基于UBD模式的初中創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計(jì)研究
——以倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作為例

鄭曉英 丁雪寧 孔晶 陳維新 郭海寧

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院人文與教育學(xué)院，廣東 佛山 528225；2.佛山市禪城區(qū)南莊鎮(zhèn)第三中學(xué)，廣東 佛山 528061）

一、引言

我國(guó)的課程教學(xué)目標(biāo)經(jīng)歷了雙基、三維目標(biāo)再到學(xué)科核心素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，這與我國(guó)時(shí)代發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)要求相契合，社會(huì)是一個(gè)綜合體，對(duì)人才的要求也在不斷提高，社會(huì)人才不僅要具備知識(shí)與技能，此外學(xué)會(huì)做人與做事，也是社會(huì)的必修課。有相關(guān)研究表明，目前在創(chuàng)客課程教學(xué)過程中，存在重技術(shù)導(dǎo)向，教師滿堂灌輸知識(shí)點(diǎn)的情況，[1]在這一過程中學(xué)生缺乏思考，主體性與積極性被削弱，學(xué)習(xí)效果大打折扣，不利于創(chuàng)客課程實(shí)施目標(biāo)與理念的達(dá)成。UBD 模式圍繞學(xué)科大概念開展學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生達(dá)成對(duì)知識(shí)的真正理解，有助于改變當(dāng)前灌輸式教學(xué)、活動(dòng)導(dǎo)向式教學(xué)的現(xiàn)狀，在提倡素養(yǎng)教育的背景下，UBD 模式已成為各學(xué)科研究的熱點(diǎn)話題。本研究在對(duì)UBD 模式進(jìn)行概念闡釋和適用性分析的基礎(chǔ)上，借助逆向教學(xué)設(shè)計(jì)三階段框架，結(jié)合創(chuàng)客課程的特點(diǎn)，構(gòu)建了初中創(chuàng)客課程教學(xué)活動(dòng)案例，為創(chuàng)新創(chuàng)客教學(xué)模式提供新思路。

二、UBD模式與創(chuàng)客課程

UBD 模式的全稱是（Understanding by Design）理解為先的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，是由當(dāng)代美國(guó)教育改革專家格蘭特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麥克泰（Jay McTighe）提出來的。UBD 模式是基于結(jié)果導(dǎo)向的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)，這里的逆向主要是指課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的逆向，在學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行課程活動(dòng)的設(shè)計(jì)，主要圍繞預(yù)期結(jié)果、評(píng)估階段、學(xué)習(xí)計(jì)劃三個(gè)階段開展教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，以“實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生真正理解”為目標(biāo)。[2]

創(chuàng)客課程是承載創(chuàng)客教育理念的載體，依據(jù)創(chuàng)客課程的表現(xiàn)形態(tài)，一般將創(chuàng)客課程劃分為廣義與狹義的概念，廣義上的創(chuàng)客課程主要是指培育創(chuàng)客素養(yǎng)的各類課程，主要包括電子創(chuàng)意類課程，此外手工課程、陶藝、繪畫等藝術(shù)類的創(chuàng)意課程也屬于創(chuàng)客課程的范疇；而狹義的創(chuàng)客課程特指技術(shù)含量高的，如Scratch、Mixly、Arduino 等具備數(shù)字技術(shù)應(yīng)用特征的電子創(chuàng)意類課程。[3]綜上所述，創(chuàng)客課程是一門培養(yǎng)創(chuàng)新人才的綜合性課程，本研究中的創(chuàng)客課程主要是指Arduino 軟件和Mixly 軟件相結(jié)合的狹義創(chuàng)客課程。

三、UBD模式在創(chuàng)客課程中的適用性分析

（一）以問題解決為導(dǎo)向

提升學(xué)生對(duì)問題解決的能力是創(chuàng)客課程倡導(dǎo)的目標(biāo)之一，2022 年頒布的信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)課程總目標(biāo)部分明確提出通過課程學(xué)習(xí)，初步達(dá)成解決問題的能力，具備發(fā)展計(jì)算思維，能夠有意識(shí)地總結(jié)解決問題的方法，并將其遷移到其他問題求解當(dāng)中。[4]而UBD 模式的目標(biāo)——實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生真正理解，也與問題解決有緊密的關(guān)系，問題解決是檢驗(yàn)學(xué)生是否實(shí)現(xiàn)真正理解，有意義學(xué)習(xí)的一種手段。在創(chuàng)客課程中，學(xué)生有機(jī)會(huì)將課堂中學(xué)到的知識(shí)和技能應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界的問題中，鼓勵(lì)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，并通過解決實(shí)際問題來增強(qiáng)學(xué)習(xí)的意義。

