基于WebQuest的機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)教學(xué)模式分析
——以“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目為例

浙江省杭州市撫寧巷小學(xué) 周樂躍

2016年國務(wù)院發(fā)布的《國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中明確指出推進(jìn)教育創(chuàng)新，改革人才培養(yǎng)模式，科學(xué)精神、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力、社會(huì)責(zé)任感的培養(yǎng)貫穿于教育的全過程。創(chuàng)新能力和精神的培養(yǎng)離不開實(shí)踐，虛擬機(jī)器人憑借其低投入、易開展等優(yōu)勢(shì)，為創(chuàng)新教育走進(jìn)中小學(xué)提供了較好的解決方案。因此，筆者積極在校開展虛擬機(jī)器人教學(xué)，為提高創(chuàng)新能力，迎接更高的挑戰(zhàn)，組織學(xué)生參加各種競(jìng)賽。如今國家大力支持開展青少年科技競(jìng)賽，WebQuest教學(xué)模式和此類競(jìng)賽的理念相近，都是為了提升學(xué)生的探究、科研能力。因此，筆者嘗試把WebQuest教學(xué)模式引入虛擬機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式與信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)緊密結(jié)合，有利于培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。實(shí)踐表明，WebQuest模式在機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)上效果顯著。

一、WebQuest模式的定義和特點(diǎn)

1.定義

WebQuest教學(xué)活動(dòng)模式將資訊科技和專題學(xué)習(xí)整合運(yùn)用，由教師明確任務(wù)，提供相關(guān)的支架、步驟和網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)生通過自主研究或小組合作完成任務(wù)。

2.特點(diǎn)

（1）指向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的計(jì)算思維。由于WebQuest屬于“專題調(diào)查”的活動(dòng)，它具有相對(duì)統(tǒng)一的任務(wù)。WebQuest提供腳手架的模型，幫助學(xué)生像真正的研究者一樣思考和探索的問題。

（2）指向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的信息意識(shí)。WebQuest的資源為學(xué)生提供了高質(zhì)量、方便存取的信息。在獲取信息的過程中，學(xué)生需要不斷對(duì)其進(jìn)行篩選和內(nèi)化。

（3）指向信息技術(shù)核心素養(yǎng)的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新。WebQuest為學(xué)生提供各種數(shù)字化與非數(shù)字化的工具，將傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)很好地過渡到開放的研究性學(xué)習(xí)，輔助學(xué)生在原來的課堂教學(xué)中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，包括自主選題、自主創(chuàng)作和自主探究。

二、WebQuest教學(xué)模式實(shí)施——以“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目為例

根據(jù)時(shí)間劃分，WebQuest活動(dòng)可分為短周期和長周期。短周期WebQuest為一到三課時(shí)，是為了幫助學(xué)生獲取知識(shí)、整合知識(shí)。WebQuest的長周期較長，它通常需要一周到一個(gè)月的時(shí)間，主要是為了幫助學(xué)生拓展知識(shí)、提煉知識(shí)，并且要求學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工應(yīng)用。

本文以虛擬機(jī)器人的競(jìng)賽項(xiàng)目為例，制定一個(gè)長周期WebQuest活動(dòng)，重點(diǎn)闡述教學(xué)設(shè)計(jì)的步驟?，F(xiàn)以“汽車總動(dòng)員”主題為例，介紹設(shè)計(jì)WebQuest活動(dòng)的全過程。

1.導(dǎo)言

導(dǎo)言可參照事先準(zhǔn)備的學(xué)習(xí)資源和主題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何激發(fā)學(xué)生探究興趣并提供背景說明。因此，WebQuest的題目應(yīng)有吸引力，能產(chǎn)生緊迫感，與學(xué)生未來的目標(biāo)及過去經(jīng)驗(yàn)相關(guān)。例如，再過兩個(gè)月，虛擬機(jī)器人競(jìng)賽就要開始了，我們學(xué)校有位同學(xué)曾獲“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目全國特等獎(jiǎng)，現(xiàn)在你也要變成一名賽車手，用你親手搭建的汽車在賽道上風(fēng)馳電掣、跨越障礙、抓取得分物。

2.任務(wù)

