核心素养培育背景下“项目驱动”模式的教学设计与实践研究——以《机器人冰球》一课为例
（上海市师资培训中心附属闵行实验中学 上海闵行 201199）
摘要：核心素养培育背景下“项目驱动”模式的教学设计与实践，目的是让学生在课堂上实现在体验中学习、在实践中运用、在迁移中创新。课堂中发布项目让学生小组合作并实践研究，实现目标性、导向性和定向性的探究以及交织性、混合性和互动性的探究。“项目驱动”模式的机器人课堂更重要的是培养学生探究项目的思维方式以及学生对于解决问题的理解和掌握，并较深刻的认识和领悟。
关键词：项目驱动；教学模式；设计实践；机器人教育
一、 研究背景
（一）“核心素养”培育背景下“项目驱动”模式教学应运而生
核心素养指学生应具备的适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，突出强调个人修养、社会关爱、家国情怀，更加注重自主发展、合作参与、创新实践。
“项目驱动”模式的课堂实践实现了在体验中学习、在实践中运用、在迁移中创新的重要目标，减轻学习压力，激发学习热情，培养学习兴趣和创新实践能力。
“项目驱动”模式的教学是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学模式，它将以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成项目为主的多维互动式的教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用共有的知识和自己特有的经验提出方案并解决问题［1］。“项目驱动”教学法是以学生的需求为出发点，以学生为主体，将所要学习的新知识隐藏在教学项目中，使学生在真实情境的项目驱动下，通过小组协作探究进行学习［2］。笔者提炼出项目实践中问题解决的基本路径：项目实践—发现问题—分析问题—解决问题—展示交流—方案优化—结果分享。
（二）“项目驱动”教学模式凸显的作用
“项目驱动”模式的课堂教学使学生们懂得一个完整项目从设计、实施、论证的过程，能提出项目解决方法，从而达到学习理论知识、培养专业技能的目的，实现了以项目驱动为主线，学生多元化的探究并实现问题的解决，充分体现了在体验中学习、在实践中运用、在迁移中创新的学习新模式。实现了更加自信的课堂，项目设计由易到难，让学生体验到完成项目的喜悦感，让学生体会到：“我行”。
二、基于“项目驱动”模式的教学设计策略
（一）教学项目的设计要注重项目与真实情境相结合
以真实情境为载体的实践项目有助于学生快速进入学习状态，在熟悉的场景中学习使得项目更加直观化和形象化，同时让学生走进社会热点，真实情境的融入更好的帮助学生分析与解决问题。
（二）教学项目的设计遵循层次性原则
项目设计需要有关联性，基础项目（项目一），要求简单易操作并融入复习内容，让学生体验到完成项目后的成就感，激发学习热情，知识点在项目实践中得到复习巩固；进阶项目（项目二），应把前面项目的知识点融合再加上新的知识，学生能循序渐进的完成项目，避免打击学生自信心。
（三）教学项目的设计要注重解决问题的多元化
在教学项目设计时，规则的制定、场地布置、结构搭建与程序设计是实现多元化解决问题的关键，初步设计完成后要进行路演，预设学生可能会实践的路径并分析该路径是否有价值从而进一步优化设计方案，促使学生完成项目的多元化。
（四）教学项目设计要关注项目的可思考空间
设计项目时应考虑到学生会在项目实践中反馈哪些信息，反馈的信息将探索出哪些新的实施路径，促使学生不断地改进从而进一步优化实践方案，给予学生充分的探索空间。
三、“项目驱动”模式的教学设计实践
《机器人冰球》—课，作为笔者学校六年级普及性机器人校本课程内容，已实践十年，在教学过程中充分利用学校现有的机器人创新实验室的乐高EV3机器人套件。现以该课的教学设计和学生课堂实践的反馈阐释“项目驱动”模式的教学过程，其项目主线是实现冰球快速破门得分。教学重点是机器人转弯程序的灵活应用；教学难点是自主实践与沟通交流后的进一步实践探索。
（一）情境引入
教师播放冰球比赛视频，引出本课主题《机器人冰球》中重要环节：快速破门。
机器人冰球直线快速破门活动设计的目的是对上节课学习内容的复习巩固，上节课学习内容是基于双电动机驱动的直行与后退程序的应用。借助项目一复习上节课内容，小组成员熟读规则并分工明确，每位学生体验各种角色（角色1：编程；角色2：计时；下一项项目角色交换）。项目一：直线快速破门活动设计如表1所示。
表1 直线快速破门活动设计
各小组实践并记录每次冰球破门时间，如表2所示。通过学生交流了解到第4次最快成绩产生的原因是：通过编程将电机前进速度调至100。
表2 直线快速破门实践记录单
出发次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次
成绩 1.8秒 1.5秒 1.3秒 0.9秒 1秒 1.1秒
速度 40 60 80 100 95 90
各小组交流后得出结论：当机器人直线运动时，编程过程中电机速度调到最大100就能实现快速前进达到最快进球。
