摘要：本文提出基于虚实融合创新平台的项目式学习方式，采用了在同一软件环境下先虚拟仿真再实体操作的虚实融合教学方式，对基于虚实融合创新平台的项目式学习进行了设计与实施研究，以期对小学开展机器人教育的项目式学习教学设计改革提供指引及经验借鉴。

关键词：虚实融合；项目式学习；编程教育；机器人教育

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2018）21-0043-04

引言

浙江省的省编小学信息技术教材在六年级包括“Scratch趣味编程”和“与机器人零距离”两单元的教学内容，这与2017年国务院出台的《新一代人工智能发展规划》中提出的“在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育”的要求不谋而合。然而，在教学实践中，虽然教师对这部分内容非常重视，也投入了很多精力，但收效不大。笔者分析发现，教师在编程教育和机器人教育方面存在以下问题。

①编程教育一般使用Scratch软件，它需要专用厂家的实物设备才能给实物机器人进行编程，由于价格昂贵，它只适合社团少部分学生的学习需求，这与普及编程的教育理念不符。

②机器人教育一般需要学校购买实体机器人，它价格昂贵，更新换代快，如果购买少量的机器人也只能适合社团少部分学生的学习需求，这与普及机器人教育理念不相符合。

③小学高年级学生思维活跃，学习兴趣深厚，学生有意愿在课外时间进行编程和机器人研究，但很少有能进行校内外线上线下混合学习和分享的平台，不能满足全体学生在课外随时学习机器人知识和分享成果的需求。

这些问题如何破解？在小学信息技术课程常规教学中，笔者拟通过使用“虚实融合创新平台”开展项目式学习，建立编程教育和机器人教育教与学的资源库与评价系统，建立适合在课外进行项目式学习的网络学习社区，让不同层次的学生在平台上找到自己需要的内容，能够进行自主和合作的学习与评价，掌握初步的编程知识，提高实践动手能力，培养创新创造能力，从而提升学生的信息技术课程核心素养与能力，提升教师编程教育与机器人教育的课堂教学效率与教学效果，以此来解决满足小学高年级全体学生对编程教育和机器人教育的学习需求问题。

研究设计

面对小学高年级全体学生对编程教育和机器人教育的学习需求问题，笔者进行了“搭建项目式学习平台——建立项目式学习资源库——建立项目式学习评价分析系统”等几个方面的研究与设计，整个流程如下页图1所示。

从图1的流程可以看出，基于“虚实融合创新平台”的项目式学习主要有三个步骤：首先搭建一个项目式学习平台；接着在项目式学习平台上建立学习资源库；最后建立学习评价分析系统。

1.搭建项目式学习平台

技术层面上依托校园网已有的硬件和软件环境，采用服务器/客户端连接方式，使用3D机器人在线仿真平台和浙江教育资源公共服务平台的网络学习社区。

2.建立项目式学习资源库

平台只是一个框架，而基于项目式学习的资源库才是生命与灵魂。完成平台建设之后，笔者着重进行了资源库的建设。

教学资源库主要是从《小学信息技术》六年级下册“Scratch趣味编程”和“与机器人零距离”这两个单元中提取知识点，结合本校学生的知识掌握程度与要求，分类分层制作仿真场景、知识技能点清单、教学视频微课、学习任务单和微练习及测试卷等，完成后上传到虚实融合创新平台上，让师生在课内外都可以通过平台进行教学与学习。

（1）制作仿真场景

根据虚实融合的教学需求列出仿真场景的制作目录，使用3D机器人在线仿真平台的制作仿真场景功能来制作。制作完成的9个项目式学习仿真场景如图2所示，所有的项目式学习的任务都是基于真实生活问题的计算机虚拟仿真设计场景，都是结合后期实体实验需求自行设计的原创场景地图。

（2）制作知识技能点清单

根据虚实融合的教学要求绘制出思维导图，并根据思维导图列出9个项目式学习需要的知识技能点清单，编写完成的“知识技能点清单”如左表所示。

（3）制作各类微课

根据虚实融合的教学需求列出微课的制作目录，先编写PPT课件，再拍摄实体运行的视频，最后使用“CamtasiaStudio”软件制作完整的微课。

（4）制作学习任务单和微练习及测试卷

根据虚实融合实验目录编制学习任务单、微练习、測试卷，主要题型为选择题与非选择题。

3.建立项目式学习评价分析系统

项目式学习评价分析系统指3D机器人在线仿真平台提供的实时量化评估分析系统和网络学习社区的社交化评估分析系统。

（1）实时量化评估分析系统

实时量化评估分析系统可以一边搭建机器人一边仿真实验，即时得出每个仿真实验的得分。

（2）社交化评估分析系统

当学生在网络学习社区学习时，网络学习社区的社交化评估分析系统不仅可以生成各种报表，做出交叉分析和分类统计，进行精准评估，还能分析评估学生的社交情况。

实践操作

虚实融合创新平台建立调试完成后，笔者在五年级和六年级的信息技术课堂中进行了项目式学习的实践。

1.课堂内利用在线仿真平台进行项目式学习

基于虚实融合创新平台的项目式学习旨在把学生融入有意义的任务完成的过程中，让学生积极地学习，自主地进行知识建构，以现实生成的知识和培养起来的能力为最高成就目标，对学习结果的评价则着重学习的过程。它包含四个基本要素：情境、内容、活动和结果。在虚实融合创新平台的项目式学习中，情境是真实而具体的，内容是综合和开放的，活动是协同和挑战的，结果是个性而多样的。

