PBL创新课堂火星历险记

北京中科医院假 http://pf.39.net/bdfyy/zjdy/161222/5131641.html

前言：

仰望星空，你是否也曾经对浩瀚的宇宙充满遐想与好奇？宇宙里都有什么？遥远的星系外还有和人类一样的生命文明吗？人类为什么要探索太空？我们为什么要研究火星？

科技日新月异的今天，人类已经走过踏上月球的阶段，全面进入大航天时代，并把目标转向了火星探测、火星移民的宏大梦想之中。在这样一种“未来已来”的当下，我们的教育方式，我们的课堂设计，应该是什么样的？并要做出什么样的变化才能培养出适应未来需求的人才？这些问题值得我们每个人去深思。

人类未来的征途是浩瀚宇宙！为了给孩子们种下一颗向往星辰大海，敢于冒险和探索宇宙的火种，同时培养他们面对问题，解决问题的能力。翼鸥的教研团队10月份在广州的天府路小学和颐和学校分别带来了一堂精心设计、妙趣横生的火星探险智慧教学。

这是一节基于项目式学习方式设计的课堂。课堂以我国首个火星车“祝融号”在火星探险的真实情境为前提，假设过程中遇到了困难，需要学生帮助“祝融号”解决这个困难来展开；然后，通过问题驱动，小组讨论，ipad终端交互，多媒体融合展示，角色扮演，连线互动，动手操作等环节设计，让同学们全程沉浸，探究并最终解决问题，收获知识并完成探险。

趣味课前热身，锁定全班注意力

好的情绪，好的注意力是课堂成功的一半。这次的创新课堂，为每组学生配备了一台平板终端，并加入到ClassIn的在线班级进行互动。为了让同学们无形地熟悉软件的操作，吸引住大家的注意力，主讲李老师先和大家玩起了“我们来找茬”的课前游戏和听指令做反应的互动。

学生们通过ClassIn的抢答功能进行抢答，老师授权给到学生，学生可以在平板拖拽图片完成互动，回答正确后老师给予一个奖杯作为鼓励。一个小组会使用拖拽功能是不够的，每个小组都要学会使用并参与到课堂中来，于是老师给每个小组分发了一个小黑板，学生们可以各自在自己组的小黑板上进行操作。这时，学生们已经学会了ClassIn的一些基础操作了。

用抢答器开启疯狂抢答！

每个同学都上手练习一遍拖拽

“举起你的左手”。“用右手摸你的左耳朵”。“用左手捂住你的右眼”。听指令做反应，快速切换的指令，如果一走神就可能听错“出糗”哦。于是，同学都竖起了耳朵来听指令，认真参与，但还是有小学生做错了，滑稽的动作逗起了大家的一阵欢笑。

一时没反应过来

这个环节瞬间活跃了现场气氛，也拉近了师生们的亲密感。同时帮助老师快速了解学生对左右的区分程度，从而调整课堂讲授的细致程度，因为后面的正式的内容会涉及方向的问题。

本环节教学参考：

设计原理：

1、分组教学2、游戏化教学3、正向反馈（及时鼓励）

ClassIn应用：

1、答题器抢答2、EDB板书拖拽交互

历险开启，先来认识一下“祝融号”

做完热身互动，调整好最佳的状态之后，课堂正式开始。课程的“主角”登场，一段简短的介绍视频，把同学的注意力全部吸引到了我国第一台登陆火星的探测车“祝融号”身上。

看完视频后，老师开始提问：你们看完这个视频，你最大的感受是什么？“火星看起来好像很热。”“火星的天气感觉不是很好。”“火星车好重。”“火星车走得好慢。”学生们的回答五花八门。老师顺势把问题的焦点聚焦在了“祝融号”行驶的速度上：“为什么火星车要行驶得如此之慢呢？”“因为火星上很危险。”“因为它很重。”“因为它有专门的交通规则。”学生们带着从视频里获得的信息继续天马行空地回答。

