小學(xué)信息技術(shù)課堂中實施機器人教學(xué)的策略研究

王蕾

隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人技術(shù)越來越多地滲透到各個領(lǐng)域，從軍事防衛(wèi)到生活應(yīng)用，都能看到機器人的身影。信息技術(shù)作為一門以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、提升信息素養(yǎng)為宗旨的學(xué)科，對新技術(shù)的學(xué)習一直未曾停步。將機器人技術(shù)引入信息技術(shù)課堂，已經(jīng)成為當前學(xué)科建設(shè)的重點內(nèi)容之一。

● 基于信息技術(shù)課堂的機器人教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.主流教材設(shè)置情況

根據(jù)《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》的相關(guān)規(guī)定，當前各省都采用了自己省轄范圍內(nèi)的省編教材為信息技術(shù)課的指定用書。其中多個省份的中小學(xué)信息技術(shù)教材中，均有“機器人基礎(chǔ)”單元的內(nèi)容。例如，北京地區(qū)采用的清華大學(xué)出版社出版的信息技術(shù)教材，其中六年級的第二學(xué)期安排了《機器人單元》教學(xué)內(nèi)容；江蘇省采用的是江蘇科技出版社編寫的信息技術(shù)教材，其中在小學(xué)六年級及初中九年級，分別設(shè)置了一個學(xué)期的有關(guān)機器人的學(xué)習內(nèi)容。這說明在中小學(xué)教材體系中，已經(jīng)逐漸將機器人學(xué)習納入到常規(guī)的信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中。

2.實施教學(xué)的可行性分析

機器人教學(xué)進入中小學(xué)課堂，重點面臨的是師資問題，能否建立一支具有合格水平的教師隊伍，是機器人教學(xué)的關(guān)鍵。以筆者所在的江蘇省為例，江蘇省的省編教材自2008年引入實體機器人教學(xué)內(nèi)容后，隨即于2009年建立了26所省級機器人實驗學(xué)校，并號召各地級市均挑選一所中學(xué)和一所小學(xué)加入省級機器人試驗學(xué)校中。期間每年都組織相應(yīng)的教師培訓(xùn)課程，進而培養(yǎng)出一批具有較高教學(xué)水平的骨干教師。除實驗學(xué)校外，也有很多學(xué)校加入到實體機器人的教學(xué)中去，江蘇省教研室也積極進行項目推進，組織了多次相關(guān)的教師賽事。

● 信息技術(shù)課堂中進行機器人教學(xué)的環(huán)境支持

1.計算機教室的硬件支持

在多數(shù)小學(xué)無法提供專用機器人實驗室的情況下，在計算機教室中實施機器人教學(xué)是較為常見的教學(xué)方式，而教室基本需要滿足如表1所示的硬件要求。

2.機器人器材供給

當前小學(xué)機器人教學(xué)中，使用較多的器材分為“積木類”和“集件類”兩種。“積木類”以樂高機器人為代表，采用積木原件為單位進行搭建；“集件類”以紫光三角機器人為代表，將大部分組件進行固化，形成一個較為完整的機器人小車，并在此之上進行簡單的拓展搭建。兩種機器人類型各有利弊，適合不同生源數(shù)的學(xué)校。簡而言之，小班化教學(xué)適合搭建為主的“積木類”機器人，大班化教學(xué)適合編程為主的“集件類”機器人。兩者互為補充，相得益彰。

● 機器人教學(xué)實施措施

1.教學(xué)設(shè)計架構(gòu)

機器人教學(xué)有較強的實踐應(yīng)用特性，在教學(xué)設(shè)計中應(yīng)注重層層遞進的設(shè)計關(guān)系，保證教學(xué)過程以金字塔型的層次進行推進。

案例1：機器人技術(shù)起始課《初識機器人》。

在本課的設(shè)計中，包括認識機器人的原理、用途、分類等較為瑣碎的內(nèi)容，在普通線性結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，存在課時緊張的問題。因此，教師可以運用金字塔型的教學(xué)設(shè)計架構(gòu)來達到提高教學(xué)效率的目的。如圖1所示，架構(gòu)一個認知金字塔，能夠幫助學(xué)生清晰地了解機器人不同的分類，建立形象的知識框架，并幫助他們在有限的時間內(nèi)完成知識架構(gòu)。

