PBL教学模式在创客教育中的实践研究

PBL教学模式在创客教育中的实践研究

孙国林

新疆师范大学附属中学 新疆乌鲁木齐

摘 要：创客教育鼓励学生针对现实问题，探索创造性的解决方案。创客教育强调行动、分享、合作，强调与各种新科技手段相结合，逐渐成为跨学科综合能力培养的新思路。PBL教学模式是一种有效的教学策略，它强调学生的主体地位和教师的主导作用。本文分析了基于 PBL教学模式在创客教育实践中的应用，从创设情境，提出问题；分析解决问题；总结归纳、展示结果；评价反馈等四个环节入手，通过实例分析来探索创客教育的实效性和可行性，从而为创客教育的教学发展提供实践参考。

关键词：PBL；创客教育；教学模式

一、创客教育现状

创客教育是一种新兴的教育形态，涵盖内容十分广泛，学生需要丰富的知识结构。仅创客所需的知识储备就包括电子电路知识、3D打印技术、编程技巧、纸、木、金属等材料的加工工艺。对于教师而言，创客教育千头万绪，很难用一条清晰的线连起来。那么，如何才能更好地实施创客教育？本文就PBL教学模式应用于实际的开源硬件创客教学中展开讨论。

二、PBL教学模式

PBL (Problem-based Learning)，不同于传统的接受式教学思想，是以解决问题为目标，以学生为主体，让学生更加主动的学习，包括自我指导的独立学习以及教师辅导等方法，以保证终身连续地学习。1969年，PBL由美国的神经病学教授Barrows提出，该教学模式强调以学生为中心，以解决问题为主线，教师起到一个引导作用，协助学生解决复杂的、实际的或真实的问题，建构宽广而灵活的知识基础。最终目的是培养和激发学生的内部学习动机，培养学习者的思维能力、合作能力及创新能力。这与创客教育理念不吻而合。

一般在具体的教学实施中，需要根据实际的教学条件和教学过程来决定教学方法，而PBL教学模式一共分成了五大步骤：组织小组；提出问题、解决问题；小组交流；活动汇报；反思总结。

三、PBL模式在创客课程中的实施策略

在创客教育的课程中，依照正常的教学流程和教学内容的实施，我们可以归纳出PBL教学模式在创客课程中的一般流程如下：创设情境，提出问题；分析解决问题；总结归纳、展示结果；评价反馈。

在开源硬件的创客教学中，我校使用的教材是《Arduino机器人设计》，来源于浙江省校本课程推荐教材。与同类教材相比，教材体系合理而完整，且经过各省市的多轮教学实践，符合中学生的实际情况。“管中窥豹，可见一斑”，本文就PBL教学模式在该类型的创客课程中实施展开研究。

1、准备工作

教师是引导者、辅助者，发挥着“脚手架”作用，是PBL 课程能否顺利实施的重要保障。“好的开始是成功的一半”，这就要求教师在本次课程实施前做好充分的准备工作，主要包括以下几方面：

1.1确定教学内容，设计教学目标

教材内容呈螺旋式上升，从LED灯到智能风扇，再到智能小车控制。在智能LED一章中，教学应该重基础，这包括Aduino控制板的结构，编程的基本方法，以及调试的方法等；在智能风扇一章中，应该注重趣味性的项目设计，引导学生应用之前所学的知识拓展思维；在智能小车一章中，教学应该注重算法的应用。不同的阶段，教学的重点不一。

1.2材料的准备

与传统课程相比，创客课程实施难度要大，因为课程涉及到的软硬件多，教师应提前准备好课堂所用的材料，有的课程需要彩笔、瓦楞纸、木板等，教师需要提前准备。开源硬件中的传感器、控制板容易出现异常，教师需提前排查，否则将会影响到学生的课堂体验。

1.3教学问题情景的设计

PBL模式实施的关键在于通过提岀和解决问题，实现对于知识和经验的建构。因此，在教学中应考虑到学生的兴趣爱好、心智特点。例如，在初识LED灯一课中，我设计的问题就是学校门口的交通灯不够合理，经常出现交通拥堵，绿灯设置时间较短还造成了一些交通事故，请同学们提出改进方案。这是学生亲身经历的事情，容易引起学生共鸣。

同时问题的设置还应该有伸缩性，即满足不同层次学生。有的学生基础较好，完成速度快，这就要求一开始的问题再引申出新的问题，确保学生不断挑战。

1.4课堂学习小组的划分

创客教育是一门综合学科，对学生的要求较高，因此很多课程都采用小组合作的形式开展，要求把每个人的特长都发挥出来。一个合理的小组应该包含有领导力的小组长，实践能力强的技术人员，设计突出的美工，以及能说会道的讲解者。教师在划分小组时候，一方面尊重学生的想法，另一方面要适当的去引导。