任務(wù)模塊是描述學(xué)生完成練習(xí)時(shí)該做什么。描述可以是書面、口頭或一件作品。具體來說包括復(fù)述、編撰、設(shè)計(jì)、分析、判斷等，或是不同程度地綜合這些任務(wù)。最好讓學(xué)生在進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)之前了解學(xué)習(xí)結(jié)束時(shí)完成任務(wù)的樣例，這樣學(xué)生對(duì)任務(wù)的最終要求及完成任務(wù)要做的內(nèi)容有初步了解。例如,通過本項(xiàng)目的探究學(xué)習(xí)，你可以獨(dú)立完成“汽車總動(dòng)員”任務(wù)。要求：通過本項(xiàng)目學(xué)習(xí)，你能夠

（1）了解蘿卜圈；

（2）掌握在蘿卜圈平臺(tái)搭建機(jī)器人以及編程的基本操作；

（3）掌握“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和算法；

（4）分析并掌握通用算法，能根據(jù)需求修改算法；

（5）可以根據(jù)任務(wù)地圖的變化結(jié)合自身的能力選擇路線。

3.步驟和資源

早期的“步驟”和“資源”在WebQuest中設(shè)計(jì)時(shí)是分開的，“步驟”就是由教師給出、學(xué)生完成任務(wù)所要經(jīng)歷的環(huán)節(jié)?！百Y源”是學(xué)生完成任務(wù)必需的信息資源，包括：視聽媒體和交互式信息，利用電子郵件接觸的專家，傳統(tǒng)的印刷書籍和文獻(xiàn)，網(wǎng)文本等。這部分的信息真實(shí)可靠、不互相沖突。

而從最近的趨勢(shì)來看，“步驟”和“資源”合二為一，就是在“步驟”的部分包含了學(xué)生完成任務(wù)所需的“資源”。例如，

（1）了解蘿卜圈。

①蘿卜圈是什么。

http://www.irobotq.com/website2/tour.html

②下載、安裝蘿卜圈全國版客戶端，注冊(cè)賬號(hào)。

https://www.bilibili.com/video/BV1S7411Z7nL

（2）掌握在蘿卜圈平臺(tái)搭建機(jī)器人以及編程的基本操作。

①觀看《圈老師的大發(fā)現(xiàn)課堂》一到十二課并上機(jī)操作。

②觀看《蘿卜圈入門進(jìn)階1小時(shí)課程》并上機(jī)操作。

http://www.irobotq.com/website2/videos/videos.html

（3）掌握“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和算法。

①研讀“汽車總動(dòng)員”的比賽規(guī)則。

②觀看項(xiàng)目學(xué)習(xí)——汽車總動(dòng)員微課并上機(jī)操作。

③下載并分析“汽車總動(dòng)員”官方的機(jī)器人樣例，存在問題可以詢問老師或?qū)＜摇?/p>

http://www.irobotq.com/website2/project/cars/index.html

（4）分析并掌握通用算法，能根據(jù)需求修改程序。

①觀看通用算法的視頻講解并研究通用算法的程序和機(jī)器人：

https://pan.baidu.com/s/1bN2mjc

研究過程中仍舊存在問題可以詢問老師或?qū)＜摇?/p>

②總結(jié)通用算法解決特殊路段的方法并分別寫出子程序。

③掌握機(jī)器人各部分的構(gòu)造用途，并能快速搭建機(jī)器人。

④應(yīng)用通用算法熟悉地圖上的各種路段，開始自己編寫主程序，標(biāo)記困難路段通過修改練習(xí)場(chǎng)地的起始點(diǎn)和終點(diǎn)并逐個(gè)突破難點(diǎn)。

http://www.irobotq.com/website2/project/cars/index.html （下載———開放式場(chǎng)景及如何自行設(shè)計(jì)練習(xí)賽道）

（5）可以根據(jù)任務(wù)地圖的變化結(jié)合自身能力選擇路線。

比賽時(shí)先觀察地圖，綜合考慮地圖上得分物位置、充電站位置、柵欄位置、時(shí)間以及自身弱點(diǎn)，選擇一條總分相對(duì)較高的路線進(jìn)行編程。比如：

