gòu)、中小學(xué)校、機(jī)器人廠商和一線教師等多方面的共同努力。

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作者簡(jiǎn)介：江鋒，浙江省杭州市桐廬縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)教師、信息技術(shù)中心主任，浙江省阮高峰名師網(wǎng)絡(luò)工作室學(xué)科帶頭人。曾入選“桐廬縣第四屆十佳科技創(chuàng)新人才”，獲浙江省義務(wù)教育精品課程、浙江省基礎(chǔ)教育精品微課程、浙江省優(yōu)秀教學(xué)空間等獎(jiǎng)項(xiàng)多項(xiàng)。