2、实施过程

2.1创设问题情境，激起学生兴趣

教师利用视频展示普通小区里的门禁道闸系统，并进行如下陈述：“由于安全的要求，各个小区里都安装了控制人员和车辆进出的道闸系统，但同时也给大家带来了不便”，接着引导学生讨论发言。

设计说明：PBL教学中的问题情境主要作用之一是能够激起学生学习兴趣，最大程度的调动学生积极性。高一学生具备一定的思维能力和生活经验，对生活设施的不便有亲身体会。当把这个真实且与学生日常生活联系紧密的问题情境呈现出来时，就会使学生兴趣高涨。

2.2明确需要解决的主要问题

展示问题情境后，教师提出需要解决的问题：“我们本节课先来设计一个简单的道闸系统，基本能够满足车辆和人员的通行，然后再考虑如何使之更方便，然后请完成的同学阐述自己的设计思想。”。

设计说明：认识问题和提出问题是解决问题的第一阶段。问题太过宽泛或者对于问题的描述含糊不清，就无法吸引学生，而如果问题太难，又会吓跑学生。在呈现问题情境后，教师要提出问题，提出的问题不仅要能激发学生的求知欲，而且能够推动学生进行持续的研究，在教师陈述中，清楚表明了道闸系统的功能，并强调先简单再复杂，有助于学生明确方向。

2.3分析问题，讲解基础知识，确定解决问题的基本条件

教师引导学生继续思考，并进行如下陈述：“一个完整的道闸系统有哪些结构组成？我们要制作需要用到哪些器材？”然后列出舵机、卡纸、控制板等，让学生明确用到的材料，然后讲解主要元件的工作原理。

设计说明：明确需要解决的问题，学生积极性也会大大加强，但是如果没有教师的正确引导，学生可能会迷失方向。为了保证课堂的高效，教师需要用精致的问题引导学生深入思考，同时为学生讲解基础知识，完善学生的知识储备。

2.4操作实践，理解基础知识

当学生兴趣调动起来之后，应立即让学生进入实操阶段。教师此时扮演一个服务者的角色，巡视课堂，观察学生出现的问题和进度，并鼓励学生互助。此时，教师强调容易出错的地方，并给出解决问题的办法。

设计说明：这一环节的目的是学生内化知识，学会与同学交流合作。这一阶段耗时较长，学生也会遇到许多困难，因此教师必须有效发挥服务者的作用，给学生一定的指导，提高学习效率。

2.5提出新挑战，优化设计方案

结束以上环节后，学生基本可以解决问题。教师陈述如下：“现在大部分同学都已经完成制作了道闸的基本功能，但如何能够使行人和车辆更好、更快地通行呢？”在教师指导下，各小组讨论，精选出最佳方案，并由部分学生讲解给大家听。然后教师做出点评，鼓励学生设计制作出不同的方案。

设计说明：经过上一环节，学生完成了基本任务，有一定的成就感。这一环节里，需要老师进一步激励，使学生感受到创造、创新的价值。

2.6总结归纳，进行多元评价

对学生的评价主要有自评、互评和师评。此阶段需要老师根据之前的观察，对本班学生做整体评价，对于典型的作品进行过程性评价。例如，点评部分学生制作过程中碰到的困难，以及是如何解决的。

设计说明：PBL 教学模式强调评价，我的策略是有教师评价和学生互评带动自我评价。学生的思维和能力提升最终还是来自自我反思总结。因此，外部评价可以很好地激发学生正确的自我评价。教师对学生学习过程的评价更多的是过程性评价，使得评价更加全面。

四、小结

总之，PBL教学模式包含三个关键要素：问题、教师和学生。PBL课程围绕问题开展，学生作为致力于解决问题的主体，在教师的引导与帮助下，参与了课程实施的全过程。问题的设置是整个教学环节的重中之重，问题设计的恰当与否直接影响到学生学习效果。此外，在PBL教学中，师生角色较之前也有了很大改变，教师更多地是一个引导者、服务者。PBL教学模式在不同类型的创客课程中，实施的策略还不尽相同，教师应因课而异、因校而异，灵活掌握。

参考文献：

[1] 胡建宏. 基于PBL+DBL融合的创客课程教学模式研究与实践[J].教育现代化,2019(06):118-120.

[2] 胡慧丽，马燕，韩淑珍. 成功智力支持下基于 PBL 的创客教育模式探究[J].计算机教育,2018(09):96-101.

[3] 黄荣怀，刘晓琳. 创客教育与学生创新能力培养[J].现代教育技术,2016(04):12-19.

[4] 付志勇. 中国创客教育蓝皮书[M].北京:现代教育技术杂志社,2015:8.