淺談新課程下簡易機器人制作三維目標(biāo)的實施

何衛(wèi)軍

摘 要：文章結(jié)合大量教學(xué)實踐，針對高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容具有概括性、綜合性，指導(dǎo)意義強的特點，提出適合中學(xué)簡易機器人制作課堂教學(xué)的具體三維目標(biāo)及實施建議：知識與技能，要激發(fā)學(xué)生興趣，貼近現(xiàn)實生活;過程與方法，應(yīng)優(yōu)化課堂，因“材”施教，循序漸進;情感態(tài)度與價值觀，要注重培養(yǎng)“合理”創(chuàng)新，關(guān)注個性發(fā)展。三維目標(biāo)相輔相成、互為融合，期望能更好地指導(dǎo)教學(xué)工作。

關(guān)鍵詞：簡易機器人制作;三維目標(biāo);實施

中圖分類號：G434 ? ? 文獻標(biāo)志碼：B ? ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2015）04-0046-03

高中通用技術(shù)課以提高學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)為主旨，促進學(xué)生全面而富有個性地發(fā)展，充分凸顯新課改對素質(zhì)教育的要求。簡易機器人制作為學(xué)生提供了更為豐富、更為多樣的技術(shù)實踐機會，拓展了學(xué)生的技術(shù)經(jīng)歷，提高了學(xué)生理論應(yīng)用于實踐的能力，受到各方面的高度重視。各地區(qū)各學(xué)校紛紛投入大量人力、物力、財力建設(shè)簡易機器人制作實驗室，配置信息化實驗教具和實驗器材。

對比“硬件”環(huán)境的優(yōu)越，在“軟件”教學(xué)設(shè)計方面還需要教師大膽摸索，特別是針對普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的總體三維目標(biāo)——知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀，如何具體細化到“簡易機器人制作”選修模塊？如何提出適應(yīng)本課程的具體三維目標(biāo)？怎樣實施落實好三維目標(biāo)？需要認(rèn)真研究，并在教學(xué)實踐中檢驗再提煉，從而更好地指導(dǎo)教學(xué)工作。

一、正確理解三維目標(biāo)

三維目標(biāo)的理念已提出了較多年，知識與技能解決的是“學(xué)什么”的問題，過程與方法解決的是“怎樣學(xué)”的問題，情感態(tài)度與價值觀解決的是“通過學(xué)習(xí)對世界觀、人生觀、價值觀再提高”的問題。三者相互融合、相輔相成的關(guān)系早已深入人心。

在簡易機器人制作課程教學(xué)中，由于傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)模式過于側(cè)重理論知識的教育，而現(xiàn)代教學(xué)方式則多強調(diào)技能方面的培養(yǎng)，所以在教學(xué)實施中教師往往忽視了理論知識學(xué)習(xí)與動手技能培養(yǎng)的同等重要性，由一個極端滑入另一個極端。因此，正確理解三維目標(biāo)對本課程教學(xué)活動十分必要，要以“知識與技能”為根本，滲透情感態(tài)度與價值觀，并充分體現(xiàn)在過程和方法中。

二、三維目標(biāo)的確定

按照已有普通高中通用技術(shù)課選修——簡易機器人制作的課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生應(yīng)該知道單片機和機械傳動的基本知識，能設(shè)計與制作由單片機和傳動機械等組成的簡易自動控制機器或簡單的自動控制系統(tǒng)。這些內(nèi)容具有概括性、綜合性，指導(dǎo)意義很強。具體實施還需因地制宜、因材施教。

結(jié)合當(dāng)前學(xué)校的教學(xué)條件及學(xué)生的實驗素養(yǎng)，筆者設(shè)計了如下教學(xué)內(nèi)容：單片機的接口、工程創(chuàng)新模塊套件（機械傳動）、VJC程序設(shè)計、常用傳感器的使用、自動控制基本思路。讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)上面這些基本知識，掌握基本的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，能夠按照給出的題目結(jié)合現(xiàn)有的實驗器材設(shè)計出完整的自動控制機器。

由此經(jīng)過細化，制定了具體的簡易機器人制作三維目標(biāo)：

知識技能目標(biāo)：了解簡易機器人基本組成;初步嘗試設(shè)計、制作簡易機器人項目，并完成安裝調(diào)試;了解自動控制系統(tǒng)設(shè)計的一般過程。

過程方法目標(biāo)：利用演示法、探究法，激發(fā)學(xué)生求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進行適度創(chuàng)新;通過講授法、練習(xí)法指導(dǎo)學(xué)生具有初步的參與技術(shù)活動的能力和使用技術(shù)及其產(chǎn)品的能力;最后引導(dǎo)學(xué)生以小組互助的形式，學(xué)習(xí)設(shè)計試驗思想及獲得終身學(xué)習(xí)能力。

