王 佩，畢亞楠

（1.貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，貴州貴陽 550018；2.貴州師范學(xué)院大數(shù)據(jù)科學(xué)與智能工程研究院，貴州貴陽 550018）

當前社會中，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)層出不窮，各行各業(yè)的信息化步伐不斷加快，社會信息化程度逐漸加深，信息技術(shù)對教育的影響也日趨明顯。黨的十八大以來，黨中央、國務(wù)院對信息化工作愈加重視，教育信息化正在迎來重大發(fā)展機遇。同時，教育部在2016 年發(fā)表的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，明確提到了要積極推動信息技術(shù)與教育融合創(chuàng)新發(fā)展，積極探索信息技術(shù)在創(chuàng)客教育等新教育模式中的應(yīng)用。創(chuàng)客教育得到了國家教育層面的大力支持，并進入國家教育規(guī)劃中。所以在現(xiàn)階段，要把握好國家給予創(chuàng)客教育的支持，加深學(xué)生在創(chuàng)客教育中的學(xué)習(xí)深度，使學(xué)生在教育中能夠更加有效地學(xué)到知識，并從中提升創(chuàng)新能力。

在當前的信息師范生的創(chuàng)客教育課堂中，動手實踐是必不可少的環(huán)節(jié)。在這個過程中，教師往往會肯定以標準答案做出來的同學(xué)，而對于時間受限或知識累積不足從而導(dǎo)致失敗的學(xué)生，則會批評或忽視。在課堂中，教師過于關(guān)注課堂上學(xué)習(xí)的結(jié)果，而忽略了學(xué)生遇到的問題，也忽略了學(xué)生在失敗中得到的經(jīng)驗和啟發(fā)，使課堂教育效果不好，學(xué)習(xí)積極性降低，對學(xué)生創(chuàng)新能力的提高幫助不大。為解決這個問題，運用“有效失敗”法進行創(chuàng)新，探索實現(xiàn)開源創(chuàng)客教育的新路徑。基于單片機設(shè)計應(yīng)用進行課程設(shè)計，將“有效失敗”運用到信息師范生創(chuàng)客教育中，讓教師的關(guān)注點注重在課堂過程中，特別是讓學(xué)生從失敗中獲得成長，得到經(jīng)驗。

一、有效失敗理論

有效失敗（Preductive Failure，簡稱PF）理論是由Manu Kapur提出的。該理論主要指學(xué)生在學(xué)習(xí)以及解決問題的過程中，成功的實踐并不代表就已經(jīng)把知識學(xué)習(xí)透徹，當學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到了困難，并且自身的知識儲備并不足以解決該問題，教師也不會提供實質(zhì)性的幫助時，學(xué)生通過團隊合作，積極使用已學(xué)過的知識去嘗試解決問題。即使在實踐過程中肯定會有失敗，但是在失敗中，學(xué)生能夠獲得經(jīng)驗和教訓(xùn)，并且能夠以此增加對知識的理解以及對知識應(yīng)用的靈活性，還能夠鍛煉自己的自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。相對于國外的研究，前期國內(nèi)對于“有效失敗”的運用還是比較少的，但是近年來我國開始逐漸注重在課堂上融入“有效失敗”理論，相關(guān)研究也開始逐漸豐富。香港大學(xué)楊玉芹將PF 翻譯為“啟發(fā)式挫敗”，該研究將翻轉(zhuǎn)課堂與PF 理論進行結(jié)合，為翻轉(zhuǎn)課堂、微課設(shè)計提供新的視角和模式。劉新陽在《利用有效失敗的創(chuàng)客學(xué)習(xí)活動設(shè)計——一項探索性研究》中將有效失敗理論融入創(chuàng)客教育中，還提出了創(chuàng)客教育在實踐中的建議。郭婧遠在《創(chuàng)客教育中利用有效失敗促進學(xué)習(xí)的研究》一文中，將有效失敗應(yīng)用到創(chuàng)客教育中。對于“有效失敗”理論運用創(chuàng)客課堂中的研究，國內(nèi)還沒有完整的理論體系，本文將會對“有效失敗”理論應(yīng)用到信息師范生創(chuàng)客教育進行深入研究。

二、“有效失敗”理論在創(chuàng)客型信息師范生教育中的課程設(shè)計

在創(chuàng)客教育的課程中加入“有效失敗”理論進行相應(yīng)的課程設(shè)計。根據(jù)該理論的特點進行課程理論安排，通過問題情境的設(shè)計，教師提供恰當?shù)慕虒W(xué)支持，學(xué)生們將自主解決問題。本文采用單片機學(xué)習(xí)操作進行課程的實際研究，在信息師范生研究單片機的課程中，加入有效失敗理論來達到課程設(shè)計目的。然后經(jīng)過多次的研究改善，將很大程度上提高學(xué)生的知識運用能力以及創(chuàng)新能力，從而將課程設(shè)計優(yōu)化到最佳效果?；凇坝行　钡恼n程設(shè)計模型如圖1 所示。

