项目式教学背景下提升硬件教学有效性方法的探究

郭蓉

摘要：教育信息化为硬件教学进入课堂提供了机会，但在硬件教学中，依然存在很多问题。本文在探讨项目式教学背景下硬件教学常见问题的同时，从教师采用的教学手段、课堂管理方式以及对学生的动手能力的培养这几方面进行了实践反思，以期进一步提升课堂上硬件教学的有效性。

关键词：项目式教学;硬件教学;教学有效性

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）05-0036-03

● 影响课堂教学效果的问题

随着教育信息化的推进，各学校根据教学需要，配置了大量的硬件资源，以鼓励教师在课堂教学、学生社团等环境下提升教学效率，促进学生创新能力的发展。随着笔者所在学校STEM专用教室及设备的建成和到位，笔者开始尝试将硬件的使用融入项目式教学中，并在常规的信息技术课堂中普及推广。但在硬件投入大班课堂教学的过程中，笔者发现了一些影响课堂教学效果的问题。

1.硬件管理烦琐，使用易出问题

①学生机软件不兼容。教师在测试硬件时，常常会在教师机端进行测试，但往往忽略了教师机一般无需安装自动还原系统，软件可以自动更新，而学生机则因安装了自动还原系统而无法自动更新软件。加之学生机数量较多，使用年限较长，计算机状态也容易被忽视。

②硬件故障。在连接硬件时，有些硬件本身会出现故障，除了主要器械，相关配件“拖后腿”的现象也时有发生。笔者曾在使用3D打印笔时，发现某一位学生的打印笔始终不能使用，这一现象最后在更换了连接线后得到了解决，但在确定是连接线故障之前，排查问题也耗费了不少时间。

③设备使用损坏。在班级授课过程中，硬件设备通常在每节课后由教师收回循环使用，每一套设备的使用率都较高，使用过程中必然会导致设备的损坏。并且因为数量较多，损坏后的设备教师无法在第一时间进行更换或维修。

2.学生在听课过程中易被分散注意力

小学生的注意力容易被分散，在接触硬件后，听课效率更是大打折扣。机房环境本就足以调动学生的兴趣，当拿到硬件后，一根线、一个按钮，都会成为他们专注把玩的对象，此时进行教学，稍有放松，学生的注意力就会被分散。

3.动手操作能力的差异影响学生学习效果

涉及硬件的学习，除了需要学生具备一定的思维能力，很大程度上也要求学生具备相应的观察力和动手能力。例如，有些学生思维敏捷，但在观察线路连接时缺乏准确性，在面对机械时，缺乏适当的操作和执行能力，这就使他们的课堂学习效果受到了制约。

● 项目式教学下课堂教学有效性的理论启示

项目式教学指在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理。其主要特征是以项目为主线，以学生为主体，以教师为主导。在这样的背景下进行硬件的教学，教师也可以秉持“学生为主体、教师为主导”的中心原则。尽管硬件教学的课堂与之前纯软件学习的课堂有所差异，但教师应摒弃一步一步领着学生完成任务的思路，在适当的时候要放手让学生进行探索。基于这一背景，在硬件教学的情境下，课堂的有效性应当包含以下一些特征。

1.学生能够掌握基本技能和知识，完成硬件设备的正确连接和搭建

在使用硬件教学后，课堂教学不仅要关注学生对理解性知识的掌握，帮助学生用自己的方式描述简单的硬件原理，还要加强对学生技能的关注，保证学生在完成课堂学习后，对硬件能准确连接，并且掌握常识性连接技巧。

例如，Microbit主板为了接通电源，需要学生连上外接电池组件，借此机会，教师可以帮助学生认识电池正负极及其标记，通过对比正确和错误的连接方式让学生主动学习，以便学生可以将学到的知识迁移到其他场景中。

2.学生能够对自己的任务进行正确的物化，即建立软件平台和硬件终端的准确联系

学生在电脑端搭建的程序其运行结果只能在电脑端预测或观察，而连接实物后是否能达到预期效果则需要多次调试。由于设备灵敏度的差异，教师即使在课堂上给定数据，学生操作时也可能出现差别，因此根据现象准确查找对应参数并进行合适的数据设置是学生在硬件学习过程中必须掌握的技能之一。除此之外，让学生能够排查硬件的一些基本问题，也应当成为硬件教学的目标之一，借此让学生真正掌握使用硬件的常备技能。

3.学生能够在教师讲授的基础上，围绕对应项目和任务做出相应改良

项目式教学在确立项目主题后进入研究阶段，研究的过程是一个开放、机动的过程。虽然教师引导学生朝着大方向进行学习，但很多细节和创新部分是需要依靠学生自己处理和发掘的。师生的预设在实践中肯定会遇到很多问题，包括所观察到的生活现象也有很多改良的余地，因此，有效的课堂就是学生能够结合硬件，实现问题创新式的解决。

