項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用

唐來軍

【摘 要】本文通過以環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為例，闡述了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用，從項(xiàng)目的準(zhǔn)備、項(xiàng)目的實(shí)施和項(xiàng)目的評(píng)價(jià)三個(gè)方面做介紹。最后，闡述了項(xiàng)目的實(shí)施后的總結(jié)與反思，僅供從事機(jī)器人教學(xué)工作者參考。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目化學(xué)習(xí);機(jī)器人教學(xué);環(huán)保機(jī)器人

南京市機(jī)器人教學(xué)目前呈現(xiàn)的是以賽促練，以賽促教，以賽促學(xué)的態(tài)勢(shì)，現(xiàn)階段機(jī)器人教學(xué)主要是圍繞著比賽而進(jìn)行的，筆者思考怎樣將機(jī)器人教學(xué)作為普及性的教學(xué)融入到信息技術(shù)課程教學(xué)中。筆者進(jìn)行了一年多的不斷嘗試，將南京市機(jī)器人普及賽競(jìng)賽主題與機(jī)器人課堂教學(xué)完美結(jié)合，形成了以環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目為主題的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，促進(jìn)了機(jī)器人教育的普及和發(fā)展。

一、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)指的是“學(xué)習(xí)過程圍繞某個(gè)具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，充分選擇和利用最優(yōu)化的學(xué)習(xí)資源，在實(shí)踐體驗(yàn)、內(nèi)化吸收、探索創(chuàng)新中獲得較為完整和具體的知識(shí)，形成專門的技能和得到充分發(fā)展的學(xué)習(xí)[1]”?；陧?xiàng)目的學(xué)習(xí)模式的環(huán)節(jié)主要分為項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段、項(xiàng)目的實(shí)施階段和項(xiàng)目的評(píng)價(jià)階段[2]。項(xiàng)目學(xué)習(xí)還原了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，它是基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)，這種真實(shí)情境的學(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生敏銳的發(fā)現(xiàn)問題，積極探索解決問題的方法。

二、環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)

（一）項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段

1.項(xiàng)目背景

將灰度傳感器、馬達(dá)、控制器、巡線、轉(zhuǎn)彎、舵機(jī)的使用穿插到一個(gè)大的項(xiàng)目中去實(shí)施，根據(jù)學(xué)生的興趣愛好和當(dāng)前的熱門的垃圾分類回收，結(jié)合南京市機(jī)器人普及賽的主題環(huán)保機(jī)器人競(jìng)賽，確定了以制作環(huán)保機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)垃圾分類回收的項(xiàng)目。

2.項(xiàng)目介紹

在我們的生活中，垃圾是隨處可見。垃圾也不全是無用的廢品，有一些還是可以變廢為寶，現(xiàn)在我們城市正在倡導(dǎo)垃圾的分類，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)保機(jī)器人。具體要求：機(jī)器人從場(chǎng)地中起始區(qū)（抽簽）出發(fā)，將場(chǎng)地中U型區(qū)域的不可回收垃圾9V電池（灰色長(zhǎng)方形）送至不可回收垃圾站（黃色區(qū)域），將場(chǎng)地中可回收垃圾易拉罐（綠色的圓）送至可回收垃圾站（綠色區(qū)域），然后回到起始區(qū)，完成任務(wù)（如圖1）。

3.項(xiàng)目目標(biāo)

以積木機(jī)器人為載體，學(xué)生通過觀察、設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試機(jī)器人完成一系列教學(xué)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)能力的提升。在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、合作學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，讓學(xué)生在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和調(diào)試中體驗(yàn)創(chuàng)新的樂趣。項(xiàng)目課程分為初級(jí)和中級(jí)兩階段進(jìn)行，針對(duì)不同階段的特點(diǎn)設(shè)定不同的目標(biāo)。初級(jí)階段：學(xué)會(huì)積木機(jī)器人器材的使用操作和設(shè)計(jì)方法;掌握編程軟件的使用、流程圖式編程的基本方法、機(jī)器人巡線的基本原理。中級(jí)階段：在器材使用的基礎(chǔ)上，根據(jù)比賽要求掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)原理應(yīng)用機(jī)器人完成比賽任務(wù);充分發(fā)揮想象力，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)制作富有創(chuàng)意的機(jī)器人項(xiàng)目。

（二）項(xiàng)目的實(shí)施階段

將班級(jí)中學(xué)生分成4人一組，每組安排一個(gè)組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)在組內(nèi)分工，確定每人每節(jié)課的任務(wù)。環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目每周一課時(shí)，計(jì)劃利用一個(gè)學(xué)期完成此項(xiàng)目。項(xiàng)目?jī)?nèi)容分為三個(gè)板塊：機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)組件;流程圖編程;設(shè)計(jì)創(chuàng)新項(xiàng)目。1-4課時(shí)主要講解機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)組件?；A(chǔ)組件包含各種結(jié)構(gòu)件、連接件、傳動(dòng)件、電子件以及控制器。在掌握基礎(chǔ)組件的基本使用上結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。5-9課時(shí)流程圖編程學(xué)習(xí)。先學(xué)習(xí)軟件提供的基本模塊庫(kù)的功能，然后結(jié)合三種基本程序結(jié)構(gòu)，編寫程序控制機(jī)器人完成一系列簡(jiǎn)單子任務(wù)。10—14課時(shí)創(chuàng)新項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)項(xiàng)目的過程是學(xué)生結(jié)合掌握的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新，也是學(xué)生能力提升的關(guān)鍵。

（三）項(xiàng)目的評(píng)價(jià)階段

傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)注重對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)，忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)的評(píng)價(jià)。項(xiàng)目評(píng)價(jià)中更加重視的是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，在學(xué)習(xí)過程中評(píng)價(jià)學(xué)生的參與態(tài)度、研究行動(dòng)、研究成果，如環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目學(xué)習(xí)綜合評(píng)價(jià)量表所示。

環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目學(xué)習(xí)綜合評(píng)價(jià)量表

三、環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目總結(jié)與反思

環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目開展，深受學(xué)生的歡迎，學(xué)生經(jīng)過一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，利用自己的數(shù)學(xué)、物理、工程和機(jī)器人技術(shù)等知識(shí)，通過自主探究，協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)出自己的環(huán)保機(jī)器人，成功地完成了不可回收垃圾和可回收垃圾的分類回收，利用人工智能為保護(hù)環(huán)境貢獻(xiàn)一份自己的力量。在開展環(huán)保機(jī)器人項(xiàng)目的過程中，筆者意識(shí)到在開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)要避免兩個(gè)誤區(qū)：一個(gè)是教師過多的干預(yù)學(xué)生的設(shè)計(jì);另一個(gè)是教師是個(gè)旁觀者，放任自流。在完成項(xiàng)目的過程中，教師要充分的相信學(xué)生，多多鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試，勇于創(chuàng)新，放手讓學(xué)生自己去做，即使學(xué)生做的有問題，也要鼓勵(lì)學(xué)生去想辦法解決問題。同時(shí)，在每節(jié)課要做好基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊，讓學(xué)生具備必要的基礎(chǔ)知識(shí)后去解決問題，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生偏離了項(xiàng)目的方向，要及時(shí)提醒學(xué)生，讓學(xué)生少走彎路。

參考文獻(xiàn)：

[1]高志軍，陶玉鳳.基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（PBL）模式在教學(xué)中的應(yīng)用[J].電化教育研究，2009（12）.

[2]姬婭會(huì).基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式在《教學(xué)設(shè)計(jì)》課程中的研究[D].臨汾：山西師范大學(xué)，2015.