IrobotQ3D課堂教學(xué)實踐

李蓉

本學(xué)期，我們采用班級授課的形式展開了IrobotQ3D虛擬仿真機(jī)器人的課堂教學(xué)實踐。筆者將結(jié)合“網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人算法教程”的課堂教學(xué)，針對以下幾方面進(jìn)行簡單的闡述。

● 任務(wù)分解，強(qiáng)調(diào)實效性

課堂教學(xué)中的實效性主要包括兩層意思：①實事求是，量力而行;②實施的方法必須具有顯著的效果。在IrobotQ3D課堂教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)有些比賽任務(wù)非常新穎，吸引力很大，但作為課堂教學(xué)任務(wù)卻有很大難度。在具體的課堂教學(xué)中可以將比賽任務(wù)分解成一個個的分任務(wù)，在完成分任務(wù)的同時加深理解，最后進(jìn)行程序的組合，完成最終任務(wù)目標(biāo)。

我們的網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人算法教程就是針對IrobotQ3D仿真機(jī)器人“汽車總動員”這一比賽任務(wù)開發(fā)的。總共有10節(jié)課的內(nèi)容。每節(jié)課都是任務(wù)的一個分解，總體上是由簡入難步步推進(jìn)的。經(jīng)過10節(jié)課的學(xué)習(xí)，“汽車總動員”比賽任務(wù)迎刃而解。復(fù)雜的比賽任務(wù)，已然成為學(xué)生們樂此不疲的一個個“游戲”了。

● 知識理解，強(qiáng)調(diào)真實性

仿真機(jī)器人最重要的就是“真”，IrobotQ3D在這一點上很有優(yōu)勢。

例如，“直角轉(zhuǎn)向”的任務(wù)要求是直達(dá)得分物且不能撞到護(hù)欄。此時要用到距離傳感器檢測前方的護(hù)欄，當(dāng)距離大于常量300時，進(jìn)入轉(zhuǎn)向程序。此時引導(dǎo)學(xué)生思考這個距離為什么是300，強(qiáng)調(diào)慣性在汽車行進(jìn)中的作用。在課堂教學(xué)中還要強(qiáng)調(diào)摩擦力、機(jī)器人運行的初始速度等自然科學(xué)在機(jī)器人運動過程中的作用。學(xué)生會認(rèn)識到：自然科學(xué)是日常生活中不可忽略的，要做的是使自己變強(qiáng)大，讓自然科學(xué)成為工具。

● 翻轉(zhuǎn)課堂，強(qiáng)調(diào)主體性

在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生成為學(xué)習(xí)過程的中心，學(xué)生的主體性地位得到了充分的體現(xiàn)，他們需要在實際參與的活動中通過完成真實的任務(wù)來建構(gòu)知識。

例如，在講授《飛車路段》前，筆者將程序設(shè)計過程制作成微課程提前一周發(fā)給了學(xué)生，學(xué)生在課下自主研究、學(xué)習(xí)，對程序有了較深程度的理解。課堂上，教師的任務(wù)就是與學(xué)生一起研究完成程序任務(wù)。學(xué)生經(jīng)過課下的思考，在課堂上變得“胸有成竹”，教師變身成為學(xué)生學(xué)習(xí)小組的成員，成了學(xué)生學(xué)習(xí)的“腳手架”，與他們一起答疑解惑，學(xué)生真正成為課堂的主人。

● 情境設(shè)置，強(qiáng)調(diào)趣味性

任務(wù)情境要以學(xué)生的興趣為基點，使學(xué)生的精力全部都集中到課堂教學(xué)中來。學(xué)生只有把學(xué)習(xí)看作一種快樂、一種需求，真正做到在興趣中學(xué)習(xí)，才會產(chǎn)生巨大的動力，才會激發(fā)強(qiáng)烈的求知欲，智力和能力才會得到充分地發(fā)揮。構(gòu)建機(jī)器人是完成任務(wù)的基礎(chǔ)。

例如，在課堂上，筆者以學(xué)生感興趣的動畫電影《賽車總動員》引入，使學(xué)生認(rèn)識到機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定著機(jī)器人的速度和穩(wěn)定性，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建屬于自己的“閃電麥昆”。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣被點燃，課堂表現(xiàn)輕松而又主動。

● 回歸生活，強(qiáng)調(diào)實踐性

3D仿真虛擬機(jī)器人的課堂教學(xué)要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活情境，才能把枯燥的算法程序設(shè)計變得有趣、生動、易于理解，與現(xiàn)實生活距離太遠(yuǎn)的知識對學(xué)生是沒有吸引力的，課堂教學(xué)要有一定的現(xiàn)實生活作為支撐。

例如，在緊急停車的教學(xué)中，筆者啟發(fā)學(xué)生在開車時最怕的是什么？學(xué)生都有坐車的經(jīng)驗，馬上反應(yīng)到：害怕前方突然出現(xiàn)車輛，不宜避讓。讓學(xué)