基于UBD模式的初中创客课程教学设计研究——以倒车雷达的设计与制作为例

郑晓英 丁雪宁 孔晶 陈维新 郭海宁

（1.佛山科学技术学院人文与教育学院，广东 佛山 528225；2.佛山市禅城区南庄镇第三中学，广东 佛山 528061）

一、引言

我国的课程教学目标经历了双基、三维目标再到学科核心素养的转变，这与我国时代发展对人才培养要求相契合，社会是一个综合体，对人才的要求也在不断提高，社会人才不仅要具备知识与技能，此外学会做人与做事，也是社会的必修课。有相关研究表明，目前在创客课程教学过程中，存在重技术导向，教师满堂灌输知识点的情况，[1]在这一过程中学生缺乏思考，主体性与积极性被削弱，学习效果大打折扣，不利于创客课程实施目标与理念的达成。UBD 模式围绕学科大概念开展学科教学设计，促进学生达成对知识的真正理解，有助于改变当前灌输式教学、活动导向式教学的现状，在提倡素养教育的背景下，UBD 模式已成为各学科研究的热点话题。本研究在对UBD 模式进行概念阐释和适用性分析的基础上，借助逆向教学设计三阶段框架，结合创客课程的特点，构建了初中创客课程教学活动案例，为创新创客教学模式提供新思路。

二、UBD模式与创客课程

UBD 模式的全称是（Understanding by Design）理解为先的教学设计模式，是由当代美国教育改革专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麦克泰（Jay McTighe）提出来的。UBD 模式是基于结果导向的逆向教学设计，这里的逆向主要是指课程设计环节的逆向，在学生的培养目标基础上进行课程活动的设计，主要围绕预期结果、评估阶段、学习计划三个阶段开展教学活动设计，以“实现有意义的学习，促进学生真正理解”为目标。[2]

创客课程是承载创客教育理念的载体，依据创客课程的表现形态，一般将创客课程划分为广义与狭义的概念，广义上的创客课程主要是指培育创客素养的各类课程，主要包括电子创意类课程，此外手工课程、陶艺、绘画等艺术类的创意课程也属于创客课程的范畴；而狭义的创客课程特指技术含量高的，如Scratch、Mixly、Arduino 等具备数字技术应用特征的电子创意类课程。[3]综上所述，创客课程是一门培养创新人才的综合性课程，本研究中的创客课程主要是指Arduino 软件和Mixly 软件相结合的狭义创客课程。

三、UBD模式在创客课程中的适用性分析

（一）以问题解决为导向

提升学生对问题解决的能力是创客课程倡导的目标之一，2022 年颁布的信息科技课程标准中有关课程总目标部分明确提出通过课程学习，初步达成解决问题的能力，具备发展计算思维，能够有意识地总结解决问题的方法，并将其迁移到其他问题求解当中。[4]而UBD 模式的目标——实现有意义的学习，促进学生真正理解，也与问题解决有紧密的关系，问题解决是检验学生是否实现真正理解，有意义学习的一种手段。在创客课程中，学生有机会将课堂中学到的知识和技能应用到现实世界的问题中，鼓励学生深入学习，并通过解决实际问题来增强学习的意义。

（二）以学习者为中心

UBD 模式的三个阶段都是以学习者为中心开展的，充分保证了学生在学习过程中的主体地位，有利于学生对知识的主动加工和意义建构。创客课程一直以来尤为关注学生创意和想象力的实现，UBD 模式契合创客课程的培养目标，强调从学习目标出发，通过反向设计课程活动使得教学不再围绕教材内容进行，而是紧紧围绕学生的需求进行，从而避免了教学内容的直线灌输，为创客课程的发展和学生思维与能力的提升创造条件和可能。

四、基于UBD模式的初中创客课程教学设计

（一）制定目标

与传统的教学设计不同，UBD 模式的第一阶段要以学生的学习目标为导向，围绕学习目标开展相应的教学活动，并且UBD 模式的学习目标更加注重本学科中的长期学习目标，即需要学生持续理解的大概念，教师要结合学科大概念理清学生要学习的内容，这里的学科大概念具备统整性的特征，是一种能够反映学科的本质，将学科关键思想和核心内容联系起来的关键的、特殊的概念。本案例属于“过程与控制”模块的教学内容，依据2022 年颁布的义务教育信息科技课程标准中对“过程与控制”模块的教学目标进行描述，确立本案例的学科大概念使学生能认识到过程与控制系统普遍存在于日常生活中，能设计用计算机实现过程与控制的方案，并在实验系统中通过编程等手段加以验证。具体的预期结果如表1 所示：

表1 《倒车雷达的设计与制作》预期结果

（二）确定评估证据

教师创设贴切生活的情境，让学生完成和生活相关的实例任务，依据课程内容《倒车雷达的设计与制作》学习目标确定的评估证据如表2 所示：

表2 确定评估证据

（三）倒车雷达的设计与制作教学活动设计

在学习目标与评估证据的引导下，采用UBD 模式中的WHERETO 元素开展创客课程倒车雷达教学活动的设计，探究哪些学习体验和教学能够使学生达到预期的结果。《倒车雷达的设计与制作》教学活动设计具体如表3 所示：

表3 《倒车雷达的设计与制作》教学活动设计

五、基于UBD模式的初中创客课程教学实践

笔者选取了佛山市某中学初一年级的一个班级开展教学实践，在实践中主要引导学生运用UMU 学习平台进行实际操作，教师指导学生依据Mixly 图形化编程软件进行作品设计。由于学生在前面的学习中，对Arduino 主板的构造有了一定的了解，学习过LED 灯、温湿度传感器、LCD 液晶显示屏与Arduino 主板的连接方法，具备一定的硬件连接基础。

通过查看学习平台上学生上传的作品来看，大部分学生能够依据微视频选择倒车雷达效果的电子元件，阐述小组共同设计的倒车雷达装置图，正确连接超声波传感器、有源蜂鸣器与Arduino 主板，由利用超声波传感器测量距离——实现一定距离范围内的报警——实现不同距离范围内的报警，由简单任务到拓展任务，在实现任务过程中培养学生从浅层到深层的系统理解能力与认知能力，同时学生的学习迁移能力也得到一定程度的提升。

六、总结

在基于UBD 模式引导下的教学活动实践中，学生主动参与课堂学习，动脑思考与实践，进行硬件搭建、算法描述，借助丰富的数字化学习资源描述实现倒车雷达的算法，发挥小组的智慧，依据流程图编写图形化程序，在这一实施过程中，教师以学生的学习结果为导向，设置相应的教学环节有效引发了学生的主动思考。UBD 模式，为教师开展创客教学活动设计提供了具体的参考框架，更加明确开展教学活动的设计意图，充分挖掘学科的核心知识，确立评估评价依据，引导学生通过不断探究、反思、持续理解学科的核心知识，最终促进学习目标的达成，为促进学生的深度学习与知识建构提供了新的思路。