郭蓉

摘要：教育信息化為硬件教學(xué)進(jìn)入課堂提供了機(jī)會(huì)，但在硬件教學(xué)中，依然存在很多問(wèn)題。本文在探討項(xiàng)目式教學(xué)背景下硬件教學(xué)常見問(wèn)題的同時(shí)，從教師采用的教學(xué)手段、課堂管理方式以及對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力的培養(yǎng)這幾方面進(jìn)行了實(shí)踐反思，以期進(jìn)一步提升課堂上硬件教學(xué)的有效性。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目式教學(xué);硬件教學(xué);教學(xué)有效性

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2022）05-0036-03

● 影響課堂教學(xué)效果的問(wèn)題

隨著教育信息化的推進(jìn)，各學(xué)校根據(jù)教學(xué)需要，配置了大量的硬件資源，以鼓勵(lì)教師在課堂教學(xué)、學(xué)生社團(tuán)等環(huán)境下提升教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。隨著筆者所在學(xué)校STEM專用教室及設(shè)備的建成和到位，筆者開始嘗試將硬件的使用融入項(xiàng)目式教學(xué)中，并在常規(guī)的信息技術(shù)課堂中普及推廣。但在硬件投入大班課堂教學(xué)的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)了一些影響課堂教學(xué)效果的問(wèn)題。

1.硬件管理煩瑣，使用易出問(wèn)題

①學(xué)生機(jī)軟件不兼容。教師在測(cè)試硬件時(shí)，常常會(huì)在教師機(jī)端進(jìn)行測(cè)試，但往往忽略了教師機(jī)一般無(wú)需安裝自動(dòng)還原系統(tǒng)，軟件可以自動(dòng)更新，而學(xué)生機(jī)則因安裝了自動(dòng)還原系統(tǒng)而無(wú)法自動(dòng)更新軟件。加之學(xué)生機(jī)數(shù)量較多，使用年限較長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)狀態(tài)也容易被忽視。

②硬件故障。在連接硬件時(shí)，有些硬件本身會(huì)出現(xiàn)故障，除了主要器械，相關(guān)配件“拖后腿”的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。筆者曾在使用3D打印筆時(shí)，發(fā)現(xiàn)某一位學(xué)生的打印筆始終不能使用，這一現(xiàn)象最后在更換了連接線后得到了解決，但在確定是連接線故障之前，排查問(wèn)題也耗費(fèi)了不少時(shí)間。

③設(shè)備使用損壞。在班級(jí)授課過(guò)程中，硬件設(shè)備通常在每節(jié)課后由教師收回循環(huán)使用，每一套設(shè)備的使用率都較高，使用過(guò)程中必然會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞。并且因?yàn)閿?shù)量較多，損壞后的設(shè)備教師無(wú)法在第一時(shí)間進(jìn)行更換或維修。

2.學(xué)生在聽課過(guò)程中易被分散注意力

小學(xué)生的注意力容易被分散，在接觸硬件后，聽課效率更是大打折扣。機(jī)房環(huán)境本就足以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣，當(dāng)拿到硬件后，一根線、一個(gè)按鈕，都會(huì)成為他們專注把玩的對(duì)象，此時(shí)進(jìn)行教學(xué)，稍有放松，學(xué)生的注意力就會(huì)被分散。

3.動(dòng)手操作能力的差異影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果

涉及硬件的學(xué)習(xí)，除了需要學(xué)生具備一定的思維能力，很大程度上也要求學(xué)生具備相應(yīng)的觀察力和動(dòng)手能力。例如，有些學(xué)生思維敏捷，但在觀察線路連接時(shí)缺乏準(zhǔn)確性，在面對(duì)機(jī)械時(shí)，缺乏適當(dāng)?shù)牟僮骱蛨?zhí)行能力，這就使他們的課堂學(xué)習(xí)效果受到了制約。

● 項(xiàng)目式教學(xué)下課堂教學(xué)有效性的理論啟示

項(xiàng)目式教學(xué)指在教師的指導(dǎo)下，將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生自己處理。其主要特征是以項(xiàng)目為主線，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)。在這樣的背景下進(jìn)行硬件的教學(xué)，教師也可以秉持“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的中心原則。盡管硬件教學(xué)的課堂與之前純軟件學(xué)習(xí)的課堂有所差異，但教師應(yīng)摒棄一步一步領(lǐng)著學(xué)生完成任務(wù)的思路，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候要放手讓學(xué)生進(jìn)行探索?；谶@一背景，在硬件教學(xué)的情境下，課堂的有效性應(yīng)當(dāng)包含以下一些特征。

