基于計算思維的協(xié)作學習教學研究和實踐

楊 松 謝榮橋

（1.南昌市灣里區(qū)職工學校，江西 南昌330004；2.安福中學，江西 安福343200）

基于計算思維的協(xié)作學習教學研究和實踐

楊 松1謝榮橋2

（1.南昌市灣里區(qū)職工學校，江西 南昌330004；2.安福中學，江西 安福343200）

針對中學的學生本身基礎就差，傳統(tǒng)教學中教師往往直接進入教學環(huán)節(jié)，告訴學生學習任務，當遇到學習困難時，會望而止步，厭惡學習的情況。開展了基于計算思維的協(xié)作學習方法的實踐，能夠更好的利用計算思維方法進行協(xié)作學習，拓展所學的知識，并驗證了基于計算思維的協(xié)作學習方法是一種能有效提高學生計算思維能力的教學方法。

計算思維；協(xié)作學習；教學實踐；機器人

隨著信息技術的不斷發(fā)展，計算思維已被許多高校逐步引入到教學與培訓中，在中小學信息技術課程中對計算思維在教育領域的研究還在探索階段。我們開展了基于計算思維的協(xié)作學習的研究，研究中學教師如何在具體的課堂教學中，培養(yǎng)學生采用計算思維系列方法解決問題的能力；在培訓中采用一種以小組活動為主體的協(xié)作學習的方法，培養(yǎng)學習者思維能力，培養(yǎng)學生合作學習能力。

《人工智能與機器人》是中學信息技術課的教學內(nèi)容之一，如何結合計算思維特征及學生的認知情況，成立基于計算思維的協(xié)作學習小組，將機器人避障的程序設計任務轉化成更為直觀形象的方式?！侗苷蠙C器人》的教學設計實踐證明，這樣的教學方法不僅能提高學生計算思維能力，更能體會到團隊協(xié)作學習的好處，通過協(xié)作學習小組共同努力，完成搭建機器人和程序編寫的能力，實現(xiàn)自己的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，這充分的滿足了新課改對學習者科學素養(yǎng)培養(yǎng)的需求，也充分體現(xiàn)了學生的主體地位和教師的主導作用。

1 教學目標

知識與技能目標：通過了解機器人中各傳感器的功能，學會應用紅外避障傳感器編寫程序，從而來提高學生解析問題的能力。

過程與方法目標：將機器人如何躲避障礙這一實際問題與生活中的盲人密切聯(lián)系，通過協(xié)作學習小組共同思考解決的途徑和步驟，通過搭建機器人和程序編寫的完整過程，理解機器人避障的算法，實現(xiàn)機器人避障的任務。

價值觀目標：通過搭建機器人和機器人避障的實現(xiàn)培養(yǎng)學生對機器人特別是對信息技術課程的學習興趣，充分滿足新課改對提高學生實踐動手能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。

2 教學設計

《避障機器人》的教學設計中，無論是《避障機器人》的課程導入，劃分協(xié)作學習小組和課堂教學的實施，都按照計算思維和協(xié)作學習方法的要求來進行。搭建機器人的教學過程緊密聯(lián)系生活，就是計算思維的過程；機器人避障的程序設計過程就是通過協(xié)作學習小組，共同將問題轉化成更為直觀形象的方式來完成。從而極大的提高了協(xié)作小組學習的主動性，在教學過程中不僅能提高學習個體合作溝通技能，更能提高學習者計算思維能力，使學習者學會運用計算思維方法實現(xiàn)教學目標。

2.1 課程的導入

通過剖析問題與現(xiàn)實生活中的聯(lián)系，抓住學生的注意力，找出能引發(fā)學生感興趣的更貼近學生對現(xiàn)實生活的了解情況，提出激發(fā)學生計算思維的問題。