“如果火星上很危险，‘祝融号’又很重，你们知道它是怎么被驾驶和避免危险的吗？”“不知道。”“那么老师这里有一份《星球历险任务单》，里面有一份《“祝融号”的个人档案》，在这里我们可以找到怎么安全驾驶“祝融号”的方法，大家一起来研究一下怎么安全驾驶火星车的秘密。”说着，老师便把任务单和档案分发给各个小组。

《星球历险任务单》是一套图文并茂的学习材料，学生可以通过这份资料充分地了解火星车的基本情况，还可以学习如何使用指令控制火星车行驶。这些材料与接下来的学习活动和探究内容紧密结合，是为学生解决问题提供的必要“支架”信息。

“祝融号”的简历

在快速了解“祝融号”的基础信息之后，学生怎样才能更好的理解并学会用指令控制火星车呢？主讲老师请来了助教老师来充当“机器人”进行演示，作为“指挥官”的主讲老师发布指令，“机器人”根据指令完成“前进一步”、“原地左转”、“原地右转”等动作，完成动作的过程既生动又形象，这样一来，学生对“用指令控制火星车”有了更直观的感受。

惟妙惟肖的机器人

当然，检验学生们对用指令控制火星车的方法是否掌握，还需要做一道选择题，在学生做出了选择后，老师使用答题器快速地收集到学生们的数据，并根据数据显示对学生的出错点进行演示与讲解。确认每组学生都学会用指令控制火星车后，同学便要利用所学的“技能”进行组合搭配，解决真正的问题挑战了。

查看同学们答题情况

本环节教学参考：

设计原理：

1、PBL问题驱动2、支架式教学

ClassIn应用：

1、云盘调用视频媒体2、EDB板书互动演示3、平板小黑板互动4、答题器抢答与答案统计

“总工程师”远程连线，求助解困“祝融号”

现实的问题总是多变且复杂的，在火星恶劣的地貌环境中，总会出现各种各样的情况，沙尘暴便是火星上最可怕的挑战之一。火星车在火星上遭遇了沙尘暴天气，原有探明的路线被风沙掩埋，火星车执行任务随时都会发生危险。

为了将学生们带入问题的情景，老师为大家赋予了新的角色和使命，每个小组都是火星车地球控制中心的特别小分队，共同的使命就是解决火星车遇到的困难。在火星发生了一场沙尘暴之后，由远程连线的老师扮演的火星车地球控制中心的总工程师，实时接入班级现场，向同学们传达沙尘暴的情况，并请求特别小分队尽快帮助“祝融号”脱离危险！

总工程师远程连线求助

那么，要解决的困难是什么呢？明确任务之前，学生们需要了解控制火星车执行任务的机制：先在地球控制中心进行现场模拟实验，对“双胞胎”模拟火星车设置好指令，进行多次测试，测试到安全为止，即实验成功之后，再将指令传送给真正的火星车“祝融号”进行实际操控。这个过程也是为后面的探究活动做一个铺垫，接着老师分别展示了火星车遭遇沙尘暴前后地形的模拟图，介绍了相关图示：

沙尘暴前后路线对比

通过对火星车遭遇沙尘暴前后地形模拟图对比，学生展开了小组讨论：用原有的指令来控制火星车，还行吗？为什么？火星车要完成任务，中途还需要做什么？最后火星车要行驶到什么地方才算完成任务？等等。

这时，老师带着学生们一起定义问题，明确任务：根据目前火星车的情况，需要设计一套新的指令，让火星车能够按照这套新指令安全行驶，获取实验样品，并行驶到目的地。要完成任务，各个小分队要一步一步地深入探究拆解：火星车是如何行驶？火星车如何获取实验样品？如何设计指令才能帮助火星车脱困？

三个探究问题，每个探究的活动有两项挑战，每一个探究活动都是围绕着“如何帮助‘祝融号’解决困境”而设置的，层层递进逐步深入，直至推进整个项目完成。探究过程中小组只要完成一项挑战就会获得一个盖章认证，最后按照集齐印章的数量给予荣誉称号和奖励。

