【基于做中学理念的信息技术课程与教学的方法建设】信息技术核心理念

基于做中学理念的信息技术课程与教学的方法建设

技术教学中工程学习的一个趋势是在学习了“完成一项 工程项目所需的基础知识”之后，通过一个综合实践活动， 用比较长的时间来完成一个综合项目。比如，每个学期，当 讲授完Scratch语言的基础知识以后，我们会单独抽一个周 六组织一个“编程马拉松”的项目，要求学生在一天的时间内完成一个复杂程序的设计。这种活动的受益者只是少数， 工程教育的目的是为了回答一个问题“教育究竟可以在多大 程度上接近真实世界”，因此我们更希望未来的技术教育能 够更好地解决这个问题，让所有人体验真实工程当中的快乐。

我们可以从“点亮一盏LED灯”的教学开始。

教学任务设计 尝试用不同的方法点亮一盏LED灯，并完成一个由50盏 灯构成的大吊灯的制作过程。

教学实施过程与思考 让我们试着比较点亮一个发光二极管（LED灯）的三种 方式。

方法1：一个纽扣电池，正极接发光二极管的正极，负 极接发光二极管的负极，它就亮起来了。

方法2：使用一个Scratch测控板，这是一种很常用的信 息技术实验仪器，用Scratch语言通过计算机控制通过发光 二极管的电流的大小和方向，然后点亮它。

方法3：使用Arduino传感器板，把控制发光二极管的程 序下载到Arduino上面，然后控制这个发光二极管的亮灭。

这三种方式从技术上经历了从模拟电路、外部控制的数 字电路、单片机自动控制的数字电路三个阶段，在高中阶段 可以通过两课时的教学，完成基础知识的学习。但是这只是 一项工程项目启动的基础知识，我们期望学习完这些基础知 识以后，学生能够通过完成一个综合的项目体验真实工程的过程，达到真正的学以致用，这就需要更为细致的教学组织 技巧和设计。如果我们把“做中学”理解为一种学习方式， 那么“做”可以理解为“制作”，即“Make”，可以延伸为 现在很流行的“创客”（Maker）；
技术教育当中的“工程” 可以理解为一种用创客的方式，完成一个尽可能接近真实生 活的项目。

1. 如何根据基础知识确定一项工程项目的题目 工程项目是一种复杂的项目，如果按照典型的创客教育 的学习模式，在制作（Making）阶段，学生学习了一项工程 项目所需的基础技能，在改装（Hacking）环节需要由学生 提出一个改装的方向。比如在制作环节当中，学生知道如何 用绕线器来点亮一盏LED灯，如图1所示。接下来需要启发学 生做一个比较大的项目。比如，给LED加上一个灯罩制作一 个由50盏灯构成的大吊灯。于是发动了景山学校创客空间的 会员们手绘灯罩，做成了一个吊灯（图2）。

吊灯的顶端是两个铁环，铁环分别连接了电池和50个发 光二极管的正极和负极，这样一个比较复杂的、会让人见到 眼前一亮的作品就完成了。

让人眼前一亮，是很多创客作品成功的关键因素。而在 原理层面问题解决之后，我们很希望设计能够做到让人眼前 一亮。有几个很常用的原则：（1）做很大的东西或者很小 的东西。比如，一人高的吊灯或者能在iPad上跑步的小机器 人。（2）做跟人发生联系的东西。比如，这个吊灯的每一个单元都是创客空间的会员手绘的。（3）整体的统一和局 部的个性给予观众合适的信息量。这个吊灯灯罩都是立方体， 而每个又不太一样，过于统一显得呆板，过于个性显得杂乱。

（4）跟正常的逻辑不太一样。比如，触摸的开关看上去就 比按钮或者拨位开关让人觉得更加有趣一些。这些改装的角 度，可以帮助学生有的放矢地确定改装的工程项目的主题。

2. 如何确定分工 在团队合作的工程项目当中，我们常常需要让学生分组， 类似流水线一样完成较大的项目。比如，这个很大的吊灯， 可以分为折制灯罩、灯罩彩绘、给灯罩安装LED、将LED安装 到两个铁环上四个步骤。它们彼此是同在一条流水线的关系， 这种串行关系的优点是分工明确，缺点是后期工序要等待前 期的工序完成之后才能操作。相关的另一个分工方式是将学 生分配成小团队，每个小组都制造一个迷你的吊灯，最后再 将小吊灯汇集成一个大吊灯。这种分工方式的优点是比较灵 活，每个小组内部可以按照工程进度调整分工，而且各个小 组之间存在竞争，便于激励学生完成工程项目。

3. 如何明确工期 在班级授课制当中，一般来讲需要在一节课当中完成一 个独立的单元。之前在信息技术教学中常见的“期末大项目” 的考核方式，可以看做是一种将复杂的工程项目分解在每个 课时的一种做法，但是这种做法学生在一周之后常常遗忘上 节课的内容，使得本课的体验不连续，因此需要更为细致的设计。另外，我们也可以通过学校的各种活动确定工期，比 如2014年下学期在北京景山学校当中开展的“创客1.0”活 动，学生在课堂上学习了“点亮LED灯”这种工程项目的基 本技能，然后以班级为单位开展竞赛，工期就是从发起活动 到提交作品的这段时间。学生可以在完成比赛项目的过程中， 形成临时的团队，完成一个差异性的工程作品。更重要的是， 这种项目常常是在学生的家中由几位同学共同完成的，这有 利于将工程项目的思想更好地渗透到学生的家庭生活中。更 重要的是，类似这种“创客发小”的基于家庭和社区的活动 形态，更加类似美国的“车库文化”，这是一种基于家庭和 社区的创客活动形式。

4. 如何在工程完成中体会工艺探索的过程 在工程项目当中，常常会遇到一些困难。比如，在吊灯 这个项目当中，我们发现LED灯容易脱落，此时各个小组便 会通过改进制作方法来解决这个问题。再如，灯罩的制作过 程缺乏一个统一的标准，我们可以用Word来绘制一个折纸图 纸，帮助提高灯罩制作的精度。这些“微创新”都是工艺方 面的改进，对工艺的追求是所谓的“工匠精神”的一个重要 的方面。

5. 如何评价这项工程项目 对于一项完整的工程项目可以使用下面的这种雷达图 （图3）进行评价。一个作品的制作并且最终发布，可能需 要用到电子与程序的知识来完成功能，材料与结构的技能来构建外形，科学探究和数学建模的方法来解决问题，媒体传 播与文案写作的能力来发布作品。此外，还可以根据最后的 作品的整体情况评价其工业设计水平，并通过每位成员在团 队中的作用和积极性来评价其团队协作能力。评价者可以根 据自己的情况将其每个维度分成五分制或者十分制的量表。

在不同的工程项目当中，评价的各个维度会有调整。另 外，如果能够在评价当中引入专家评价或者社会评价，则会 让工程项目的评价更具专业性和社会意义。比如优秀的工程 项目参加各级的“科技创新大赛”由专家给出评价。学校也 可以搞很多类似创意集市的活动，学生的工程作品可以用来 义卖或销售，让市场和消费者用脚投票，也是一种不错的评 价形式。

图3 6. 工程项目的未来以及信息技术在其中的作用