蔡陽(yáng)+金石梅

摘 要 結(jié)合小學(xué)信息技術(shù)課堂中的實(shí)體機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐，探討如何在信息技術(shù)教學(xué)中利用菜單式學(xué)習(xí)材料進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，提出具有實(shí)踐意義的活動(dòng)構(gòu)建模式及相應(yīng)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞 信息技術(shù)教學(xué)；菜單式材料；機(jī)器人實(shí)體教學(xué)

中圖分類號(hào)：G622.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）23-0058-03

1 小學(xué)生機(jī)器人學(xué)習(xí)現(xiàn)狀分析

小學(xué)信息技術(shù)課引入機(jī)器人教學(xué)是2007年江蘇省版教材實(shí)施以來(lái)的新舉措，目的是開(kāi)發(fā)小學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、加工信息、處理信息的綜合能力，并在此基礎(chǔ)上形成初步的結(jié)構(gòu)性思維方式，為后一階段的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。小學(xué)開(kāi)設(shè)機(jī)器人教學(xué)的目的是與小學(xué)階段學(xué)生的行為特征息息相關(guān)，處于此年齡階段的學(xué)生是小學(xué)高年級(jí)學(xué)生，由于生理上的變化和抽象思維能力的進(jìn)一步發(fā)展，自我意識(shí)隨之迅速發(fā)展起來(lái)，進(jìn)入了個(gè)體自我意識(shí)發(fā)展的第二個(gè)上升時(shí)期。具體運(yùn)算階段特征為此時(shí)的認(rèn)知特征。如何結(jié)合機(jī)器人教學(xué)，最大限度地挖掘此時(shí)學(xué)生的潛能，具有重要的作用[1]。

作為首批進(jìn)行機(jī)器人實(shí)體教學(xué)的嘗試者，信息技術(shù)教師在機(jī)器人教學(xué)方面進(jìn)行了一系列有益的嘗試。總結(jié)九年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐，感到有很多方面還有待繼續(xù)完善提高，主要是：

從教學(xué)實(shí)踐層面觀察：重理論、輕行為 首批嘗試實(shí)體機(jī)器人教學(xué)的老師普遍發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人實(shí)體教學(xué)有著相當(dāng)大的難度。學(xué)生機(jī)器人雖然已經(jīng)是簡(jiǎn)化版的智能機(jī)器人，但是仍然存在理論知識(shí)量巨大、編程內(nèi)容過(guò)多的難題。加之機(jī)器人活動(dòng)需要較大的場(chǎng)地，因此，形成了很多信息技術(shù)教師把教學(xué)重點(diǎn)放在了理論層次，而忽視了機(jī)器人行為實(shí)踐的狀況。很多學(xué)生都是在教室中學(xué)習(xí)編程、概念，而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)卻成為空中樓閣，有所偏廢。

從課堂實(shí)施層面觀察：教學(xué)組織困難 機(jī)器人實(shí)體教學(xué)實(shí)施之初，缺少對(duì)班級(jí)規(guī)模設(shè)置的研究和合理規(guī)劃。開(kāi)設(shè)機(jī)器人實(shí)體教學(xué)課的學(xué)校大多是師資力量較為充足的學(xué)校，學(xué)生生源數(shù)較多，每班的學(xué)生人員也大多在近五十人左右，加之機(jī)器人教學(xué)一般在機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行，人多、機(jī)器多、場(chǎng)地小的矛盾日益凸顯出來(lái)，帶來(lái)的直接矛盾就是教學(xué)組織困難，師生都很難找到適合的授課形式進(jìn)行有效的教學(xué)，課堂效率差、氣氛熱鬧卻難以控制等問(wèn)題，成為實(shí)施機(jī)器人實(shí)體教學(xué)的難點(diǎn)。

2 基于菜單式學(xué)習(xí)材料的機(jī)器人教學(xué)模式

學(xué)生行為特征分析 小學(xué)信息技術(shù)課程中開(kāi)設(shè)實(shí)體機(jī)器人課是在五、六年級(jí)，此時(shí)的小學(xué)生處于認(rèn)知發(fā)展階段中的具體運(yùn)算階段到形式運(yùn)算階段的過(guò)渡，具有好奇心、自尊心強(qiáng)、邏輯分析能力初步形成的行為特征，具有一定的行為能力（如圖1所示）。因此，此時(shí)的機(jī)器人實(shí)體教學(xué)應(yīng)注重學(xué)生的行為促發(fā)，在保證安全的基礎(chǔ)上積極拓展他們的行為能力和運(yùn)算能力[2]。

菜單式機(jī)器人實(shí)體教學(xué)的界定 所謂菜單式機(jī)器人教學(xué)（Communication Robot Teaching）是相對(duì)普通機(jī)器人實(shí)體教學(xué)中的師生單一交流模式的教學(xué)形式，它主要通過(guò)學(xué)生間、師生間的菜單選擇形式，分解教學(xué)目標(biāo)，簡(jiǎn)化教學(xué)重點(diǎn)，在菜單選擇的過(guò)程中強(qiáng)化不理解的部分的學(xué)習(xí)，弱化已經(jīng)掌握部分的學(xué)習(xí)，避免部分晦澀難懂的概念的混淆，借助學(xué)習(xí)小組、核心骨干互助等菜單方式，給予學(xué)生感性經(jīng)驗(yàn)，從而避免了機(jī)械的講授、生硬的任務(wù)指派，能夠讓學(xué)生通過(guò)自我選擇、自我加工、自我求知的形式來(lái)進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化和展示。