（1）教师利用仿真平台进行虚实融合项目式教学

①利用自由组合方式进行学习分组；②利用仿真场景进行虚拟分组分层教学；③利用仿真平台进行实体分组分层教学。

同一项目任务，我们用仿真场景进行项目式学习的地图界面如图3所示，利用真实场景进行项目式学习的地图界面如图4所示。

（2）学生利用平台进行项目式学习

①利用虚实融合场景进行融入真实情境的项目式学习；②利用微课、学习任务单和微练习及测试卷进行项目式学习。

2.课堂外利用网络学习社区进行项目式学习

网络学习社区可以把日常项目式学习的虚拟场景学习部分的教与学活动、教学内容及活动中的关系迁移到网络上。

（1）教师利用网络学习社区进行项目式教学

①开展社区项目活动；②上传活动资源；③进行项目交流讨论。

（2）学生利用网络学习社区进行项目式学习

①自由组合建立项目学习小组；②进行无边界学习。

网络学习社区的社交化表现性评价目标图如图5所示。

通过图5可以看到，将网络学习社区与编程教育和机器人教育相结合可以提高学生的学习效率，节省师资，便于学生进行个性化学习，也有利于编程教育和机器人教育在全省范围内的推广与普及。

3.利用数据分析结果进行项目式学习的精准辅导

大数据分析可以帮助教师进行精准的项目式学习的辅导，帮助学生进行个性化自主学习，即教师利用分析结果精准辅导项目式学习，学生利用分析结果精准进行项目式学习。

学生在网络学习任务中形成的成果材料比原初材料更加贴近学生的认知水平和知识结构。通过对整个网络学习社区的交流成果进行分类、整理和提炼，建立生成性资源，并通过数字化传播平台动态、快速、开放地反映学习情况。同样，这一阶段形成的生成性资源将成为下一年级学生学习的课前学习资源，如此反复，实现资源的循环与更新。

研究成效

虚实融合创新平台通过一年的研究设计与实践操作及师生在平台上开展项目式学习后，取得了显著成效，主要表现如下。

1.建成了系列平台与资源

笔者建立了一个虚实融合创新平台，包括3D机器人在线仿真平台和浙江教育资源公共服务平台的网络学习社区，还建立了一个资源库，包括项目式学习的仿真场景、各类微课、学习任务单和微练习及测试卷等。平台与资源库之间的关系如图6所示。

从图6可以看出，资源库中的“实体实验场景”由于受器材限制，学生学习时需要在课堂内完成，其他项目学习的资源都既可以在课堂内学习，也可以在课堂外借助网络平台完成学习。而两套不同的评估系统可以独立运行，发挥不同的作用，它们相辅相成，通过资源库相互依靠与支持。教师可以根据实际的教学情况和教学对象采用不同的方式组合教学；学生可以根据自身的学习阶段与学习层次需求，组建小组，进入不同层次的项目和平台进行自主和合作学习。

2.满足了全体学生个性化学习的需求

虚实融合创新平台通过近一年的研究实践取得了显著成效，师生普遍反映教学效果較好，极大地方便了学生的项目式学习需求。在课内外的编程教育和机器人教育中利用该平台也取得了良好的效益。

3.提升了学生的学科核心素养

学生的编程能力、实践动手能力、创新创造能力、计算思维被虚实融合创新平台上内容丰富的互动教学内容所激发。同时，教师在教学中还以自己独立创新的教学意识、行为、方法，去潜移默化地影响、感染和带动学生创新思维能力的形成和发展，逐步地提升了学生的学科核心素养。

结束语

使用虚实融合创新平台进行项目式学习，普及开展编程教育和机器人教育，其效果是显著的，但是起决定作用的因素还是人，技术只是起到辅助的作用，教师需要从项目学习的创造性、探索性、综合性以及创新思维这四个方面进行解读与指导。另外，它还要求学生具有对知识的强烈渴望和探索精神，有较强的自觉性和自我规划、自我认识的能力。中小学机器人教育任重而道远，还需要教育机构、中小学校、机器人厂商和一线教师等多方面的共同努力。

参考文献：

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作者简介：江锋，浙江省杭州市桐庐县实验小学教师、信息技术中心主任，浙江省阮高峰名师网络工作室学科带头人。曾入选“桐庐县第四届十佳科技创新人才”，获浙江省义务教育精品课程、浙江省基础教育精品微课程、浙江省优秀教学空间等奖项多项。