中小學(xué)機器人教學(xué)法的探究

內(nèi)容提要：

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生僅僅靠吸收課本上的知識是不夠的。機器人融合了機械制造、電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通訊、聲音識別、圖像處理和人工智能等先進技術(shù)。開展機器人教學(xué)一方面為了讓學(xué)生接觸到科學(xué)的前沿，體會科學(xué)給我們生活帶來的好處，另一方面是為了提高學(xué)生的實踐動手能力、創(chuàng)新思維能力和科學(xué)探究能力。本文對機器人教學(xué)的教學(xué)理念和教學(xué)模式，總結(jié)和形成實用性強、操作性強的能夠更加有效提高學(xué)生整體素質(zhì)的新思路、新方法、新技術(shù)。

機器人課程教學(xué)內(nèi)容融合了中小學(xué)的多門課程和課外科技活動，具有創(chuàng)新性、綜合性、開放性、發(fā)展性、實踐性和探究性的特點。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法能夠構(gòu)建良好的教學(xué)情境，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，有利于充分發(fā)揮團隊力量，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

一、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法設(shè)計原則

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，顧名思義，就是設(shè)置合理而明確的實踐學(xué)習(xí)任務(wù)，盡最大可能調(diào)動學(xué)生內(nèi)需，驅(qū)動課堂教學(xué)順利高效地推進，從而全面完成教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法。該方法注重學(xué)生創(chuàng)新意識和獨立分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。課堂教學(xué)中，教師采取多元的教學(xué)手段，使任務(wù)驅(qū)動變?yōu)閷W(xué)生內(nèi)在的動力驅(qū)動，使學(xué)生不斷地獲得成功感、幸福感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，驅(qū)動學(xué)生獨立探索，樂于實踐。

1、任務(wù)的合理性和實踐性原則

教師設(shè)計教學(xué)任務(wù)時，應(yīng)充分關(guān)注學(xué)生實際，嚴(yán)格按照教學(xué)規(guī)劃，提出合理的教學(xué)要求，制定明確的目標(biāo)任務(wù)，并設(shè)計富有操作性和實踐性的教學(xué)活動，鼓勵學(xué)生在實踐中出真知，在實踐中提升自己的創(chuàng)作能力。

2、能力優(yōu)先發(fā)展原則

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法始終堅持能力優(yōu)先發(fā)展原則。在設(shè)計任務(wù)時，要充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有文化知識、認(rèn)知能力及差異等。在設(shè)計的過程中，根據(jù)學(xué)生的實際水平來設(shè)計每一個模塊，針對不同程度的學(xué)生來設(shè)計不同層次的練習(xí)。既注重學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計與布置，也要注重學(xué)習(xí)的主動性與思維能力的培養(yǎng)。既要重視學(xué)習(xí)結(jié)果，也要重視學(xué)習(xí)過程。既要追求知識與技能的掌握，也要追求學(xué)生創(chuàng)新意識等心理素質(zhì)的培養(yǎng)。

3、實戰(zhàn)體驗與網(wǎng)絡(luò)虛擬相結(jié)合原則

在機器人教學(xué)中要積極利用多媒體與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境進行虛擬教學(xué)，拓展教學(xué)情境。發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用，通過卡通動畫教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時，也要重視教師面授、學(xué)生間的直接討論與綜合實踐等現(xiàn)實的教學(xué)，加強直接交流與即時反饋。教學(xué)中，要將課堂上學(xué)生的實踐演練和教師組織的網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)整合推進。

4、強化團隊意識原則

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法強調(diào)個別學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的和諧統(tǒng)一。教師進行任務(wù)設(shè)計時，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)計出適合個別學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的任務(wù)，協(xié)作學(xué)習(xí)要求多個學(xué)生共同合作完成，使學(xué)生在相互交流中不斷增長知識技能，加強團結(jié)合作的意識，進一步培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。