圖1 基于“有效失敗”的課程設(shè)計模型

從該設(shè)計模型中可以看出，首先基于原有的設(shè)計方案，將“有效失敗”理論加入其中，設(shè)計出一個新的方案，新方案具有開放性，多種解決方法和唯一標準答案。根據(jù)該方案進行教學(xué)實踐研究，通過學(xué)生和教師在課程實踐后的效果評價，進一步將課程設(shè)計方案進行修改完善，重點關(guān)注與標準答案不一致的失敗例子，通過不斷的修改和完善后，得到最佳課程設(shè)計方案。

三、“有效失敗”法在創(chuàng)客型信息師范生教育中的實踐

（一）課程實踐

首先根據(jù)課程的初步設(shè)計進行具體的課程實踐規(guī)劃。本文選擇單片機的學(xué)習(xí)實踐作為課程的設(shè)計基礎(chǔ)。課程實踐規(guī)劃如圖2 所示。

圖2 課程實踐規(guī)劃

根據(jù)課程實踐規(guī)劃，可以分為實驗班和普通班兩個班進行實踐。兩個班的基本配置相同，但是在實驗班里使用“有效失敗”的創(chuàng)客型教育模式，普通班進行普通的教學(xué)模式。分別給兩個班級的同學(xué)教授相同的知識，布置相同的任務(wù)，都是基于單片機的課程設(shè)計進行課程設(shè)計。課程設(shè)計分別為三個實驗，在不同階段讓學(xué)生依次完成實驗。并在實踐階段分時間段進行幾次考核和調(diào)研。通過對比兩個班的調(diào)研結(jié)果與考核成績，得到初步的實驗結(jié)果。

在實驗班的教學(xué)中，首先教師先將關(guān)于單片機的知識脈絡(luò)和基礎(chǔ)概念教給學(xué)生，讓學(xué)生建立基本的知識體系。經(jīng)過基礎(chǔ)知識的訓(xùn)練后，再布置開放性訓(xùn)練任務(wù)讓學(xué)生分組進行自主課程方案設(shè)計。在此過程中學(xué)生自主進行探索，完全是靠團隊合作來處理問題，并最終實現(xiàn)課程設(shè)計。在最后成果驗收時，不僅把學(xué)生的設(shè)計結(jié)果與標準答案對比，還與其他組的設(shè)計方案進行對比，著重關(guān)注失敗的設(shè)計案例，讓學(xué)生們對設(shè)計方案進行優(yōu)缺點討論，從而自主發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，來達到提升知識運用靈活性的效果。在整個過程中，教師隨時關(guān)注學(xué)生們的研究進展，并根據(jù)學(xué)生的需要，進行知識的補充，作出引導(dǎo)。但重點還是在于學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，并從失敗中得到啟發(fā)和經(jīng)驗。在這期間還會根據(jù)兩個班反饋的問題進行適當?shù)恼{(diào)整，使得效果更好。在課程結(jié)束后，對學(xué)生和教師進行調(diào)查以及對學(xué)生進行測試，通過與普通班級進行比較來檢驗課程設(shè)計效果。若是學(xué)生的知識遷移能力相比較于普通學(xué)生要強，就證明學(xué)生對于知識的理解和對概念的掌握更加深入，也側(cè)面證明了教學(xué)效果。根據(jù)不同的教學(xué)效果，及時對課程設(shè)計進行調(diào)整優(yōu)化，對問題情境的結(jié)構(gòu)化進行適當改動。通過了解學(xué)生在課程中的知識積累情況、創(chuàng)新能力和解決問題的能力，不僅能夠不斷優(yōu)化設(shè)計而得到最佳課程方案，還能夠深入研究“有效失敗”理論在創(chuàng)客型信息師范生教育培養(yǎng)中的優(yōu)勢。