盖上印章，给予肯定与鼓励

本环节教学参考：

设计原理：

1、情景创设，定义问题2、融入算法思维，发散讨论，拆解问题3、游戏化教学（角色扮演，印章奖励）4、梯度设计，难度分层

ClassIn应用：

1、OMO远程连线2、EDB板书课件互动演示3、平板终端同步互动

真正的探究开启，齐心协力解困“祝融号”

进行任务探究前，两人一组的小分队需要组内讨论进行角色的分配，其中一人为程序员，一人为机器人，职责如下：

职责分工图

这样一来，明确分工，相互取长补短，增进了合作意识，也提高了学习效率。将学生带入程序员和机器人的角色后，探究活动随即开展：

探究任务一：火星车是如何行驶的？

探究任务1-1任务单

最开始，老师为学生演示了如何在平板上进行操作：

①如何将指令放入控制台？

②如何操作火星车根据指令行驶？

确定了操作方法之后，问题便出现了：

火星车要到达目的地，路线是什么样的？

按照确定的路线行驶，需要哪些指令？

指令编写好之后如何检测错误？

指令出现错误时该如何修正？

由此，便形成了一套完成探究问题的一般过程“找路线→编指令→测一测→改一改”，学生们明确了他们需要解决的问题是什么，然后对解决该问题的方案进行初步设计，基于原始方案进行测试，看看该方案是否能有效解决问题，最后基于成效评估改进方案，一直到问题得到有效解决。

在这个问题探究的过程，学生分组进行，先在星球历险任务单上面画出路线图，“程序员”在平板上用拖拽的形式编写指令放入控制台，并将指令抄写在横线上，随后“机器人”在平板上操作火星车按照指令来移动进行测试，最后完成任务单。

分工协作，共同探究

为了更好地把控教学时长，让学生们更有时间观念，老师开启了定时器以提醒剩余探究的时间，当第一项挑战完成之后，学生们可以进行第二项挑战，在限定的时间内等候老师和助教的“认证”，指令编写正确、平板操作无误、完成任务单后，则可以为团队获取一枚“火箭”奖章。

探究任务二：火星车如何获取实验样品？

探究任务2-1任务单

当顺利完成了探究活动一后，学生马上就发现了获取实验样品是火星车完成任务必不可少的一个环节，但是在尝试获取实验样品的过程就发现了问题：

火星车要行驶到什么地方才能获取到实验样品？

这时，学生们自发地讨论了起来。有的说“走到实验样品前面伸一个胳膊去拿”，有的说“到达实验样品处再蹲下拾取”……这里并没有固定的答案，不过老师给火星车预设了一个动作指令“拾取”，这个功能需要火星车到达实验样品上方才能使用。学生们可以使用这个指令来完成实验样品的获取。

有部分小组在完成探究活动二的第二项挑战时，发现火星车行驶的路线较为复杂，这时《星球历险任务单》就起到引导的作用，在探究过程加入了“分段走”，学生可以尝试将路线分成2段，再进行指令的编写。

探究任务2-2，分段走提示

火星车的行进、获取实验样品都难不倒指挥中心的成员们，难的就是如何保障火星车可以在火星上安全地行驶。

探究任务三：如何设计指令解决困难？

探究任务3-1

对学生来说这个任务有一定的挑战，当遇到“未知地域”、障碍物时，应该使用什么样的指令来控制火星车，要考虑到火星车自身的设备情况、地形的复杂程度，动作的连贯性和注意事项。这时学生们以小组为单位展开了讨论，根据火星车的设备情况来寻找最“合理”的指令，讨论中学生们创造了三种不同的指令，分别是“抬升、下降”、“探测”、“斜着走”。项目式学习强调了学生的选择，在选择的过程，学生要思考每种指令所受到的限制，比如：