（二）以學(xué)習(xí)者為中心

UBD 模式的三個(gè)階段都是以學(xué)習(xí)者為中心開展的，充分保證了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)加工和意義建構(gòu)。創(chuàng)客課程一直以來尤為關(guān)注學(xué)生創(chuàng)意和想象力的實(shí)現(xiàn)，UBD 模式契合創(chuàng)客課程的培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)從學(xué)習(xí)目標(biāo)出發(fā)，通過反向設(shè)計(jì)課程活動(dòng)使得教學(xué)不再圍繞教材內(nèi)容進(jìn)行，而是緊緊圍繞學(xué)生的需求進(jìn)行，從而避免了教學(xué)內(nèi)容的直線灌輸，為創(chuàng)客課程的發(fā)展和學(xué)生思維與能力的提升創(chuàng)造條件和可能。

四、基于UBD模式的初中創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）制定目標(biāo)

與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)不同，UBD 模式的第一階段要以學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)為導(dǎo)向，圍繞學(xué)習(xí)目標(biāo)開展相應(yīng)的教學(xué)活動(dòng)，并且UBD 模式的學(xué)習(xí)目標(biāo)更加注重本學(xué)科中的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)目標(biāo)，即需要學(xué)生持續(xù)理解的大概念，教師要結(jié)合學(xué)科大概念理清學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，這里的學(xué)科大概念具備統(tǒng)整性的特征，是一種能夠反映學(xué)科的本質(zhì)，將學(xué)科關(guān)鍵思想和核心內(nèi)容聯(lián)系起來的關(guān)鍵的、特殊的概念。本案例屬于“過程與控制”模塊的教學(xué)內(nèi)容，依據(jù)2022 年頒布的義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)“過程與控制”模塊的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行描述，確立本案例的學(xué)科大概念使學(xué)生能認(rèn)識(shí)到過程與控制系統(tǒng)普遍存在于日常生活中，能設(shè)計(jì)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)過程與控制的方案，并在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中通過編程等手段加以驗(yàn)證。具體的預(yù)期結(jié)果如表1 所示：

表1 《倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作》預(yù)期結(jié)果

（二）確定評(píng)估證據(jù)

教師創(chuàng)設(shè)貼切生活的情境，讓學(xué)生完成和生活相關(guān)的實(shí)例任務(wù)，依據(jù)課程內(nèi)容《倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作》學(xué)習(xí)目標(biāo)確定的評(píng)估證據(jù)如表2 所示：

表2 確定評(píng)估證據(jù)

（三）倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

在學(xué)習(xí)目標(biāo)與評(píng)估證據(jù)的引導(dǎo)下，采用UBD 模式中的WHERETO 元素開展創(chuàng)客課程倒車?yán)走_(dá)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，探究哪些學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)能夠使學(xué)生達(dá)到預(yù)期的結(jié)果?！兜管?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作》教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)具體如表3 所示：

表3 《倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與制作》教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

五、基于UBD模式的初中創(chuàng)客課程教學(xué)實(shí)踐

筆者選取了佛山市某中學(xué)初一年級(jí)的一個(gè)班級(jí)開展教學(xué)實(shí)踐，在實(shí)踐中主要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用UMU 學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)際操作，教師指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)Mixly 圖形化編程軟件進(jìn)行作品設(shè)計(jì)。由于學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中，對(duì)Arduino 主板的構(gòu)造有了一定的了解，學(xué)習(xí)過LED 燈、溫濕度傳感器、LCD 液晶顯示屏與Arduino 主板的連接方法，具備一定的硬件連接基礎(chǔ)。

通過查看學(xué)習(xí)平臺(tái)上學(xué)生上傳的作品來看，大部分學(xué)生能夠依據(jù)微視頻選擇倒車?yán)走_(dá)效果的電子元件，闡述小組共同設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)裝置圖，正確連接超聲波傳感器、有源蜂鳴器與Arduino 主板，由利用超聲波傳感器測(cè)量距離——實(shí)現(xiàn)一定距離范圍內(nèi)的報(bào)警——實(shí)現(xiàn)不同距離范圍內(nèi)的報(bào)警，由簡(jiǎn)單任務(wù)到拓展任務(wù)，在實(shí)現(xiàn)任務(wù)過程中培養(yǎng)學(xué)生從淺層到深層的系統(tǒng)理解能力與認(rèn)知能力，同時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力也得到一定程度的提升。

六、總結(jié)

在基于UBD 模式引導(dǎo)下的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐中，學(xué)生主動(dòng)參與課堂學(xué)習(xí)，動(dòng)腦思考與實(shí)踐，進(jìn)行硬件搭建、算法描述，借助豐富的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源描述實(shí)現(xiàn)倒車?yán)走_(dá)的算法，發(fā)揮小組的智慧，依據(jù)流程圖編寫圖形化程序，在這一實(shí)施過程中，教師以學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)有效引發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)思考。UBD 模式，為教師開展創(chuàng)客教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)提供了具體的參考框架，更加明確開展教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)意圖，充分挖掘?qū)W科的核心知識(shí)，確立評(píng)估評(píng)價(jià)依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生通過不斷探究、反思、持續(xù)理解學(xué)科的核心知識(shí)，最終促進(jìn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，為促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)與知識(shí)建構(gòu)提供了新的思路。