要求角色1为操控手，角色2观察冰球如何才能更快破门？组织6次统一比赛后，学生说：“为什么机器人速度调到100后还是出现了进球的快慢”。通过仔细观察后互相交流分享，总结出机器人冰球直线快速破门的技战分析如表3所示。
表3 直线快速破门的技战术分析
影响要素 应对策略 技术支撑
1.程序中电机速度 1.电机速度调至最大100 编程
2.操作员听到发令后的反应速度 2.集中注意力且手指头放在触发键 策略与反应速度
3.出发位置到球门距离 3.机器人边缘贴线（俯视不出界） 策略
4.比赛场地平整度 4.赛前清洁场地 外界干扰
5.车轮大小 5.选择适合车身且尽可能大的车轮 硬件
项目一的探究方式属于目标性与定向性探究。为了能让学生在“玩中学”的同时巩固上节课机器人直线前进的编程知识，在设计项目时注重服务于目标的场地设计，预设了学生不同的探究结果，但对实际探究的结果并不会有给出“标准答案”。探究结束时组织各小组分享交流实践结果，并对学生的结果作一定的引导与评价。
（二）构建新知
本节课的重点在于利用程序中的转弯图标实现机器人的左转与右转并能在项目实践中灵活应用，教师讲述转弯图标的参数后引导学生自主编程，让学生自主体验机器人的左前转、右前转、左后转和右后转。
（三）突破提升
1.突破难点
项目二：机器人冰球变向快速破门。活动设计的目的是让学生学会机器人转弯的编程并在项目实践中灵活应用。项目二的设计主要在项目一的基础上调整了出发位置，促使学生需要运用转弯的程序图标进行编程才能实现冰球在1号球门破门得分。本项目难度不高，确保所有学生能够实现机器人推动冰球破门，让学生在探究过程中体验到成功的喜悦。引导小组尝试用三种不同的路径完成项目二，主要的目的是培养学生探索新路径的能力以及尝试自我分析每条路径的优劣，实现自我否定，从而不断优化小组方案。项目二：变向快速破门活动设计如表4所示。
表4 变向快速破门活动设计
组织各小组分享实践策略并共同分析，让学生先独立分析、再小组交流，集思广益列举实例予以论证。可以发现各小组机器人的行经路线有很大不同，学生们分析了每条路线的优劣，基地2出发机器人行经路径优劣分析汇总如表5所示。
表5 基地2出发机器人行经路径优劣分析
2.进阶提升：互动交流——方案优化——实践论证
各小组的分享交流后，学生发现以下问题：
①机器人居然能够横向出发？
引导学生再一次熟读规则，学生根据规则了解到机器人从基地内出发，意识到机器人横向摆放也在基地内，完全符合要求没有犯规。
②为什么线路5（转了两次弯）与线路4（转了一次弯）进球时间一样呢？
学生积极思考并交流反馈：线路4比线路5少转1次弯（线路4占优势）；线路4与线路5的累计转弯的角度都是90°（优势抵消）；线路5的横向的行经路径正好是直角三角形的斜边，线路4的行经路径是直角三角形的两条直角边，根据三角形定律“三角形两边之和大于第三边”得出：线路5的行经路径比线路4的行经路径短（线路5占优势）。
结论：线路4与5相比，线路4少转一次弯但行经路径长，线路5多转一次弯但行经路径短。
学生们掌握了规则的奥秘后，意识到机器人出发位置的摆放是很重要的策略；了解线路5的优势（路径最短）并提出了更优化的实践方案，机器人在基地内斜向出发，避免了一次转弯，行经最短路径如表6所示。
表6：优化方案
项目二的探究属于混合性与互动性探究。这种探究主要是给出探究的准确目的，让学生朝着准确目标进行开放式探究，多角度的探索实现最佳实践效果。实践过程中组织学生阶段分享并给予定向分析，合理的师生互动为引导学生多角度和深层次的探究，学生在自主实践中的过程与结果都可能不同却非常有意义，会引发新的实践路径，不断培养学生多角度自主探索能力与认知水平。
（四）总结归纳
教师引导学生总结本课内容并提炼分享问题解决的具体方法与步骤。教师的评价应包括对知识点掌握情况的评价；小组合作的评价；实践能力的评价等。
四、基于“项目驱动”模式教学实践的反思
“项目驱动”模式教学培养了学生创新思维与动手实践能力，随着项目的不断优化培养了学生质疑、反思、批判性思维的能力。及时落实学习效果评价助推实践方案进一步优化，当小组学生完成项目后，教师需要搭建平台让学生分享交流、展示成果和分析讨论，及时对学生的交流情况给予评价，学生根据结果评价进行方案的优化升级，过程中及时表扬激发学生的学习热情，学生在任务完成后感受到满满的成就感从而不断增强自信，促使学生在被认可的良好心理状态下不断学习与进步、发展与成长。
结语
“项目驱动”模式的教学设计与实践研究以项目为主线，学生在项目实践中积极参与、团结协作、探索创新，形成了一种新型的学习体验模式。该模式的课堂实践体现了学生在玩中学、思中学、探中学，激发学习兴趣，培养创新实践能力。
参考文献
［1］赵丹丹，李锡祚，宋海玉.项目驱动教学模式在计算机类人才培养中的实践[J].实验技术与管理，2011，28（s1）：244-247.
［2］张 引，赵玉丽，张 斌，高克宁.项目式学习的模块化教学内容组织方法实践[J].教育教学论坛,2020,（36）:222-223.
［3］李小倩.项目驱动模式在UI设计教学中的应用[J]. 艺术技,2017,30(12):56.