（二）實踐數(shù)據(jù)分析

通過對比普通班和實驗班的課程設(shè)計的成功率和創(chuàng)新度，將得到的數(shù)據(jù)進行分析。下圖是實驗班與普通班的成功率對比圖。

圖3 成功率對比圖

根據(jù)對比圖的數(shù)據(jù)可知，實驗班的課程設(shè)計成功率比普通班要高出不少，并且根據(jù)不斷練習(xí)，成功率還在不斷的上升。實驗班的師范生通過“有效失敗”的創(chuàng)客型師范生教育，從自己的設(shè)計中明確地發(fā)現(xiàn)了自己存在的問題，然后將問題通過教師提點和團隊合作將其解決。在之后的實驗中將學(xué)到的知識應(yīng)用更加靈活，課程設(shè)計的成功率就會大大提高。而普通班的師范生沒有對自己的問題進行鉆研和打磨，導(dǎo)致很多問題沒有徹底解決，所以在之后的實驗中同樣的錯誤就會重復(fù)發(fā)生，因而成功率就不高。從教師的反映中可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在操作的過程中會遇到各種各樣的問題，普通班的學(xué)生就會去直接找教師解決，不會主動去進行思考；而實驗班的同學(xué)會自己主動進行問題的討論和鉆研，直到遇到真的無法解決的問題才會去請教教師。實驗班同學(xué)的問題幾乎百分之九十都是團隊合作解決。去請教教師也只是去學(xué)習(xí)問題的關(guān)鍵點，而不是直接問正確方法是什么。所以實驗班學(xué)生的學(xué)習(xí)會更為扎實，知識運用也更加靈活，課程設(shè)計的成功率會比普通班高很多。

在課程的創(chuàng)新度方面，兩個班的對比也是非常的明顯。下圖是實驗班與普通班創(chuàng)新度對比。

圖4 創(chuàng)新度對比圖

從對比圖上來分析，實驗班的小組對于題目的理解更為透徹，提出的解決方法更多。實驗班的學(xué)生通過“有效失敗”的創(chuàng)客型信息師范生教育，其研究問題的方法更加多樣化，對問題的思考更加的透徹，于是能從過往的失敗中得到更多的啟發(fā)，創(chuàng)新能力得到逐步提高，所提出的方案也會越來越多。而普通班的學(xué)生過于死板，沒有積極主動地去探索問題，只是在教師的教導(dǎo)下一步一步地完成任務(wù)，學(xué)習(xí)的積極性也不高。導(dǎo)致提出的方案沒有新意。實踐中發(fā)現(xiàn)，普通班的學(xué)習(xí)氛圍明顯比實驗班差。學(xué)生們過于依賴教師的幫助，教師在幫助其他同學(xué)時，有問題的學(xué)生就會變得無所事事，不會積極主動地去尋找問題的解決方法，而是等到教師過來幫助解決問題時，才會重新動起來。而實驗班的氛圍就會明顯好很多，教師會讓同學(xué)們積極思考問題，學(xué)生們不會過于依賴教師，而是自主去解決問題。學(xué)生們互相檢查發(fā)現(xiàn)各自的問題，然后根據(jù)問題，去查閱相關(guān)資料，進行各種各樣的嘗試，最后得到解決方法。實驗班的學(xué)生并不怕遇到問題，也并不害怕失敗。反而喜歡通過失敗汲取經(jīng)驗，一步一步地更新自己的方案，從中獲得越來越多的經(jīng)驗方法。并且實驗班的學(xué)生知識遷移能力會更強一些，對于知識的運用更加的靈活與透徹。

（三）實踐結(jié)果

通過以上的實驗分析可以發(fā)現(xiàn)，通過將“有效失敗”法融入信息師范生的教育中去，課堂上學(xué)生們的積極性與活躍度大大提高。在實踐方面，學(xué)生們在對于知識的理解和運用方面得到了很大的提高，在剛開始進行實驗設(shè)計時錯誤較多，但是經(jīng)過多次試驗的鍛煉和打磨，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力變得更強。在之后的調(diào)研中，還發(fā)現(xiàn)學(xué)生們其實很喜歡自主進行探索，并不喜歡只有教師講解問題，習(xí)慣了自己去思考并實踐。在實驗班里學(xué)生們得到了更多的自主探索時間，不只拘泥于教師的講解，而是自己動腦思考，創(chuàng)新能力得到了非常大的提升，能夠更加全面的思考。

本文從教師教學(xué)實踐的角度和信息師范生創(chuàng)客教育方面對利用“有效失敗”的課程設(shè)計問題進行了深度研究。該教學(xué)模式的設(shè)計與實踐，可以說明學(xué)生能夠更自主地去思考問題，解決問題，對知識的理解更加深入和靈活。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，通過有效失敗學(xué)習(xí)更多知識，具有深刻的體驗，積累豐富的經(jīng)驗。通過不斷從失敗中獲取的經(jīng)驗和教訓(xùn)，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到增強，提出的解決方案增多，增強了對知識的遷移能力和創(chuàng)新能力。

本文的開源創(chuàng)客教育的新路徑研究，通過對課程進行多次迭代設(shè)計，能夠最大限度地把學(xué)生已有知識與能力相匹配，達到提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的目的。

在當今信息化高度普及的時代，研究創(chuàng)客教育對信息師范生的培養(yǎng)具有深遠的意義，本文從教師教學(xué)設(shè)計實踐的角度對教學(xué)課程設(shè)計問題作深入研究，運用“有效失敗”法進行改革創(chuàng)新，探索如何實現(xiàn)開源創(chuàng)客教育的新路徑，具有普適價值。