2.開放型任務(wù)達成設(shè)計

機器人教學(xué)所要達成的目標與傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)有所不同，它不會有完全相同的作品呈現(xiàn)，而是展現(xiàn)出較為開放的任務(wù)達成情況。根據(jù)此類情況，教師可以將開放型的任務(wù)達成融入到教學(xué)設(shè)計，讓教學(xué)評價的過程更加動態(tài)，具有彈性。

案例2：機器人實踐課《機器人避障》。

教師可以突破傳統(tǒng)任務(wù)的限制，將機器人的避障對象設(shè)置為可選擇的內(nèi)容（如圖2），學(xué)生根據(jù)自己的情況，選擇適合的背景對象，進而帶來不同的任務(wù)達成結(jié)果，形成富有特色的行為結(jié)果。

3.反思型思維建構(gòu)方式

觸發(fā)學(xué)生思維、創(chuàng)作具有創(chuàng)新特征的作品是信息技術(shù)課程的培養(yǎng)目標之一。承載著創(chuàng)新思維的機器人教學(xué)也具有更加明確的思維需求。在思維建構(gòu)的過程中，反思型特征的建構(gòu)過程是設(shè)計過程中的重點內(nèi)容之一。

案例3：機器人邊緣課《認識傳動》。

教師可以將多種傳動具象化，并使其與生活實踐經(jīng)驗關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生理解何為必要的傳動。接著，結(jié)合反思思維，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造具有自我特征的傳動作品，從而達到機器人教學(xué)的創(chuàng)新設(shè)計目的（如表2）。

4.合作型課堂組織方式

機器人教學(xué)中，一般采用小組合作的學(xué)習方式，以3～4人為單位，共同完成一定的學(xué)習任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，教師可以構(gòu)建合作型的課堂組織方式，突破傳統(tǒng)的信息技術(shù)課堂教學(xué)的組織架構(gòu)，給予學(xué)生更多的學(xué)習組織方式。

案例4：機器人小組結(jié)構(gòu)圖《認識傳感器》。

認識傳感器是機器人教學(xué)中的重點也是難點，繁多的傳感器需要一定的實體機器人為載體。本課的教學(xué)設(shè)計中，教師可以以小組為基本單位，采用四步規(guī)則設(shè)置學(xué)習環(huán)節(jié)（如下頁圖3），讓學(xué)生有更多的機會感受傳感器的作用。

5.促發(fā)型學(xué)習激勵方式

對于小學(xué)生而言，機器人的學(xué)習過程有著一定的難度，任務(wù)達成度的完整與否與教師提供的激勵方式有著必然的聯(lián)系。因此，教師要采用適合的形式促發(fā)學(xué)生，保證其具有較為豐富的學(xué)習動力。

案例5：機器人活動課《機器人行走》。

在講授本課時，教師可以利用三種評價方式激勵學(xué)生自主學(xué)習（如表3）。教師根據(jù)不同的任務(wù)難度，設(shè)置具有一定驅(qū)動力的激勵方法，讓學(xué)生始終保持學(xué)習興趣，并提供實時的支持。

6.多維度學(xué)習效果評價方式

在機器人為主題的教學(xué)中，如何進行學(xué)習效果的評價是檢驗學(xué)習效果的重點內(nèi)容之一。因而，教師要設(shè)計人本化的學(xué)習評價，并設(shè)計多維度的評價標準。

案例6：機器人綜合課《機器人機械手》。

本課，教師可以設(shè)置七個維度評價標準（如圖4），將學(xué)生的知識進行多方位的細化，學(xué)生只需將其中的一項內(nèi)容完善即完成了本節(jié)課的任務(wù)。這樣的過程，不僅能夠鼓勵學(xué)生自主學(xué)習菜單選擇，而且能夠根據(jù)自身的需要進行多項的自我反思和修整。