随着基础教育新课程改革的不断深入,我国中小学机器人教育有了较快发展,其教育价值已初步获得社会认可。众多研究者将探究性学习、项目教学等教学方法应用于机器人教育中,但通常只是教学过程的简单照搬,未体现出机器人教育的工程特性。如何在教学过程中提高学生的概念理解能力、激发学生的创造力、锻炼学生的问题解决能力,使机器人教育充分发挥其教育价值,需要探索更具适切性的教学模式。逆向工程作为一种通过对目标产品的逆向分析和研究来实现产品优化与再创造的过程,在工程类专业课程的教学中具有广阔的应用前景。传统教学方法难以充分发挥机器人教育的教育价值,而逆向工程法却体现出较为明显的优势和适用性。为应对机器人教育中的逆向工程法应用的匮乏以及教学模式单一化现象,从复原实验和重构实验两个层面提出了解构复原型、纠错复原型、要素增减型、结构创新型等四种机器人教育中的逆向工程教学模式,进而形成了所谓逆向工程教学的“灯笼模型”,实现了四种教学模式的可视化呈现,深化了逆向工程教学模式的理论建构。其中,解构复原型教学模式侧重以“拆分-复原”的方式让学生掌握目标产品的基本构成和实现方法;纠错复原型教学模式侧重以“纠错-复原”的方式让学生掌握目标作品的工作机制和实现方法;要素增减型教学模式侧重以“分解-要素增减”的方式开拓学生思维;结构创新型教学模式侧重以“分解-结构再造”的方式促进学生实现知识应用和创新实践。上述教学模式都强调将学生代入原产品设计者的身份意识,均具有“造物”的特征,在应用时应当根据实际情况加以灵活选择、调整和组合。为了探究上述模型在机器人教育中的教学有效性,本研究分别于2018年9月和2019年3月开展预和正式实验,预实验在江苏省无锡市吴桥小学进行,研究对象为该小学五年级四个班级的学生,其中两个班级为实验班,采用逆向工程教学法,另外两个班级为对照班,采用正向项目教学法,在实验过程中对所有学生进行问卷调查和绩效检测,然而研究成果与研究假设存在明显差异,在进行深入实验反思后修改了实验方案,开展了正式实验。正式实验在江苏省南京市龙江小学开展,参与实验的是该校六年级两个班的学生,其中实验班33名学生,对照班31名学生。对照班采用正向项目教学法,实验班采用逆向工程教学法,包含解构复原、纠错复原、要素增减和结构创新等四种教学模式。两个班级均由教师和助教授课,实验软硬件分别为AS-Block操作软件和创趣天地公司的小蓝猫机器人,授课内容为教师自主设计的教学项目,两组班级分别在实验开始前进行了先备知识测验,在实验过程中进行了机器人辅助记录和作品的设计与评分,在实验结束后进行了学习态度、沉浸度、融洽度、创造性自我效能感和学习绩效的检测。研究结果采用SPSS22.0进行数据统计,研究发现,逆向工程教学在机器人学习态度和沉浸度方面与正向项目教学无显著差异,但在机器人学习自信心和喜爱程度方面有教学优势。在机器人学习融洽度和学习绩效方面,逆向工程教学法较正向项目教学法有显著优势,主要体现在创造性自我效能感的创意策略和个体反馈维度,但是在创意产品维度无显著优势,与实验中的机器人作品评分结果一致。