1.學(xué)生能夠掌握基本技能和知識(shí)，完成硬件設(shè)備的正確連接和搭建

在使用硬件教學(xué)后，課堂教學(xué)不僅要關(guān)注學(xué)生對(duì)理解性知識(shí)的掌握，幫助學(xué)生用自己的方式描述簡(jiǎn)單的硬件原理，還要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生技能的關(guān)注，保證學(xué)生在完成課堂學(xué)習(xí)后，對(duì)硬件能準(zhǔn)確連接，并且掌握常識(shí)性連接技巧。

例如，Microbit主板為了接通電源，需要學(xué)生連上外接電池組件，借此機(jī)會(huì)，教師可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電池正負(fù)極及其標(biāo)記，通過(guò)對(duì)比正確和錯(cuò)誤的連接方式讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以便學(xué)生可以將學(xué)到的知識(shí)遷移到其他場(chǎng)景中。

2.學(xué)生能夠?qū)ψ约旱娜蝿?wù)進(jìn)行正確的物化，即建立軟件平臺(tái)和硬件終端的準(zhǔn)確聯(lián)系

學(xué)生在電腦端搭建的程序其運(yùn)行結(jié)果只能在電腦端預(yù)測(cè)或觀察，而連接實(shí)物后是否能達(dá)到預(yù)期效果則需要多次調(diào)試。由于設(shè)備靈敏度的差異，教師即使在課堂上給定數(shù)據(jù)，學(xué)生操作時(shí)也可能出現(xiàn)差別，因此根據(jù)現(xiàn)象準(zhǔn)確查找對(duì)應(yīng)參數(shù)并進(jìn)行合適的數(shù)據(jù)設(shè)置是學(xué)生在硬件學(xué)習(xí)過(guò)程中必須掌握的技能之一。除此之外，讓學(xué)生能夠排查硬件的一些基本問(wèn)題，也應(yīng)當(dāng)成為硬件教學(xué)的目標(biāo)之一，借此讓學(xué)生真正掌握使用硬件的常備技能。

3.學(xué)生能夠在教師講授的基礎(chǔ)上，圍繞對(duì)應(yīng)項(xiàng)目和任務(wù)做出相應(yīng)改良

項(xiàng)目式教學(xué)在確立項(xiàng)目主題后進(jìn)入研究階段，研究的過(guò)程是一個(gè)開放、機(jī)動(dòng)的過(guò)程。雖然教師引導(dǎo)學(xué)生朝著大方向進(jìn)行學(xué)習(xí)，但很多細(xì)節(jié)和創(chuàng)新部分是需要依靠學(xué)生自己處理和發(fā)掘的。師生的預(yù)設(shè)在實(shí)踐中肯定會(huì)遇到很多問(wèn)題，包括所觀察到的生活現(xiàn)象也有很多改良的余地，因此，有效的課堂就是學(xué)生能夠結(jié)合硬件，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題創(chuàng)新式的解決。

● 方法實(shí)踐及反思

1.結(jié)合多種教學(xué)手段，完成硬件連接的基礎(chǔ)知識(shí)和技能普及

基于硬件環(huán)境的課堂教學(xué)，對(duì)硬件連接基礎(chǔ)知識(shí)和技能的教學(xué)是必不可少的。但由于課堂教學(xué)很長(zhǎng)一段時(shí)間都是在為軟件環(huán)境下的教學(xué)服務(wù)，因而師生都不太習(xí)慣使用硬件進(jìn)行教與學(xué)。同時(shí)由于課堂教學(xué)人數(shù)較多，教師無(wú)法在課堂中做到一對(duì)一地講解，這就需要借助多種教學(xué)工具和手段。

筆者在第一次嘗試教授學(xué)生連接掌控板和電腦的方法時(shí)，首先采用快拍儀進(jìn)行演示。但由于快拍儀放置在講臺(tái)桌面上，數(shù)據(jù)線長(zhǎng)度有限，所以在連接電腦USB接口的一端筆者只能用語(yǔ)言描述如何將數(shù)據(jù)線插入接口?？捎捎跀?shù)據(jù)線連接電腦端的接口設(shè)計(jì)得非常扁平，正反都能插入，所以有許多學(xué)生忽略了筆者的提示，導(dǎo)致插反數(shù)據(jù)線而無(wú)法連接到設(shè)備。吸取了這個(gè)教訓(xùn)后，筆者將整個(gè)硬件連接的過(guò)程拍成了微視頻，利用微視頻來(lái)演示，并且讓學(xué)生在動(dòng)手前觀看至少兩遍（第一遍邊講邊播放，第二遍完整播放），這樣一來(lái)，數(shù)據(jù)線連接的正確率大大提升。