《避障機器人》的課程導入：

我們自己遇到汽車、樹木、欄桿等許多障礙，通過自己的眼睛能夠躲避，而對于盲人呢？怎樣可以幫助他們躲避障礙物呢？可不可以制作一個機器人來幫助盲人躲避障礙物呢？

這里的導入貼近學生平時的所見，用計算思維的方法把一個在學習中比較困難的問題，用一個直觀形象的貼近生活且具有趣味性的方法來解決。區(qū)別于傳統(tǒng)教學中教師一開始就進入教學環(huán)節(jié)，不管學生動不動腦筋，接受得了還是接受不了，滿堂灌給學生學習知識。因為中學的學生本身基礎就差，當遇到學習困難時，這樣的結果是使大部分學生不但不會聯(lián)想如何把所學的信息技術知識運用到實際生活中，而且會望而止步，厭惡學習。在導入新課的過程中，教師以計算思維的思想將相對困難的知識點轉化成學生易于接受的問題，教學效果得到了提升。

2.2 劃分協(xié)作學習小組

在學習“避障機器人的制作”時，教師根據(jù)教學任務和學生之間在配合、信息方面的協(xié)調(diào)等情況，采用計算思維的預置方法，根據(jù)學生人數(shù)的多少及教學內(nèi)容，確定劃分成六個小組，每個小組5人，其中3人負責機器人程序的設計，2人負責機器人的搭建，促使每個學生都能融入到課堂中，不會產(chǎn)生過去傳統(tǒng)教育劃分不合理，有部分學生偷懶，不參與小組學習的情況。一方面強調(diào)小組成員間的合作互助，另一方面致力于培養(yǎng)學習者合作學習能力，從而提高了課堂教學質(zhì)量。

2.3 實施教學任務

教師在良好的協(xié)作學習環(huán)境下，運用計算思維的方法來分解復雜任務。通過我們自己和機器人聯(lián)想，在協(xié)作小組，互相補充，這樣在學習機器人過程中更容易理解各部件的聯(lián)系，可以逐步理解并掌握機器人中紅外傳感器、微電腦、高速電機等部件的功能和作用。學生也能在學習中觸類旁通，以后也能夠靈活運用所學的知識解決該類問題，鍛煉學生分析問題、思考問題的能力。

2.4 指導協(xié)作小組學習

避障機器人制作的難點一是如何知道前方有障礙物，二是知道有障礙物要轉向走開，教師就可以根據(jù)這兩點對協(xié)作小組進行機器人控制程序指導。

如同我們?nèi)送ㄟ^眼睛來知道有障礙物一樣，機器人看到障礙物，也需要一個眼睛，指導學生在程序中需要添加紅外避障傳感器模塊，這就解決了第一個問題。下一個問題，有障礙要轉向，那么沒有障礙呢？又有兩種情形，引導學生采用計算思維中分解方法來解決問題。

學生在協(xié)作學習小組中共同思考、相互補充，避免了傳統(tǒng)學習過程中依賴老師被動接受知識的情況，并掌握了計算思維中分解問題的方法，遇到類似問題時就會聯(lián)想到用此類辦法去解決問題。在此過程中，教學效果與學習效果均得到提升。

3 小結

筆者從事信息技術教育教學工作中，把計算思維方法融入到目前已成熟的教學和學習方法中，開展了基于計算思維的協(xié)作學習的研究，研究中學教師如何在具體的課堂教學中，培養(yǎng)學生采用計算思維系列方法解決問題的能力；在培訓中采用一種以小組活動為主體的協(xié)作學習的方法，培養(yǎng)學習者思維能力，培養(yǎng)學生合作學習能力。通過這樣的教育和學習方式，協(xié)作小組能夠更好的利用計算思維方法進行協(xié)作學習，拓展所學的知識，并驗證了基于計算思維的協(xié)作學習方法是一種能有效提高學生計算思維能力的教學方法。

［1］李峰,王慶吉.計算思維:信息技術課程的一種內(nèi)在價值[J].中國電化教育,2013 (319):19-23.

［2］陳玥.基于計算思維的中學信息技術教育的研究[D].江蘇:揚州大學,2012.

［3］牟琴.基于計算思維的計算機基礎課程教學與學習模式研究與實踐[D].四川:四川師范大學,2012.

［4］牟琴.基于計算思維的任務驅(qū)動式教學模式的研究[J].四川:四川師范大學, 2011(6):44-45.

［5］陳國良,董榮勝.計算思維與大學計算機基礎教育[J].中國大學教學,2011(1):9.

［責任編輯：朱麗娜］