一般而言，菜單式機(jī)器人教學(xué)材料包括以下幾個(gè)部分。

1）關(guān)鍵點(diǎn)解析（Key points）。這部分以機(jī)器人的關(guān)鍵性的概念解析為主，幫助學(xué)生通過(guò)各種形式進(jìn)行概念的學(xué)習(xí)，主要呈現(xiàn)知識(shí)的結(jié)構(gòu)、歷史、形成等主干性內(nèi)容，目的是通過(guò)適當(dāng)?shù)奶崾?，形成學(xué)生的全景式的思維結(jié)構(gòu)圖。

2）應(yīng)用實(shí)例資料（Applications）。機(jī)器人教學(xué)中有大量的編程內(nèi)容，這些內(nèi)容與機(jī)器人可以完成的動(dòng)作和任務(wù)息息相關(guān)。在教學(xué)中，提供實(shí)例菜單供學(xué)生選擇，這些實(shí)例包含有機(jī)器人實(shí)體教學(xué)中的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、避障、循跡等基本動(dòng)作程序，以期幫助學(xué)生在適當(dāng)?shù)奶崾鞠逻M(jìn)行組合編程的嘗試[3]。通過(guò)對(duì)這些程序的反復(fù)組合和修改，可以完成復(fù)雜的動(dòng)作，對(duì)于自身能力不足的學(xué)生，實(shí)例菜單可以起到引導(dǎo)和促進(jìn)知識(shí)理解的作用。

3）程序勘誤（Correction procedure）。機(jī)器人的實(shí)體教學(xué)中，調(diào)試機(jī)器人是必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)于檢查自我行為、驗(yàn)證程序的合理性有著非常重要的作用。程序勘誤菜單提供給學(xué)生典型問(wèn)題的解析、錯(cuò)誤程序的提示、運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)故障的排除方法等，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際需要修正程序，對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行進(jìn)行必要的干預(yù)，以完成既定任務(wù)。

基于菜單式學(xué)習(xí)材料的機(jī)器人教學(xué)模式建構(gòu)

1）材料準(zhǔn)備。菜單式材料的著眼點(diǎn)在于“菜單”和“材料”，因此，尋找適合的材料并以菜單的形式呈現(xiàn)，是菜單式機(jī)器人教學(xué)模式建構(gòu)的首要因素，重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)原則。

①以教材為本。機(jī)器人教學(xué)是新版省編教材選修冊(cè)的內(nèi)容，關(guān)于教材的編訂和設(shè)計(jì)理念，在“江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)實(shí)施綱要”中有詳細(xì)的介紹，任何學(xué)習(xí)材料，必修基于“綱要”的基礎(chǔ)，進(jìn)行材料設(shè)計(jì)。

②以生源為根。機(jī)器人教學(xué)的對(duì)象是小學(xué)高年級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)者需要一定的編程基礎(chǔ)作為知識(shí)鋪墊。如果生源需要尚處于編程的起步階段，就需要教師給予更多的編程基礎(chǔ)知識(shí)菜單的設(shè)置（如圖2所示）；如果生源已經(jīng)可以具有完整的結(jié)構(gòu)性思維過(guò)程，則需要教師更多的提供高級(jí)編程內(nèi)容的啟發(fā)菜單[4]。

③菜單樣式設(shè)計(jì)。研究了材料的選擇之后，面臨的問(wèn)題就是菜單樣式的選擇，不同樣式的菜單對(duì)學(xué)生的影響是不同的。合適的菜單可以幫助學(xué)生加深知識(shí)的理解，不合適的菜單反而對(duì)學(xué)習(xí)起到負(fù)面作用。

第一，套餐式菜單。所謂套餐式菜單是指材料按照機(jī)器人的動(dòng)作類型進(jìn)行分類，每一種動(dòng)作為一種套餐，每個(gè)套餐內(nèi)部包括完整的設(shè)計(jì)流程圖和程序要求、場(chǎng)地準(zhǔn)備和運(yùn)行規(guī)則，由學(xué)生根據(jù)每課的具體環(huán)境進(jìn)行菜單的選擇。如機(jī)器人學(xué)習(xí)中的“機(jī)器人避障”運(yùn)動(dòng)，就具備菜單式材料的選擇因素，可以幫助學(xué)生不斷復(fù)習(xí)舊知，引發(fā)新知。

第二，協(xié)商式菜單。所謂協(xié)商式菜單是指學(xué)習(xí)材料根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行羅列，教師在事前備課時(shí)準(zhǔn)備提綱，提供給學(xué)生已有知識(shí)材料的名稱，然后學(xué)生根據(jù)自己的需要進(jìn)行再次的增刪。如機(jī)器人中的“傳感器”單元學(xué)習(xí)，就可以借助學(xué)習(xí)網(wǎng)站進(jìn)行協(xié)商式菜單的設(shè)計(jì)，讓學(xué)習(xí)者根據(jù)主觀意愿選擇。