此外，由于硬件連接時(shí)常會(huì)因?yàn)榻佑|不良而出現(xiàn)連接失敗的情況，一旦有問(wèn)題，教師逐個(gè)幫助學(xué)生解決會(huì)很費(fèi)時(shí)間，因此，筆者將常見的故障和排查方法列出，作為板書保留在黑板上，每節(jié)課都如此，幾節(jié)課下來(lái)，學(xué)生們都逐漸學(xué)會(huì)有問(wèn)題先自己嘗試排查解決。這不僅大大提升了課堂的效率，還有效提高了學(xué)生的主動(dòng)性，幫助學(xué)生以小主人的身份管理他們的學(xué)習(xí)工具。

2.課堂管理中把握教師干預(yù)時(shí)機(jī)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率

項(xiàng)目式教學(xué)雖然淡化了教師在某些方面的重要性，但是在課堂管理中教師的地位仍然很重要。組織管理好課堂是有效教學(xué)的重要前提。使用硬件容易引起學(xué)生的興趣，但也容易導(dǎo)致學(xué)生偏離學(xué)習(xí)主題，因此教師要關(guān)注課堂干預(yù)的方式與時(shí)機(jī)。

首先，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的干預(yù)，教師要注意把握學(xué)生使用硬件的時(shí)機(jī)。相對(duì)于學(xué)習(xí)硬件相關(guān)的技能，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)和原理會(huì)顯得比較枯燥，尤其是需要教師講授的部分。如果將學(xué)習(xí)知識(shí)放在硬件體驗(yàn)之后，學(xué)生的傾聽率會(huì)大打折扣，他們可能會(huì)關(guān)注手中的硬件是否有趣，或是沉浸在自己的疑問(wèn)與困惑中。因此，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，筆者認(rèn)為，如果不是探究性的任務(wù)，應(yīng)當(dāng)先講解再動(dòng)手。而面對(duì)探究性知識(shí)，也應(yīng)當(dāng)做到提前講清注意事項(xiàng)，事先做好鋪墊。一旦學(xué)生開始動(dòng)手操作，教師就應(yīng)當(dāng)盡量避免全班講解問(wèn)題。

其次，教師應(yīng)當(dāng)注意布置容易引起學(xué)生興奮的任務(wù)的時(shí)機(jī)。例如，在學(xué)習(xí)掌控板的過(guò)程中，筆者嘗試在兩個(gè)班對(duì)比了“屏幕顯示—LED燈—聲音”以及“屏幕顯示—聲音—LED燈”這兩種授課順序，前者的效率明顯優(yōu)于后者，因?yàn)榉澍Q器一旦發(fā)出聲音，學(xué)生的興奮點(diǎn)就集中到了聲音上，此時(shí)蜂鳴器的聲音加上學(xué)生的討論聲就嚴(yán)重干擾了教師的講授?？梢娙蝿?wù)的布置時(shí)機(jī)也是相當(dāng)重要的。

3.關(guān)注縱向培養(yǎng)，將動(dòng)手能力的培養(yǎng)過(guò)程貫穿學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)生涯

盡管學(xué)生的動(dòng)手能力可能在某一段時(shí)期內(nèi)會(huì)限制學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，但這只是暫時(shí)的。能力的提升是一個(gè)過(guò)程，信息技術(shù)課的學(xué)習(xí)也是一段持續(xù)的學(xué)習(xí)過(guò)程。學(xué)生的起點(diǎn)雖然參差不齊，但是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中循序漸進(jìn)，逐步加大技能難度，還是可以幫助很多動(dòng)手能力差的學(xué)生取得進(jìn)步的。例如，如果直接讓六年級(jí)的學(xué)生使用自動(dòng)切割機(jī)制作作品，有可能會(huì)導(dǎo)致作品出現(xiàn)誤差大、失誤多的情況，但如果從一年級(jí)開始，讓學(xué)生從折紙起步練習(xí)動(dòng)手能力，再慢慢增加剪刀工具、測(cè)量工具，到基本的木工工具，再過(guò)渡到機(jī)械類工具，學(xué)生的動(dòng)手能力將會(huì)逐步得到提升。

筆者所在學(xué)校的STEM研究主題是“智能交通”。對(duì)于低年級(jí)的學(xué)生，鼓勵(lì)他們以紙、剪刀、膠水、透明膠等為主要制作原料和工具;等學(xué)生到了中年級(jí)，則鼓勵(lì)他們用3D打印筆、小木棒、熱熔膠等作為原料工具;而學(xué)生到了高年級(jí)，就開始引導(dǎo)他們接觸電路、傳感器，并使用一些機(jī)械工具。所以，由易到難，縱向培養(yǎng)，將會(huì)成為提升學(xué)生動(dòng)手能力、提高課堂效率的有效方法。

綜上所述，硬件教學(xué)過(guò)程中雖然存在一些問(wèn)題與困難，但是隨著各種教學(xué)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的積累，這些難題將會(huì)被逐一攻克，屆時(shí)，硬件教學(xué)的普及度一定會(huì)大大提高。

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