什么时候让火星车抬升和下降？

探测指令在未知区域前使用还是到达未知区域再使用？

斜着走是朝着什么方向？

这时，对于新指令的功能设定要非常明确，才能确保火星车的安全，为了确保火星车的安全，学生们有了自己的思考，他们以提问的方式获取更多的信息，从而迭代自己的思考。

最终，学生们敲定了三种不同指令的使用方式：

抬升、下降：在遇到路障之前抬升，离开路障之后下降。

探测：在遇到未知区域的前一步就要开始探测。

斜着走：原地往某个方向转45度。

有了新的指令，完成探究活动三就是小菜一碟了。

到这里，探究活动就结束了，整个探究活动将枯燥的信息转变为真实的情景，引导学生在平板中编写控制指令，指挥“祝融号”移动，建构起对最终解决方案设计的一套流程：“新指令→找路线→分段走→编指令→测一测→改一改”，并通过游戏是否通关这样的结果来对自己的学习进行检验，为解决方案设计奠定基础。

接下来，学生们就要开始设计方案了——根据目前火星车的情况，需要设计一套新的指令，让火星车能够按照这套指令安全行驶，获取实验样品，并行驶到目的地。

最终任务：设计解决方案

任务单设计解决方案

解决方案的设计依旧以小组为单位进行，每个小组根据地形图商议需要设置的新指令，并为新指令设定使用的方式，在星球历险任务单中画出火星车行进的路线，根据路线编写指令，在平板中将指令放入控制台，“机器人”根据指令在平板中移动火星车进行测试，若发现错误，“程序员”则及时对指令进行修正。

很快，就有小组把解决方案设计出来了！

学生举手要分享

学生开始分享自己小组设计出来的方案，创造的新指令及其使用方式，娓娓道来，非常精彩，分享完毕，老师给予肯定的反馈；此时，另一个小组马上举手：“我们有不同的路线！而且指令更少！”当然也受邀将成果进行汇报，汇报毕，老师给予肯定的反馈。好的成果来自学生自己主动地精益求精的意识，而这种意识可以通过反馈来加以培养和引导。

由于时间的关系，课时内不能让更多的小组进行分享，老师在ClassIn中使用作业功能设置了线上“分享作业”。

“咔嚓”一下拍照提交作业

学生们可以将自己小组设计的解决方案进行拍照上传，上传后，小组之间可以互相参考。用这种方式可以引导学生吸纳来自不同群体的多元解决方案。

在ClassIn里提交作业

等到所有小组都将设计方案提交之后，就进入了颁奖仪式：这套“方案”顺利地解决了“祝融号”火星车的困境。老师和各个小组为彼此点赞，庆祝共同完成了一次了不起的“火星历险”。

本环节教学参考：

设计原理：

1、PBL任务驱动探究2、应用算法思维，拆解问题，解决问题3、游戏化教学（角色扮演，印章奖励）4、循序渐进，梯度设计5、验证探究，方案建构，分享展示

ClassIn应用：

1、EDB板书课件互动演示2、平板终端同步互动3、选择移动功能4、答题器功能5、分组讨论功能6、定时器功能

以PBL构建深度学习课堂

ClassIn能做得更好!

这次创新课堂是以“火星历险记”项目为载体，使用线上线下融合的方式，开展的一节基于平板的PBL公开课。课上共设置了3个探究活动，每个探究活动环环相扣，层层深入，引导学生置身于真实的问题情境中，自主探究，和同伴合作，并随着对问题的深入思考，全情投入，锻炼出创造性解决问题的能力、沟通表达及团队协作的能力等。

项目式学习是一个非常重要的学习方式，它能够促进学生深度学习，而深度学习是培养学生综合素养一个特别重要的过程：它是以学生为中心，让学生围绕着具有挑战性的学习内容，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程。在这个过程中，能帮助学生掌握学科的本质和核心知识，理解学习的过程，形成跨学科应用的思维、内在学习动机和高级的社会性情感等等，最终塑造出具有独立性、批判性、创造性又有合作精神，基础扎实的未来人才。

“培养独立自律的学习者”是翼鸥教育ClassIn自创办日起便坚守坚持的公司理念，这与PBL模式培养人才的路径是几乎一致的。年国家教育部义务教育课程标准修订过程中，反复强调要在兼顾学科逻辑的情况下更多地