“任務(wù)鏈”在小學(xué)信息技術(shù)機(jī)器人部分的探索

黃超

摘 要：小學(xué)信息技術(shù)機(jī)器人部分是蘇科版小學(xué)信息技術(shù)的重要組成部分，也是學(xué)生在小學(xué)階段第一次接觸機(jī)器人，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，而小學(xué)信息技術(shù)課堂中創(chuàng)設(shè)“任務(wù)鏈”，對于實現(xiàn)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，有著獨特的優(yōu)勢。以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)六年級上冊《尋寶攻略——機(jī)器人巡線》的教學(xué)設(shè)計為例，探究在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)任務(wù)鏈，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，讓學(xué)生的算法思維、邏輯思維、任務(wù)分析能力和程序優(yōu)化能力都能夠得到充分的提高，從而增強(qiáng)小學(xué)信息技術(shù)機(jī)器人教學(xué)的“驅(qū)動力”，進(jìn)而讓學(xué)生的信息素養(yǎng)得到有效培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：任務(wù)鏈;驅(qū)動力;機(jī)器人;小學(xué)信息技術(shù)機(jī)器人教學(xué)

機(jī)器人是21世紀(jì)人工智能方面的典型代表，隨著時代的發(fā)展，人工智能在課堂的應(yīng)用已成為必然，機(jī)器人教育正越來越被人們所關(guān)注。2017年國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出：“人工智能是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，應(yīng)逐步開展全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程?！币虼藱C(jī)器人教育要以創(chuàng)新教學(xué)為目的，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識、協(xié)作能力、動手能力、創(chuàng)新精神和科學(xué)品質(zhì)，但機(jī)器人部分屬于信息技術(shù)教學(xué)中的新模塊，目前缺乏相關(guān)的研究。

一、“任務(wù)鏈”——任務(wù)教學(xué)的“動力”

傳統(tǒng)的“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法是在教學(xué)過程中，以富有趣味性、能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)與好奇心的情景為基礎(chǔ)，以與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合的任務(wù)為載體，使學(xué)習(xí)者在完成特定任務(wù)的過程中獲得知識與技能的一種教學(xué)法。在此基礎(chǔ)上讓任務(wù)與任務(wù)之間彼此聯(lián)系，形成一連串的任務(wù)，即“任務(wù)鏈”?！叭蝿?wù)鏈”原指電腦游戲中由一系列連續(xù)的小任務(wù)組成任務(wù)系統(tǒng)，一次小任務(wù)稱為一環(huán)，玩家每完成一環(huán)任務(wù)都可以得到一定的經(jīng)驗獎勵，由此借用到課堂當(dāng)中，將課堂的目標(biāo)分為一個個小的任務(wù)環(huán)，形成課堂的任務(wù)鏈，任務(wù)的布置環(huán)環(huán)相扣、層層深入，讓學(xué)生在每個任務(wù)環(huán)節(jié)都有成長?！叭蝿?wù)鏈”是“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的一種具體實施方法，小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的“任務(wù)鏈”則是指教師圍繞教學(xué)主題設(shè)置的一個由易到難的任務(wù)組合，學(xué)生通過完成一系列有關(guān)聯(lián)的預(yù)設(shè)任務(wù)達(dá)到提高信息素養(yǎng)的目的。在教學(xué)實踐中引入任務(wù)鏈，教師可以更好地控制任務(wù)的難度，設(shè)計出符合學(xué)生實際和課程要求的任務(wù)型活動。

在此基礎(chǔ)上，筆者在進(jìn)行“任務(wù)鏈”教學(xué)中，首先明確一個任務(wù)的目標(biāo)，學(xué)生完成每一個任務(wù)都能得到相應(yīng)的技能訓(xùn)練。根據(jù)小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，任務(wù)的設(shè)計需要化繁為簡，層層深入，前后呼應(yīng)，把課堂的整體任務(wù)分解成多個具有可操作性、滿足學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的小任務(wù)，再由多個小任務(wù)構(gòu)成完整的任務(wù)鏈，使課堂教學(xué)的過程成為一個整體。

二、“任務(wù)鏈”——機(jī)器人教學(xué)的“優(yōu)勢”

我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在教學(xué)過程中更具有即時性和現(xiàn)實性，而“任務(wù)鏈”在教學(xué)中的趣味性和設(shè)計與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)的任務(wù)，分解子任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的這一特性，在機(jī)器人教學(xué)中有著獨特的優(yōu)勢，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生的成就感。

教師可以通過“創(chuàng)設(shè)情境，發(fā)布任務(wù);猜想交流，分解任務(wù);驗證實施，得到反饋”這一過程進(jìn)行教學(xué)。這樣的教學(xué)方式，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)中擁有自主感，從而感到學(xué)習(xí)的樂趣，給學(xué)生思維的空間，發(fā)現(xiàn)、探索的機(jī)會，將學(xué)習(xí)的時間、權(quán)利還給他們，讓學(xué)生主動進(jìn)行建構(gòu)，從而使他們明白學(xué)習(xí)的過程是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。