● 方法实践及反思

1.结合多种教学手段，完成硬件连接的基础知识和技能普及

基于硬件环境的课堂教学，对硬件连接基础知识和技能的教学是必不可少的。但由于课堂教学很长一段时间都是在为软件环境下的教学服务，因而师生都不太习惯使用硬件进行教与学。同时由于課堂教学人数较多，教师无法在课堂中做到一对一地讲解，这就需要借助多种教学工具和手段。

笔者在第一次尝试教授学生连接掌控板和电脑的方法时，首先采用快拍仪进行演示。但由于快拍仪放置在讲台桌面上，数据线长度有限，所以在连接电脑USB接口的一端笔者只能用语言描述如何将数据线插入接口。可由于数据线连接电脑端的接口设计得非常扁平，正反都能插入，所以有许多学生忽略了笔者的提示，导致插反数据线而无法连接到设备。吸取了这个教训后，笔者将整个硬件连接的过程拍成了微视频，利用微视频来演示，并且让学生在动手前观看至少两遍（第一遍边讲边播放，第二遍完整播放），这样一来，数据线连接的正确率大大提升。

此外，由于硬件连接时常会因为接触不良而出现连接失败的情况，一旦有问题，教师逐个帮助学生解决会很费时间，因此，笔者将常见的故障和排查方法列出，作为板书保留在黑板上，每节课都如此，几节课下来，学生们都逐渐学会有问题先自己尝试排查解决。这不仅大大提升了课堂的效率，还有效提高了学生的主动性，帮助学生以小主人的身份管理他们的学习工具。

2.课堂管理中把握教师干预时机，提升学生的学习效率

项目式教学虽然淡化了教师在某些方面的重要性，但是在课堂管理中教师的地位仍然很重要。组织管理好课堂是有效教学的重要前提。使用硬件容易引起学生的兴趣，但也容易导致学生偏离学习主题，因此教师要关注课堂干预的方式与时机。

首先，对学生学习的干预，教师要注意把握学生使用硬件的时机。相对于学习硬件相关的技能，学习相关知识和原理会显得比较枯燥，尤其是需要教师讲授的部分。如果将学习知识放在硬件体验之后，学生的倾听率会大打折扣，他们可能会关注手中的硬件是否有趣，或是沉浸在自己的疑问与困惑中。因此，为了提高学生的学习效率，笔者认为，如果不是探究性的任务，应当先讲解再动手。而面对探究性知识，也应当做到提前讲清注意事项，事先做好铺垫。一旦学生开始动手操作，教师就应当尽量避免全班讲解问题。

其次，教师应当注意布置容易引起学生兴奋的任务的时机。例如，在学习掌控板的过程中，笔者尝试在两个班对比了“屏幕显示—LED灯—声音”以及“屏幕显示—声音—LED灯”这两种授课顺序，前者的效率明显优于后者，因为蜂鸣器一旦发出声音，学生的兴奋点就集中到了声音上，此时蜂鸣器的声音加上学生的讨论声就严重干扰了教师的讲授。可见任务的布置时机也是相当重要的。

3.关注纵向培养，将动手能力的培养过程贯穿学生整个学习生涯

尽管学生的动手能力可能在某一段时期内会限制学生的学习效果，但这只是暂时的。能力的提升是一个过程，信息技术课的学习也是一段持续的学习过程。学生的起点虽然参差不齐，但是在学习的过程中循序渐进，逐步加大技能难度，还是可以帮助很多动手能力差的学生取得进步的。例如，如果直接让六年级的学生使用自动切割机制作作品，有可能会导致作品出现误差大、失误多的情况，但如果从一年级开始，让学生从折纸起步练习动手能力，再慢慢增加剪刀工具、测量工具，到基本的木工工具，再过渡到机械类工具，学生的动手能力将会逐步得到提升。

笔者所在学校的STEM研究主题是“智能交通”。对于低年级的学生，鼓励他们以纸、剪刀、胶水、透明胶等为主要制作原料和工具;等学生到了中年级，则鼓励他们用3D打印笔、小木棒、热熔胶等作为原料工具;而学生到了高年级，就开始引导他们接触电路、传感器，并使用一些机械工具。所以，由易到难，纵向培养，将会成为提升学生动手能力、提高课堂效率的有效方法。

综上所述，硬件教学过程中虽然存在一些问题与困难，但是随着各种教学实践和经验的积累，这些難题将会被逐一攻克，届时，硬件教学的普及度一定会大大提高。

参考文献：

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