第三，交互式菜單。所謂交互式菜單，顧名思義，指師生間的學(xué)習(xí)材料可以隨時(shí)進(jìn)行交互，學(xué)習(xí)材料可以成為教學(xué)材料，而教學(xué)材料也可以很方便地轉(zhuǎn)換為學(xué)生材料為學(xué)習(xí)者所用。這種材料形式應(yīng)用靈活，有很好的互動(dòng)性，因此，適用于情況變化比較頻繁的機(jī)器人比賽等綜合應(yīng)用課的學(xué)習(xí)，如機(jī)器人“循光”單元學(xué)習(xí)中，就可以將不同紅外傳感器的效能進(jìn)行菜單設(shè)置，讓學(xué)習(xí)者領(lǐng)會(huì)不同傳感器的功能區(qū)分。

2）菜單式機(jī)器人教學(xué)中的教師角色定位?；诓藛问降臋C(jī)器人教學(xué)，學(xué)生是在教師的教學(xué)引導(dǎo)下進(jìn)行的一種主動(dòng)式學(xué)習(xí)，不僅參與度方面要大大超越于傳統(tǒng)教學(xué)，效果方面也要明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)?；诓藛问綑C(jī)器人教學(xué)的課堂中，教師的角色把握顯得尤為重要，既要在備課階段充分準(zhǔn)備機(jī)器人相關(guān)材料，又要控制課堂氣氛，在給學(xué)生充分選擇的同時(shí)，還需要有豐富的臨場(chǎng)應(yīng)變能力，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。教師在基于菜單式機(jī)器人的教學(xué)中應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。

①為菜單提供選擇指導(dǎo)。在機(jī)器人實(shí)體教學(xué)中，教師要完成好指導(dǎo)學(xué)生選擇菜單式材料的任務(wù)。教師在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的過(guò)程中，除了提供給學(xué)生設(shè)計(jì)好的菜單式學(xué)習(xí)材料之外，還有更加重要的任務(wù)，就是幫助學(xué)生了解應(yīng)該如何選擇這些菜單，選擇的依據(jù)是什么、選擇的標(biāo)準(zhǔn)是什么、選擇的時(shí)機(jī)是什么。對(duì)菜單的選擇是幫助學(xué)生了解如何去應(yīng)用這些菜單。

②成為學(xué)習(xí)伙伴。學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人的過(guò)程中，團(tuán)體合作是常見(jiàn)的組織形式，至少要提供二人以上的小組進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，這點(diǎn)已經(jīng)得到了教師們的認(rèn)同。但是，教師是如何定位呢？在菜單式材料提供給學(xué)生的基礎(chǔ)上，是不是教師就成為旁觀者呢？當(dāng)然不是，教師是學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)伙伴，要以這樣的身份參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中去，幫助學(xué)生共同設(shè)計(jì)程序，選擇學(xué)習(xí)材料，并對(duì)某些交互式的菜單進(jìn)行共同的修正，在學(xué)習(xí)過(guò)程中完成知識(shí)的學(xué)習(xí)。一節(jié)合格的機(jī)器人實(shí)體教學(xué)課，教師是要不斷變換自身身份的：即課前的菜單制作者、課中的選擇指導(dǎo)者、課間的伙伴協(xié)作者、課后的復(fù)習(xí)延伸者，不同的時(shí)間階段都有不同的要求，有待教師去積極應(yīng)對(duì)。

3 基于菜單式資料的實(shí)體機(jī)器人教學(xué)模式的構(gòu)建注意事項(xiàng)

首先，菜單的內(nèi)容選擇尤為重要，需要根據(jù)學(xué)情進(jìn)行必要的篩選，找到符合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)需要的內(nèi)容，選入菜單式資料中；

其次，構(gòu)建菜單的載體要符合學(xué)生認(rèn)知的習(xí)慣，切莫造成技術(shù)使用的障礙，而讓學(xué)習(xí)者無(wú)法真正進(jìn)行選擇；

最后，要進(jìn)行必要的總結(jié)性評(píng)價(jià)，讓菜單成為動(dòng)態(tài)的選擇，不斷根據(jù)學(xué)情進(jìn)行調(diào)整，以期更加適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

總之，基于菜單式材料的機(jī)器人教學(xué)是知識(shí)、技術(shù)、基礎(chǔ)成果、操作技能等方面的主客觀統(tǒng)一，為機(jī)器人實(shí)體教學(xué)提供了一條有效的途徑，可以幫助信息技術(shù)教師解決課堂教學(xué)中的難點(diǎn)。機(jī)器人教學(xué)是一個(gè)新興課程，需要研究的東西還有很多，實(shí)踐表明菜單式學(xué)習(xí)材料應(yīng)用研究，不失為一項(xiàng)有益的嘗試，有助于提高小學(xué)機(jī)器人教學(xué)效率和質(zhì)量。

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