①如果為了多拿5分的得分物，卻花了7秒去跑這條路，由于最后得分的公式為：任務(wù)得分=基礎(chǔ)分+附加分+（任務(wù)限時(shí)-任務(wù)耗時(shí)）（秒）×1分，任務(wù)耗時(shí)越多，最后的任務(wù)得分越少，相比之下不如舍棄這個(gè)得分物以贏取時(shí)間分。

②選擇路線的時(shí)候必須考慮充電站的位置，否則容易出現(xiàn)還沒到下一個(gè)充電站，就耗光電量。

③比賽時(shí)候柵欄的位置是隨機(jī)的，因此訓(xùn)練時(shí)不能預(yù)先設(shè)定路線用于比賽，但是可以構(gòu)思一些技巧比如說“翻墻”直接跨越柵欄，但是在一些復(fù)雜路段的柵欄，選擇直接跨越機(jī)器人運(yùn)行可能不穩(wěn)定。

④由于訓(xùn)練時(shí)間緊，或能力差異，“汽車總動(dòng)員”地圖的一些難點(diǎn)不能完全攻克，選擇路線的時(shí)候可盡量避開。

4.評(píng)估

表1“汽車總動(dòng)員”WebQuest項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

總結(jié)和回顧學(xué)生學(xué)到的知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)研究這個(gè)主題，并深入研究和探索和這個(gè)主題相關(guān)的領(lǐng)域。具體可參考如下設(shè)計(jì)樣例：

通過這個(gè)WebQuest活動(dòng)的學(xué)習(xí)，你已經(jīng)能獨(dú)立完成“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目，通過通用算法的學(xué)習(xí)，你對(duì)編程思維有了更多的了解，你可以進(jìn)一步嘗試采用不同的機(jī)器人和程序來完成“汽車總動(dòng)員”項(xiàng)目。另外，蘿卜圈平臺(tái)上還有其他項(xiàng)目，你可以自主探索。

三、實(shí)施WebQuest模式教學(xué)的要求

1.要求教師定位有突破的角色。WebQuest活動(dòng)要求教師突破在教學(xué)過程的原有角色。在探究學(xué)習(xí)中，知識(shí)不僅僅從教師手里獲得，教師也不再是課堂的主導(dǎo)，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的啟發(fā)者、組織者和指導(dǎo)者，教師與學(xué)生的關(guān)系不再從屬而將互相尊重平等，師生共同探索知識(shí)。

2.要求教師創(chuàng)設(shè)有趣味的情境。WebQuest活動(dòng)要求教師能夠創(chuàng)建學(xué)習(xí)情境。在WebQuest教學(xué)模式中，教師最主要的工作是創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境和構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)。因此，教師應(yīng)熟悉、研究教學(xué)內(nèi)容，努力構(gòu)建能引引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈興趣的任務(wù)，并注意和其他教學(xué)方法協(xié)調(diào)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的探究性學(xué)習(xí)情境。

3.要求教師提供有價(jià)值的資源。WebQuest活動(dòng)主要是基于網(wǎng)絡(luò)，探索網(wǎng)絡(luò)資源是WebQuest活動(dòng)的主要環(huán)節(jié)，因此面對(duì)海量的信息資源，如何搜索和學(xué)習(xí)主題相關(guān)的信息顯得尤為重要。所以教師應(yīng)起到引導(dǎo)作用，將具有探究?jī)r(jià)值的網(wǎng)址鏈接、搜索引擎和關(guān)鍵字等相關(guān)的資源提供給學(xué)生。此外，教師還應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮自主性，探究其他學(xué)習(xí)資源，利用網(wǎng)絡(luò)以外的信息媒體進(jìn)行探究，比如報(bào)紙、圖書、電視等，也可以親自參與到社會(huì)實(shí)踐、調(diào)查、討論的活動(dòng)中。

總之，WebQuest教學(xué)模式作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，具備網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。在虛擬機(jī)器人競(jìng)賽中采用WebQuest模式教學(xué)，不僅降低了指導(dǎo)老師的工作量，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生解決問題、自主探究和創(chuàng)新的能力。筆者相信，WebQuest教學(xué)模式在創(chuàng)新教育方面將會(huì)有更廣泛的前景。