信息师范生开源创客教育的新路径研究

王 佩，毕亚楠

（1.贵州师范学院 数学与大数据学院，贵州贵阳 550018；2.贵州师范学院大数据科学与智能工程研究院，贵州贵阳 550018）

当前社会中，大数据、云计算、物联网等新技术层出不穷，各行各业的信息化步伐不断加快，社会信息化程度逐渐加深，信息技术对教育的影响也日趋明显。党的十八大以来，党中央、国务院对信息化工作愈加重视，教育信息化正在迎来重大发展机遇。同时，教育部在2016 年发表的《教育信息化“十三五”规划》中，明确提到了要积极推动信息技术与教育融合创新发展，积极探索信息技术在创客教育等新教育模式中的应用。创客教育得到了国家教育层面的大力支持，并进入国家教育规划中。所以在现阶段，要把握好国家给予创客教育的支持，加深学生在创客教育中的学习深度，使学生在教育中能够更加有效地学到知识，并从中提升创新能力。

在当前的信息师范生的创客教育课堂中，动手实践是必不可少的环节。在这个过程中，教师往往会肯定以标准答案做出来的同学，而对于时间受限或知识累积不足从而导致失败的学生，则会批评或忽视。在课堂中，教师过于关注课堂上学习的结果，而忽略了学生遇到的问题，也忽略了学生在失败中得到的经验和启发，使课堂教育效果不好，学习积极性降低，对学生创新能力的提高帮助不大。为解决这个问题，运用“有效失败”法进行创新，探索实现开源创客教育的新路径。基于单片机设计应用进行课程设计，将“有效失败”运用到信息师范生创客教育中，让教师的关注点注重在课堂过程中，特别是让学生从失败中获得成长，得到经验。

一、有效失败理论

有效失败（Preductive Failure，简称PF）理论是由Manu Kapur提出的。该理论主要指学生在学习以及解决问题的过程中，成功的实践并不代表就已经把知识学习透彻，当学生在学习过程中遇到了困难，并且自身的知识储备并不足以解决该问题，教师也不会提供实质性的帮助时，学生通过团队合作，积极使用已学过的知识去尝试解决问题。即使在实践过程中肯定会有失败，但是在失败中，学生能够获得经验和教训，并且能够以此增加对知识的理解以及对知识应用的灵活性，还能够锻炼自己的自我学习能力和创新能力。相对于国外的研究，前期国内对于“有效失败”的运用还是比较少的，但是近年来我国开始逐渐注重在课堂上融入“有效失败”理论，相关研究也开始逐渐丰富。香港大学杨玉芹将PF 翻译为“启发式挫败”，该研究将翻转课堂与PF 理论进行结合，为翻转课堂、微课设计提供新的视角和模式。刘新阳在《利用有效失败的创客学习活动设计——一项探索性研究》中将有效失败理论融入创客教育中，还提出了创客教育在实践中的建议。郭婧远在《创客教育中利用有效失败促进学习的研究》一文中，将有效失败应用到创客教育中。对于“有效失败”理论运用创客课堂中的研究，国内还没有完整的理论体系，本文将会对“有效失败”理论应用到信息师范生创客教育进行深入研究。

二、“有效失败”理论在创客型信息师范生教育中的课程设计

在创客教育的课程中加入“有效失败”理论进行相应的课程设计。根据该理论的特点进行课程理论安排，通过问题情境的设计，教师提供恰当的教学支持，学生们将自主解决问题。本文采用单片机学习操作进行课程的实际研究，在信息师范生研究单片机的课程中，加入有效失败理论来达到课程设计目的。然后经过多次的研究改善，将很大程度上提高学生的知识运用能力以及创新能力，从而将课程设计优化到最佳效果。基于“有效失败”的课程设计模型如图1 所示。

图1 基于“有效失败”的课程设计模型

从该设计模型中可以看出，首先基于原有的设计方案，将“有效失败”理论加入其中，设计出一个新的方案，新方案具有开放性，多种解决方法和唯一标准答案。根据该方案进行教学实践研究，通过学生和教师在课程实践后的效果评价，进一步将课程设计方案进行修改完善，重点关注与标准答案不一致的失败例子，通过不断的修改和完善后，得到最佳课程设计方案。

三、“有效失败”法在创客型信息师范生教育中的实践

（一）课程实践

首先根据课程的初步设计进行具体的课程实践规划。本文选择单片机的学习实践作为课程的设计基础。课程实践规划如图2 所示。

图2 课程实践规划

根据课程实践规划，可以分为实验班和普通班两个班进行实践。两个班的基本配置相同，但是在实验班里使用“有效失败”的创客型教育模式，普通班进行普通的教学模式。分别给两个班级的同学教授相同的知识，布置相同的任务，都是基于单片机的课程设计进行课程设计。课程设计分别为三个实验，在不同阶段让学生依次完成实验。并在实践阶段分时间段进行几次考核和调研。通过对比两个班的调研结果与考核成绩，得到初步的实验结果。