三、“任務(wù)鏈”——任務(wù)驅(qū)動的“設(shè)計”

（一）解讀教材，創(chuàng)設(shè)任務(wù)

《機(jī)器人巡線》是小學(xué)信息技術(shù)教材六上的內(nèi)容，屬于機(jī)器人模塊制作單元里面的一部分內(nèi)容。本課根據(jù)新課標(biāo)的要求，應(yīng)該以促發(fā)學(xué)生綜合運用能力為主要切入口，在教學(xué)過程中，可以嘗試用信息技術(shù)與學(xué)科整合教學(xué)的方法，為該課添磚加瓦。老師要及時把握教材的重點和難點，并在教學(xué)過程中及時調(diào)整思路，保證學(xué)生能夠?qū)W得扎實，為今后的學(xué)習(xí)打下較好的基礎(chǔ)。筆者依據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)及學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)定了“月球?qū)殹钡闹魅蝿?wù);再根據(jù)學(xué)生的學(xué)情、生活經(jīng)驗設(shè)置了以下子任務(wù)：

（二）設(shè)計活動，鏈接任務(wù)

上課伊始，教師展示月球車照片并提問，讓學(xué)生回答猜測它是干什么的？引出本節(jié)課的主題。

任務(wù)一：無障礙尋寶

寶藏就在前面，你想要你的機(jī)器人怎么過去？

走直線：設(shè)置左馬達(dá)：-80，右馬達(dá)：80，恰當(dāng)?shù)臅r間。

學(xué)生現(xiàn)場演示。

【教學(xué)意圖】在這個環(huán)節(jié)中，教師以“月球車”作為導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。結(jié)合上節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容，為了使教學(xué)活動更有趣，教師設(shè)置了無障礙尋寶活動，讓學(xué)生鞏固上節(jié)課知識，為本課知識點的認(rèn)識打下堅實的基礎(chǔ)。

任務(wù)二：設(shè)計路線

1.我看到四個小組都已經(jīng)尋到寶藏，但是我們的尋寶之路并不是一帆風(fēng)順的，在太空中我們會遇到各種危險，看！現(xiàn)在在搜尋的路上就出現(xiàn)了隕石，怎么辦？

2.學(xué)生分析：出現(xiàn)這些障礙，機(jī)器人可以繞過障礙，怎么繞過去，這時候我們可以給機(jī)器人一個參考，我們可以給機(jī)器人設(shè)定一個路線，也就是我們尋寶過程中的攻略。

3.設(shè)計路線

那請你們每個小組在紙上設(shè)計一下尋寶路線。

接下來我們來看看大家的設(shè)計（利用手機(jī)投屏功能展示設(shè)計路線）。

請各組安排一名同學(xué)把設(shè)計路線用黑色膠帶粘出來。

【設(shè)計意圖】此環(huán)節(jié)教師結(jié)合實際，說明月球?qū)毑⒉皇且环L(fēng)順的，設(shè)計一個障礙在學(xué)生設(shè)計的機(jī)器人尋寶的必經(jīng)之路，引導(dǎo)學(xué)生不得不改變尋寶路線，使任務(wù)出示自然，層層深入，有效鍛煉了學(xué)生解決問題的能力。

任務(wù)三：設(shè)計程序，嘗試尋寶

1.認(rèn)識灰度傳感器

路線設(shè)計好了，現(xiàn)在想要讓機(jī)器人按路線運動，你們看看剛剛標(biāo)記好的路線有什么特征？

學(xué)生發(fā)現(xiàn)是黑色的。

這時候，我們可以告訴機(jī)器人走黑色線路是安全的，這就需要我們應(yīng)用機(jī)器人的灰度傳感器。

請大家按照操作手冊嘗試將灰度傳感器放在黑線上和沒有黑線的區(qū)域，你發(fā)現(xiàn)什么？

學(xué)生手冊

學(xué)生發(fā)現(xiàn)：數(shù)值不一樣，白色的數(shù)值小，黑色數(shù)值大。

利用這個我們可以讓機(jī)器人按照黑線行走，結(jié)合我們之前學(xué)習(xí)過的scratch編程，我們應(yīng)該怎么進(jìn)行設(shè)計？

思考問題：遇到黑色走，遇到白色不走線路拐彎怎么辦？

學(xué)生到場地實踐，利用手機(jī)投屏展示。

2.解說兩種方式：我們可以發(fā)現(xiàn)在一次次嘗試、多方考慮和完善編程的時候，我們的機(jī)器人越來越智能了，那你覺得之前的直接走直線和現(xiàn)在的按時巡線各有什么優(yōu)點？

