基于PBL的翻转课堂在中学信息技术教学中的研究与应用*——以《智能机器人》课程为例

贾金元，武小龙

（西北师范大学附属中学，甘肃 兰州 730070）

基于PBL的翻转课堂在中学信息技术教学中的研究与应用*
——以《智能机器人》课程为例

贾金元，武小龙①武小龙为本文通讯作者

（西北师范大学附属中学，甘肃 兰州 730070）

文章以中学信息技术选修课《智能机器人》为例，对PBL教学法和翻转课堂等概念进行了解析，分析翻转课堂在中学信息技术选修课教学中存在的价值，构建了以自主学习和协作学习为主的《智能机器人》翻转课堂教学模式，在教学实际中运用问卷调查，从是否促进学生理解和深化课程知识、提高学习兴趣、创新思维培养等方面验证了基于PBL的翻转课堂实验教学模式的有效性，并给出了在创客教育背景下中学信息技术选修课的课程教学标准和教学模式。

PBL；机器人课程；翻转课堂

一、引言

随着新理念和新技术的不断涌现，各学科的教学与信息技术的关系越来越密切，作为教学方法论研究的翻转课堂成为国内外最热的教育改革和创新话题。本文将适用于实践技能教学的 PBL和当前新兴的教学模式——翻转课堂进行有机整合，将其引入到高中信息技术选修模块《智能机器人》的教学中，以PBL为理念，通过制作专题资源库和翻转课堂，有针对性的实现了知识的传授和内化，帮助学生提高学习本课程的兴趣，最终为《智能机器人》提炼出一套适合学校实际的、具有实践指导性的教学实施课程和方案。

翻转课堂实际上是对传统教学理念的发展，很多学校和机构也开始探索并践行这种教育模式，当前国内学术领域对于翻转课堂的概念研究较多，实证资源实践较少，实证研究还比较少。《智能机器人》是高中信息技术的选修模块，传统授课方式是课上教师演示，课下学生操作，教师共享课件等资源，学生自主操作时间增多，但是学校效果欠佳。笔者以“翻转课堂”和“中学信息技术课程”两个关键词在中国知网进行搜索，截止到2016年10月10日，发现利用PBL教学法研究中学信息技术课程中翻转课堂学习策略的文章较少，具体见表1。

表1

信息技术学科本身就是一门操作性、实践性特别强的学科，信息技术的发展在推动教育信息化进程中的作用日益凸显，作为最能体现信息化教学理念的学科，信息技术应当作为先驱并积极吸纳新的教学理念，尝试与自身发展相结合，探索符合自身发展的教学模式。但是高中信息技术课程在实际教学中还存在一些问题，如学校对该课程不重视，教学方式过于单一，课堂教学组织策略不合理，学生兴趣不高等。无论如何，鼓励有条件的地方积极尝试是必然的选择，无论选修还是必修[1]。如何采取适当的方式来解决这些问题，优化教学，特别是选修课的学习？笔者在改善《智能机器人》实际教学水平的前提下，及时地更新教学内容，针对中学生的认知规律、个性化差异以及知识点进行深度教学设计，创造性地开展信息技术教学。

二、相关概念解析

1.PBL的概念

1969年，PBL（Problem-Based Learning）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[2]。最终目的是培养和激发学生的内部学习动机，培养学习者的计算思维能力、合作能力及创新能力。

2.翻转课堂

翻转课堂是由英语“the Flipped Classroom”翻译过来的术语，相对于传统课堂上讲授知识、课下完成作业的教学方式而言，翻转课堂教学就是利用现在多元化的信息资源，课堂上以学生为主体、教师作为指导者，学生带着自主学习过程中存在的问题上课，师生探究合作进行学习，从而提高教学效果的一种教学形态。它与传统课堂相比最大的区别是知识传授与知识内化的颠倒，强调把知识的学习置于课堂外，让学生根据自己的实际水平选择适合的方式，在课堂上，让教师与学生间有更多的交流和沟通。

三、基于PBL的翻转课堂在《智能机器人》教学中的实践模式

如图1所示，该模式以提高学生信息素养和自主、协作学习能力为主要目的，以资源共享系统为基础，以QQ群、微信公众号为工具，包括课前、课中和课后3大模块，鉴于学校智能机器人教学的现状，整个课程采用翻转课堂的形式进行。该模式在总结多种教学模式的基础上，一方面强调教师对学生加深了解，一方面教师要收集和制作优秀的网络资源，以任务驱动为主要学习方式，为学生创建有趣的学习情境，重视学生的反馈与评价，了解学生的真正诉求。