在实验班的教学中，首先教师先将关于单片机的知识脉络和基础概念教给学生，让学生建立基本的知识体系。经过基础知识的训练后，再布置开放性训练任务让学生分组进行自主课程方案设计。在此过程中学生自主进行探索，完全是靠团队合作来处理问题，并最终实现课程设计。在最后成果验收时，不仅把学生的设计结果与标准答案对比，还与其他组的设计方案进行对比，着重关注失败的设计案例，让学生们对设计方案进行优缺点讨论，从而自主发现设计问题，来达到提升知识运用灵活性的效果。在整个过程中，教师随时关注学生们的研究进展，并根据学生的需要，进行知识的补充，作出引导。但重点还是在于学生自己发现问题，并从失败中得到启发和经验。在这期间还会根据两个班反馈的问题进行适当的调整，使得效果更好。在课程结束后，对学生和教师进行调查以及对学生进行测试，通过与普通班级进行比较来检验课程设计效果。若是学生的知识迁移能力相比较于普通学生要强，就证明学生对于知识的理解和对概念的掌握更加深入，也侧面证明了教学效果。根据不同的教学效果，及时对课程设计进行调整优化，对问题情境的结构化进行适当改动。通过了解学生在课程中的知识积累情况、创新能力和解决问题的能力，不仅能够不断优化设计而得到最佳课程方案，还能够深入研究“有效失败”理论在创客型信息师范生教育培养中的优势。

（二）实践数据分析

通过对比普通班和实验班的课程设计的成功率和创新度，将得到的数据进行分析。下图是实验班与普通班的成功率对比图。

图3 成功率对比图

根据对比图的数据可知，实验班的课程设计成功率比普通班要高出不少，并且根据不断练习，成功率还在不断的上升。实验班的师范生通过“有效失败”的创客型师范生教育，从自己的设计中明确地发现了自己存在的问题，然后将问题通过教师提点和团队合作将其解决。在之后的实验中将学到的知识应用更加灵活，课程设计的成功率就会大大提高。而普通班的师范生没有对自己的问题进行钻研和打磨，导致很多问题没有彻底解决，所以在之后的实验中同样的错误就会重复发生，因而成功率就不高。从教师的反映中可以发现，学生在操作的过程中会遇到各种各样的问题，普通班的学生就会去直接找教师解决，不会主动去进行思考；而实验班的同学会自己主动进行问题的讨论和钻研，直到遇到真的无法解决的问题才会去请教教师。实验班同学的问题几乎百分之九十都是团队合作解决。去请教教师也只是去学习问题的关键点，而不是直接问正确方法是什么。所以实验班学生的学习会更为扎实，知识运用也更加灵活，课程设计的成功率会比普通班高很多。

在课程的创新度方面，两个班的对比也是非常的明显。下图是实验班与普通班创新度对比。

图4 创新度对比图

从对比图上来分析，实验班的小组对于题目的理解更为透彻，提出的解决方法更多。实验班的学生通过“有效失败”的创客型信息师范生教育，其研究问题的方法更加多样化，对问题的思考更加的透彻，于是能从过往的失败中得到更多的启发，创新能力得到逐步提高，所提出的方案也会越来越多。而普通班的学生过于死板，没有积极主动地去探索问题，只是在教师的教导下一步一步地完成任务，学习的积极性也不高。导致提出的方案没有新意。实践中发现，普通班的学习氛围明显比实验班差。学生们过于依赖教师的帮助，教师在帮助其他同学时，有问题的学生就会变得无所事事，不会积极主动地去寻找问题的解决方法，而是等到教师过来帮助解决问题时，才会重新动起来。而实验班的氛围就会明显好很多，教师会让同学们积极思考问题，学生们不会过于依赖教师，而是自主去解决问题。学生们互相检查发现各自的问题，然后根据问题，去查阅相关资料，进行各种各样的尝试，最后得到解决方法。实验班的学生并不怕遇到问题，也并不害怕失败。反而喜欢通过失败汲取经验，一步一步地更新自己的方案，从中获得越来越多的经验方法。并且实验班的学生知识迁移能力会更强一些，对于知识的运用更加的灵活与透彻。

（三）实践结果

通过以上的实验分析可以发现，通过将“有效失败”法融入信息师范生的教育中去，课堂上学生们的积极性与活跃度大大提高。在实践方面，学生们在对于知识的理解和运用方面得到了很大的提高，在刚开始进行实验设计时错误较多，但是经过多次试验的锻炼和打磨，发现问题和解决问题的能力变得更强。在之后的调研中，还发现学生们其实很喜欢自主进行探索，并不喜欢只有教师讲解问题，习惯了自己去思考并实践。在实验班里学生们得到了更多的自主探索时间，不只拘泥于教师的讲解，而是自己动脑思考，创新能力得到了非常大的提升，能够更加全面的思考。

本文从教师教学实践的角度和信息师范生创客教育方面对利用“有效失败”的课程设计问题进行了深度研究。该教学模式的设计与实践，可以说明学生能够更自主地去思考问题，解决问题，对知识的理解更加深入和灵活。学生在学习过程中，通过有效失败学习更多知识，具有深刻的体验，积累丰富的经验。通过不断从失败中获取的经验和教训，使学生的创新能力得到增强，提出的解决方案增多，增强了对知识的迁移能力和创新能力。

本文的开源创客教育的新路径研究，通过对课程进行多次迭代设计，能够最大限度地把学生已有知识与能力相匹配，达到提升学生学习效果的目的。

在当今信息化高度普及的时代，研究创客教育对信息师范生的培养具有深远的意义，本文从教师教学设计实践的角度对教学课程设计问题作深入研究，运用“有效失败”法进行改革创新，探索如何实现开源创客教育的新路径，具有普适价值。