饒蔬緣
【摘要】項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法是一種以學(xué)生為中心,探究現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的問(wèn)題,從而獲得知識(shí)和技能的一種系統(tǒng)性的教學(xué)模式。IRobotQ3D虛擬機(jī)器人提供3D仿真虛擬場(chǎng)景,學(xué)生搭建機(jī)器人、編程,完成相關(guān)任務(wù)。本文借助“無(wú)人駕駛”項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)案例闡述基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué),此方法不僅能讓學(xué)生掌握無(wú)人駕駛編程技能,還能有效提高學(xué)生編程能力、計(jì)算思維能力、與人合作的能力、統(tǒng)籌規(guī)劃的能力以及解決問(wèn)題的能力。
【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法;虛擬機(jī)器人;教學(xué)
一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法是一種強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、協(xié)作學(xué)習(xí)和自主探究,教師引導(dǎo)學(xué)生探究現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的問(wèn)題或精心設(shè)計(jì)產(chǎn)品,讓學(xué)生獲得知識(shí)和技能的一種系統(tǒng)性的教學(xué)模式。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,教師經(jīng)常采用“半成品加工”和“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法。這兩種教學(xué)方法能讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作,但不利于培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法以真實(shí)項(xiàng)目吸引學(xué)生,并刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升他們做實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力;讓學(xué)生互相協(xié)作,鍛煉他們與人合作的能力;讓學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn),能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、對(duì)事物統(tǒng)籌規(guī)劃能力與解決問(wèn)題的能力。
二、IRobotQ3D虛擬機(jī)器人
虛擬機(jī)器人適用于STEAM教育,在普及人工智能知識(shí)方面也起了重要作用。本實(shí)驗(yàn)利用的是蘿卜圈IRobotQ3D虛擬機(jī)器人平臺(tái),學(xué)生在3D仿真虛擬場(chǎng)景中搭建機(jī)器人并進(jìn)行程序設(shè)計(jì),讓機(jī)器人完成相關(guān)任務(wù)。傳統(tǒng)代碼編程對(duì)于高中生而言,語(yǔ)言生澀難懂,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)抗拒心理嚴(yán)重。而IRobotQ3D虛擬機(jī)器人的編程是可視化編程,實(shí)時(shí)測(cè)試,過(guò)程有趣,可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外,使用虛擬機(jī)器人,能避免實(shí)體機(jī)器人所需的部件消耗與維護(hù)管理方面的高昂費(fèi)用。
三、基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究的優(yōu)勢(shì)
虛擬機(jī)器人模擬真實(shí)場(chǎng)景,符合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中提供真實(shí)場(chǎng)景這個(gè)要素,學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)虛擬機(jī)器人充滿興趣。教師引導(dǎo)學(xué)生利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃,利用活動(dòng)平臺(tái)發(fā)布教學(xué)資源,供學(xué)生自主探究,分工協(xié)作。學(xué)生掌握虛擬機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)操作,進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,最終對(duì)成果進(jìn)行分享交流。采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法能讓學(xué)生高效掌握虛擬機(jī)器人的技術(shù)和技巧?;陧?xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué),能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維能力,開展自主學(xué)習(xí),協(xié)同合作,助力終身學(xué)習(xí)能力的提高,體現(xiàn)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。
四、基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例
以下以“無(wú)人駕駛”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例,闡述如何利用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法進(jìn)行IRobotQ3D虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在無(wú)人駕駛這個(gè)項(xiàng)目中,很多小功能是一步一步完成的,作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)課,不能先做完所有項(xiàng)目探究,再進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,所以,在教學(xué)第2課到第5課時(shí),項(xiàng)目探究和項(xiàng)目實(shí)施都是穿插進(jìn)行。具體流程和涉及知識(shí)點(diǎn)歸納如表1:
1.構(gòu)建真實(shí)場(chǎng)景,合理劃分小組
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法以真實(shí)項(xiàng)目吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升他們做實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力。
在第1課設(shè)立情境,選定主題,教師展示現(xiàn)實(shí)無(wú)人駕駛技術(shù),引入蘿卜圈IRobotQ3D虛擬機(jī)器人無(wú)人駕駛項(xiàng)目。教師根據(jù)學(xué)生以往的學(xué)習(xí)情況,合適搭配,分好小組,選定認(rèn)真負(fù)責(zé)的組長(zhǎng)。學(xué)生分小組討論,對(duì)比現(xiàn)實(shí)無(wú)人駕駛技術(shù),研究無(wú)人駕駛的功能需求,填寫簡(jiǎn)易需求報(bào)告。