二、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)課堂的有效構(gòu)建

機器人教學(xué)與其他學(xué)科教學(xué)的最大不同之處在于它不是以講授為主，而是一種師生平等的合作關(guān)系，教師起著指導(dǎo)者、組織者、幫助者、合作者的作用。學(xué)生以小組合作形式，通過任務(wù)驅(qū)動進行創(chuàng)新設(shè)計、編寫程序、組裝部件、演習(xí)實驗、研究反思等。課題組探究出了“任務(wù)布點——團隊探索——自主攻關(guān)——交流評價”的四步課堂模式。

1、任務(wù)布點：設(shè)置合理任務(wù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

機器人教學(xué)的目的是為了使學(xué)生了解智能機器人這個信息技術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解智能機器人的概念和工作方法，破除中小學(xué)生對智能機器人的神秘感，為進一步學(xué)習(xí)智能機器人技術(shù)的有關(guān)知識打下基礎(chǔ)。教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容及學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，精心設(shè)計與當(dāng)前主題相關(guān)且與學(xué)生實際生活經(jīng)驗密切聯(lián)系的盡可能真實的情境，使學(xué)生帶著真實的任務(wù)進入學(xué)習(xí)情境，使學(xué)習(xí)直觀化、形象化，激發(fā)學(xué)生強烈的好奇心和解決問題的欲望。例如，在《認(rèn)識機器人》課堂教學(xué)中，可通過播放有關(guān)機器人的視頻短片來吸引學(xué)生的注意力和好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2、團隊探秘：合作探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)探索精神

根據(jù)提出的任務(wù)，以及學(xué)生的興趣、愛好，分為不同的項目小組，每個項目小組內(nèi)部根據(jù)研究的具體任務(wù)進行具體分工，教師根據(jù)學(xué)生需要，幫助學(xué)生選擇明確的研究課題，并做宏觀指導(dǎo)，具體設(shè)計探究過程則由項目小組自己完成。在這個過程中，教師起到指導(dǎo)者、組織者、幫助者的作用。在設(shè)計任務(wù)時，教師應(yīng)首先分析課程教學(xué)的總目標(biāo)，在總目標(biāo)的框架內(nèi)設(shè)計出一個個的小目標(biāo)，并把每一個學(xué)習(xí)模塊分解為一個個可以完成的任務(wù)，通過這些具體的任務(wù)來體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。教師在給出任務(wù)后，不要急于講解，要讓學(xué)生帶著任務(wù)自主探究、自主發(fā)現(xiàn)。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，分組合作探究。

3、自主攻關(guān)：自選任務(wù)主題，注重個性發(fā)展

任務(wù)驅(qū)動教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，同時也注重學(xué)生的個性發(fā)展，不要讓學(xué)生的思維局限在教師所創(chuàng)設(shè)的既定的任務(wù)中。鼓勵學(xué)生從不同的角度去考慮問題，站在一個新的角度去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，從而促進學(xué)生思維的發(fā)展和多方面考慮實際問題的能力。以寓教于樂的方式，在傳播知識的同時提高學(xué)生的創(chuàng)新力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造發(fā)明的天性和能力。

4、評價交流：交流學(xué)習(xí)感悟，評價學(xué)習(xí)效果。

學(xué)生在課堂上，通過教師的組織、引導(dǎo)、幫助，在任務(wù)的驅(qū)動下完成課堂內(nèi)容，因此，對學(xué)生完成任務(wù)的情況進行合理的評價是非常重要的。在注重總結(jié)性評價的同時，也要注重過程性評價。對學(xué)生在完成任務(wù)過程中有創(chuàng)意的想法給予肯定。引導(dǎo)學(xué)生進行自我評價，找出自己的缺點和不足，在以后的學(xué)習(xí)中逐步改進。

結(jié)論：任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，在機器人教學(xué)中的應(yīng)用不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生創(chuàng)新能力和動手操作能力的積極性，也提高了學(xué)生團結(jié)協(xié)作的精神和積極探索的能力。通過機器人教學(xué)的有效開展，使得學(xué)生信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力有了更大的提高。