情感態(tài)度目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生熱愛技術(shù)、評價選擇技術(shù)、使用技術(shù)的意識;培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維能力、實踐能力及團隊合作能力，提高技術(shù)素養(yǎng);激發(fā)學(xué)生善于思考、注意觀察生活，勇于實踐的熱情，促進學(xué)生全面而富有個性的發(fā)展。

三、教學(xué)實踐中三維目標(biāo)的實施

1.知識與技能：激發(fā)學(xué)生興趣，貼近現(xiàn)實生活

對學(xué)生而言“興趣是最好的老師”，激發(fā)學(xué)生興趣，能使學(xué)生的注意力高度集中。在《走進機器人的世界》一章，教材內(nèi)容不可謂不圖文并茂，學(xué)生在學(xué)習(xí)時卻往往提不起精神。這是因為作為一門正在飛速發(fā)展的獨立學(xué)科，最新機器人發(fā)展的新聞被大量報道，學(xué)生早已了然于心。因此要求教師必須利用網(wǎng)絡(luò)資源，實時更新相關(guān)案例。

例如在學(xué)習(xí)機器人分類內(nèi)容時，可向?qū)W生展示X-47B無人機（軍用機器人）、“達芬奇”手術(shù)機器人（醫(yī)用機器人）、“好奇號”火星探測器（空間機器人）、阿西莫（仿人機器人）等相關(guān)視頻、圖片，使得學(xué)生的視野一下子開闊了，喚醒了學(xué)生的求知欲，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。

創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，純理論學(xué)習(xí)的內(nèi)容不宜設(shè)置過多，但有時看似枯燥的理論知識又是關(guān)鍵點，如何化解這方面的矛盾？

筆者認(rèn)為知識點設(shè)置應(yīng)盡量貼近現(xiàn)實生活。例如光敏傳感器知識的學(xué)習(xí)，書本介紹細致乏味，教師可通過設(shè)置“自動門”實驗項目，讓學(xué)生親自動手制作一個縮小的自動門模型，與現(xiàn)實生活中利用光線感應(yīng)人進出的自動門一致，學(xué)生在做中學(xué)，光敏傳感器的知識自然被學(xué)生熟知并掌握。

2.過程與方法：優(yōu)化課堂，因“材”施教，循序漸進

課堂教學(xué)，學(xué)生是主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引路人。當(dāng)學(xué)生探究的火把被點燃后，教師就應(yīng)當(dāng)隨時關(guān)注信息的交流與反饋，關(guān)注學(xué)生參與的廣度、深度與實際效果;關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)態(tài)度的養(yǎng)成，注重學(xué)習(xí)的探究過程，努力使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的好方法。

具體實際教學(xué)中，在做好學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，簡易機器人制作課堂宜采用分組教學(xué)法，教師應(yīng)結(jié)合配置的實驗器材開展教學(xué)，難度設(shè)置循序漸進。

（1）分組教學(xué)，角色扮演

將學(xué)生3-5人一組，分成若干組。設(shè)置三種角色：項目協(xié)調(diào)人1人、軟件工程師1-2人、硬件工程師1-2人。軟件工程師負責(zé)程序設(shè)計;硬件工程師負責(zé)結(jié)構(gòu)搭接;項目協(xié)調(diào)人負責(zé)軟件、硬件工作的對接，既要懂硬件，又要會軟件，是實驗項目的總負責(zé)人，還要負責(zé)撰寫技術(shù)試驗報告書。每變換一個實驗項目，學(xué)生所扮演的角色就須輪換一次。完成全部課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)保證每名學(xué)生都可以扮演三種不同的角色，體驗不同角色的學(xué)習(xí)樂趣。

這種學(xué)習(xí)形式，模擬了現(xiàn)實生活中工程項目的開發(fā)模式，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的相互促進、溝通交流、團結(jié)協(xié)作。

（2）根據(jù)實驗器材合理設(shè)計實驗項目

除了教材列舉的實驗器材外，當(dāng)前大部分學(xué)校普遍采用上?！痢痢凉尽⒛暇痢凉旧a(chǎn)的簡易機器人套件。由于中學(xué)生個體心智存在一定的差異，不宜采用競賽版機器人實驗器材開展廣泛教學(xué)。實驗項目設(shè)置應(yīng)盡量貼近生活。以上?！痢痢翙C器人為例，可以采用序列燈、磁碼門鎖、路障、自動門、復(fù)印機等日常生活常見的自動化機器讓學(xué)生制作。既合理安排了學(xué)習(xí)梯度，又培養(yǎng)了學(xué)生注意觀察生活，探究原理的技術(shù)意識。簡易機器人的硬件、軟件學(xué)習(xí)應(yīng)由淺入深、循序漸進。