四、教学设计实例

1.课程背景

《智能机器人》是高中信息技术的一门选修课，课程目标是使学生了解机器人的传感器和驱动装置的作用，通过为机器人编写程序，提高整体规划能力，培养科学而高效的思维方式[3]。电脑机器人设计综合了包括传感器、编程技术、电子设计、物理线路及力学的多种知识[4]。然而，对于高中生来说，软件的编程和操作没有太多的难度，难的是理解和应用相关的概念原理并能解决实际问题。

图1 基于PBL的翻转课堂在智能机器人教学中的实践模式

以往教学存在的主要问题是：学生缺乏机器人相关的背景基础，常常只是满足于概念理解和掌握[5]。没有不断创新和根据新创意精益求精的动力，基于翻转课堂教学模式的中学信息技术课程学习可以解决这一问题。

2.课例说明

教学内容：机器人齿轮

教学目标：理解齿轮的相关概念，掌握传动比，能根据需要设计齿轮进行减速和加速。

教学过程：①概念讲解。对齿轮、传动比等进行概念讲解。实施基于微视频资源的翻转课堂实验教学模式，在研究过程中搜集数据并进行分析，得出相关结论[6]。②引申。结合竞赛实例，讲述实际情况下大齿轮带动小齿轮和小齿轮带动大齿轮的不同，加深知识内化程度、学习兴趣的变化等。③评价分析法。运用问卷调查法和访谈法了解学习者学习的实际情况。

图2

五、评价反馈和数据分析

本研究以2015-2016年下学期学习 《智能机器人》选修课的400名高一学生为研究对象，其中男生270人，女生130人。采用基于PBL的翻转课堂授课方式。问卷采用5级李克特（Likert）量表，选用Cronbacha信度系数来衡量信度。前测调查结果与后测调查结果的Alpha系数分别为0.684、0.602，所涉问题主要包括：①对智能机器人的学习了解情况；②对授课方式改变的满意程度；③学习结果的满意评价。问卷调查分为三个等级：A代表满意；B代表较满意；C代表与传统教学方式变化不大。调查结果如图2所示。

由图2可以看出，350名学生认为自己已经掌握或者基本掌握了机器人基本知识，占总数的87.5%，对智能机器人基本了解的有30人，对机器人不了解的20人，由此说明，绝大部分学生经过学习后对机器人有很高的兴趣，对科学的学习态度也较积极，276人可以独立建造出小车，可见创客课程在一定程度上提高了学生对机器人的兴趣和对创客教育的态度,将基于PBL的翻转课堂教学模式引入教学取得的教学效果比较显著。

六、结束语

开展《智能机器人》选修课，有助于培养中小学生创客思维和动手能力，指导教师应在深入研究教材学习内容的基础上，将基于PBL的翻转课堂引入到中学信息技术教学中，因材施教，努力做到让学生在课程的学习中，在自己动手搭建、编程、测试、竞技的过程中，提高创新思维、科学探究、动手实践和解决问题的能力[7]。越来越多的教育工作者也开始了多种教学实践的探索，本文基于PBL的翻转课堂实践探讨也许可以为中小学开展智能机器人教育提供参考。

[1]钟柏昌.中小学普及机器人教育可行吗[J].中小学信息技术教育,2014(1):41.

[2]百度文库.PBL教学法讲解[DB/OL].https://wenku. baidu.com/view/460d10b1d4d8d15abe234e44.html.

[3]吴蔚宁.在课堂开展智能机器人活动的实践探索[J].中国信息技术教育,2008(4):2.

[4]祝智庭,李峰.面向学科思维的信息技术课程设计:以高中信息技术课程为例[J].课程与教学,2015(1).

[5]车峰,试析让机器人教学走向普及化的几点做法[J].学周刊A版,2014(5):62.

[6]杨九民,邵明杰,黄磊.基于微视频资源的翻转课堂在实验教学中的应用研究──以 “现代教育技术”实验课程为例[J].现代教育技术,2013(10):36.

[7]祝智庭,孙妍妍.创客教育:信息技术使能的创新教育实践场[J].中国电化教育,2015(1):14.

（编辑：鲁利瑞）

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1673-8454（2017）08-0058-03

甘肃省教育科学“十三五”规划2016年度重点课题“创客教育背景下高中信息技术教学的创新探索与研究”（课题批准号：GS[2016]GHBZ096）。