（1）優(yōu)點：機(jī)器人可以按照路線行走;（2）不足之處：程序設(shè)計考慮要全面。

【設(shè)計意圖】在這個任務(wù)中，脫離了以往學(xué)生學(xué)習(xí)的編程都是基于理想環(huán)境下，利用機(jī)器人將理想與現(xiàn)實結(jié)合，讓學(xué)生明確在實際操作中會出現(xiàn)各種各樣的問題，小組內(nèi)合作，通過實驗來理解機(jī)器人傳感器的工作原理后，學(xué)習(xí)傳感器的編程方法，再結(jié)合設(shè)計路線，進(jìn)行程序設(shè)計和尋寶試驗，促進(jìn)學(xué)生思維碰撞，在實際的操作中，建立有效的知識連接，讓學(xué)生從實踐層面更好地理解什么是環(huán)境采集以及傳感器的工作狀態(tài)，理解機(jī)器人的思考方式，提高學(xué)生的計算思維，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。

任務(wù)四：尋寶歸來

1.師：恭喜你們和你們的機(jī)器人一起找到了寶藏，不過我們的機(jī)器人怎么回家呢？

2.學(xué)生根據(jù)地圖進(jìn)行分析（有兩種返回方式）

原路返回（說明思路）

另謀出路（說明思路）

3.各小組嘗試操作

4.各小組展示修改后的程序

在尋寶的過程中我看到大家勇于探索的精神，那么過程中你們又遇到了哪些阻礙，你們又是怎么樣化解的？總結(jié)本課學(xué)習(xí)重點。

現(xiàn)在看看你們小組獲得了什么樣的寶藏？沒有獲得的小組，不要灰心，你們已經(jīng)找到寶藏，獲得寶藏只是時間問題，希望你們再接再厲，在人生這段探險中也要像今天這樣，不斷總結(jié)反思，克服困難，掌握人生的尋寶攻略，獲得人生旅途的寶藏。

【設(shè)計意圖】作為本課的終極任務(wù)，此環(huán)節(jié)檢驗學(xué)生合作互助的成果，既對整堂課主任務(wù)“月球?qū)殹边M(jìn)行考核，也對本節(jié)課學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢驗。教師要求各個小組設(shè)計返程路線，綜合應(yīng)用本課所學(xué)，提升自身規(guī)劃解決問題的能力，在相互交流中復(fù)習(xí)鞏固本課所學(xué)的知識點，檢驗學(xué)生本節(jié)課“生成”的情況。教師依據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)和反饋并結(jié)合生活實際，對本節(jié)課所學(xué)的知識進(jìn)行小結(jié)并升華。

四、“任務(wù)鏈”——任務(wù)原理的“反思”

縱觀本節(jié)課，有以下幾個特點：任務(wù)鏈由多個相關(guān)聯(lián)的層層遞進(jìn)的小任務(wù)構(gòu)成;精選主題，情境激趣，高效導(dǎo)入，注重編程思維訓(xùn)練;拓展任務(wù)，注重基本技能的綜合應(yīng)用，提高學(xué)生的實際應(yīng)變能力。

本節(jié)課在設(shè)計時注意把握巡線這條主線，教師依據(jù)學(xué)生的現(xiàn)實生活和認(rèn)知水平，科學(xué)合理地將教學(xué)目標(biāo)分解成一系列的子任務(wù)，每個任務(wù)都有明確的目的，前一個任務(wù)是后面任務(wù)的基礎(chǔ)，前后連貫，且任務(wù)難度隨著教學(xué)的重難點不斷調(diào)整，使教學(xué)呈階梯式層層推進(jìn)。同時，教師能通過設(shè)置不同的任務(wù)，有目的地把學(xué)生的經(jīng)驗、觀點、感覺和問題等整合進(jìn)課堂，較好地發(fā)揮了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，有效地幫助不同層次的學(xué)生在自然的狀態(tài)下習(xí)得和使用編程對機(jī)器人進(jìn)行操控，掌握本課的知識與技能，也培養(yǎng)了學(xué)生的計算思維，讓學(xué)生通過完成任務(wù)將學(xué)到的知識與技能內(nèi)化、理解和吸收，轉(zhuǎn)為所學(xué)。在整個過程中，學(xué)生的獲取都是在小組合作的形式下進(jìn)行的，有意識地培養(yǎng)學(xué)生的小組合作學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生能夠自主發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題，提高學(xué)生解決問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃[Z].國發(fā)[2017]35號，2017.

[2]李秀明，武懷生.“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的教學(xué)應(yīng)用：《Word 圖文混排》教學(xué)設(shè)計[J].中國電化教育，2007（1）：88-90.

[3]中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）[Z].教基[2000]35號，2017.