簡易機器人制作教學(xué)過程遵循先硬件后軟件的流程。實踐中需進一步細化，在硬件學(xué)習(xí)中，先發(fā)給學(xué)生硬件搭接技術(shù)圖和成品彩頁，待學(xué)生研究掌握硬件搭接后，從第二個實驗項目開始，只給成品彩頁，不發(fā)結(jié)構(gòu)搭接技術(shù)圖，逐步養(yǎng)成學(xué)生“照貓畫虎”、“舉一反三”的能力。

在軟件學(xué)習(xí)方面，程序設(shè)計對學(xué)生來說是一大難點，從程序設(shè)計的引入開始就需要及時消除學(xué)生的畏難情緒，明確學(xué)習(xí)本課程的程序設(shè)計，主要是掌握編程思想、流程，不需要掌握程序源代碼，因此采用模塊化的編程方式，會畫程序流程圖就可以編程了。由于學(xué)生在數(shù)學(xué)階段普遍學(xué)過流程圖，所以從心態(tài)上放松了，后面的學(xué)習(xí)才能有效推進。以筆者教學(xué)實踐為例，引入程序設(shè)計的方法如表1。

3.情感態(tài)度與價值觀：注重培養(yǎng)“合理”創(chuàng)新，關(guān)注個性發(fā)展

中學(xué)生思維活躍，想法“新、奇、特”，教師應(yīng)當(dāng)特別注意合理引導(dǎo)。在學(xué)期末，可以安排自由創(chuàng)意項目，讓學(xué)生運用所學(xué)知識自主制作創(chuàng)意作品。

硬件搭接是學(xué)生最愛“出彩”的地方，往往一個作品硬件部分需要大量的額外用料，制作效果也很“壯觀”，但功能實現(xiàn)卻很少，因此教師必須提示學(xué)生硬件結(jié)構(gòu)上應(yīng)先滿足設(shè)計功能，然后才是美觀、新穎等。要求學(xué)生在創(chuàng)意項目上事先做好“工程預(yù)算書”，確定實現(xiàn)功能、設(shè)計思想和執(zhí)行順序，再開始動手操作。

學(xué)生容易忽視的往往是軟件部分的創(chuàng)新。其實學(xué)生的程序設(shè)計思路經(jīng)常與教師不一致，寫出的程序自然不一樣，但卻能實現(xiàn)功能要求，這類由學(xué)生編寫的程序往往執(zhí)行效率不高。教師不能一味否定，在此環(huán)節(jié)務(wù)必鼓勵稱贊學(xué)生的創(chuàng)新意識，可以適當(dāng)幫助學(xué)生分析提示改進程序，絕不能越俎代庖，更不能囫圇吞棗。以筆者的教學(xué)實踐經(jīng)驗來看，那些平時在班里學(xué)習(xí)成績一般、甚至很差的學(xué)生，在編程的思路上新穎獨特、獨具匠心的卻不在少數(shù)，課程發(fā)掘潛能的作用明顯顯現(xiàn)。

為此，應(yīng)設(shè)置學(xué)生走上講臺展示作品這個互動環(huán)節(jié)。讓學(xué)生將創(chuàng)意作品以小組的形式在全班同學(xué)及他們的班主任面前進行展示，使班主任參與進課堂，為學(xué)生創(chuàng)造與其班主任、同學(xué)之間互動交流的機會。實踐中，許多學(xué)生反饋在班主任面前樹立了自信，為其今后的學(xué)習(xí)建立了信心。班主任也從這個環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了許多學(xué)生身上的閃光點。

總之，三維目標(biāo)是一個不可分割的整體，在簡易機器人制作教學(xué)中應(yīng)注意相互融合與協(xié)調(diào)。只有這樣，才能針對新課程三維目標(biāo)實施過程中遇到的新問題，找到新方法，才能培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗） [M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]顧建軍，李藝，董玉琦.普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2004.

[3]蔡鐵權(quán).三維目標(biāo)的課程觀詮釋[J].全球教育展望.2006（3）.

[4]高紅薇.新課程下中學(xué)通用技術(shù)課三維目標(biāo)的落實初探[J].教育研究與評論（技術(shù)教育版），2010（1）.

（編輯：李曉萍）