學(xué)生在教師指導(dǎo)下,進(jìn)行可行性分析,去除蘿卜圈不能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜設(shè)想,抽出基本功能,諸如:(1)讓車輛機(jī)器人自動(dòng)行駛;(2)到達(dá)路口按路線設(shè)定直行、左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn);(3)避讓行人車輛,等等。讓學(xué)生將復(fù)雜問(wèn)題分解成小問(wèn)題,有助于提高他們的抽象思維能力。
2.鼓勵(lì)發(fā)散思維,完善項(xiàng)目規(guī)劃
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法提倡學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖,做好項(xiàng)目規(guī)劃,提升他們對(duì)事物的統(tǒng)籌規(guī)劃能力。
在第1課功能討論完畢后,學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖,以小組為單位進(jìn)行任務(wù)分配、進(jìn)度安排、選定工具和方法、設(shè)想預(yù)期結(jié)果等。小組要進(jìn)行集體討論,結(jié)合每個(gè)成員的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)進(jìn)行分工。教師要對(duì)每個(gè)小組的項(xiàng)目方案進(jìn)行評(píng)估和反饋,整改不合理的小組策劃方案。這個(gè)環(huán)節(jié)主要讓學(xué)生把握整個(gè)項(xiàng)目的輪廓,讓每位學(xué)生明確自己的目標(biāo),參與到實(shí)驗(yàn)中。
3.構(gòu)建資源平臺(tái),進(jìn)行項(xiàng)目探究
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心、協(xié)作學(xué)習(xí)和自主探究,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。
教師要在課前整理好每節(jié)課所需的學(xué)習(xí)資料,構(gòu)建好學(xué)習(xí)支架。教師把蘿卜圈無(wú)人駕駛實(shí)驗(yàn)所需的課件、微課視頻、項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格等資料整理好,存放到學(xué)校的資源平臺(tái)上,供學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目探究。學(xué)生可以在平臺(tái)上觀看視頻,下載文件和提交文件。如圖1所示:
雖然教師提供了豐富的學(xué)習(xí)資源,但是本校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力還不能完全自主解決所有問(wèn)題。所以,教師需要花幾分鐘講解操作重點(diǎn)難點(diǎn),強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目目標(biāo)和知識(shí)框架,并在學(xué)生學(xué)習(xí)資源的時(shí)候,巡回指導(dǎo)。
4.鼓勵(lì)拓展方法,指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施
項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法要求學(xué)生合作進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施,完成實(shí)驗(yàn),此環(huán)節(jié)能提高學(xué)生的協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力。項(xiàng)目實(shí)施階段要求學(xué)生在機(jī)器人仿真平臺(tái)中搭建機(jī)器人,設(shè)計(jì)算法,編寫程序,撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,完成無(wú)人駕駛項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以先實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能,測(cè)試后再改進(jìn),延伸到復(fù)雜功能。此環(huán)節(jié)要發(fā)揮小組長(zhǎng)作用,督促小組成員按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。教師應(yīng)及時(shí)跟進(jìn),調(diào)整流于形式、溝通不好的小組。
教師鼓勵(lì)學(xué)生拓展方法,例如,在第3課時(shí)走到路口、路口轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)中,要讓機(jī)器人在在路口中央停下來(lái),為轉(zhuǎn)彎做好準(zhǔn)備,學(xué)生可以按課程教學(xué)所講的,檢測(cè)左前方、右前方的距離傳感器的數(shù)值,當(dāng)一側(cè)大于2000時(shí)停住,如圖2所示;也可以拓展為更簡(jiǎn)單熟悉的方法,直接定時(shí)前行一段距離,停在路口中央,如圖3所示。
5.進(jìn)行成果展示,構(gòu)建有效評(píng)價(jià)
項(xiàng)目學(xué)習(xí)法需要進(jìn)行項(xiàng)目成果展示和活動(dòng)評(píng)價(jià),提高學(xué)生與人溝通的能力。蘿卜圈虛擬機(jī)器人可以組織學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng),有效活躍課堂氣氛。項(xiàng)目成果展示階段,每個(gè)小組將搭建好的機(jī)器人與程序?qū)氲綗o(wú)人駕駛?cè)蝿?wù)場(chǎng)景中進(jìn)行比賽。小組比賽完,要進(jìn)行交流與相互評(píng)價(jià),填寫評(píng)價(jià)表。
比賽成績(jī)可作為評(píng)價(jià)的重要依據(jù),但并不是全部。教師應(yīng)構(gòu)建有效評(píng)價(jià),將過(guò)程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要觀察記錄每個(gè)小組的學(xué)習(xí)狀態(tài)、實(shí)驗(yàn)情況,填寫記錄表。終結(jié)性評(píng)價(jià)包含比賽成績(jī)、教師評(píng)價(jià)和小組互評(píng)。項(xiàng)目結(jié)束后,學(xué)生需要對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)和反思。
五、結(jié)語(yǔ)
基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,能為學(xué)生構(gòu)建一套完整的學(xué)習(xí)體系。在培養(yǎng)學(xué)生技能層面,這種方法能讓學(xué)生更好地掌握IRobotQ3D虛擬機(jī)器人無(wú)人駕駛的知識(shí)點(diǎn),有助于提升其編程能力、邏輯思維能力以及計(jì)算思維能力。在培養(yǎng)學(xué)生能力方面,這種方法提高了學(xué)生與人合作的能力、自主學(xué)習(xí)的能力、對(duì)事物統(tǒng)籌規(guī)劃能力以及解決問(wèn)題的能力。
基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法的虛擬機(jī)器人實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施,有很多優(yōu)點(diǎn),在實(shí)施的過(guò)程中也存在著很多問(wèn)題和困難,但是不必?fù)?dān)憂,因?yàn)橛胁蛔悴庞羞M(jìn)步的空間。既然它對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)有利,就值得教師不斷地探索與改進(jìn)。
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責(zé)任編輯? 楊? 杰