例談“活動學(xué)習(xí)”理念下的初中機器人普及教學(xué)

張健平 劉浩

伴隨計算機、電子通信技術(shù)的高速發(fā)展與智能工具的成熟和普及，機器人已經(jīng)走進了越來越多的中小學(xué)。2018年，最新修訂的蘇科版《初中信息技術(shù)》教材中九年級第一至三章為機器人模塊的專題學(xué)習(xí)內(nèi)容，由此機器人教學(xué)走進信息技術(shù)課堂成為現(xiàn)實。普及型和班授課與校本課程相比，其授課時間、授課人數(shù)與任務(wù)設(shè)計都有明顯的不同。機器人教學(xué)活動中學(xué)生的主體性學(xué)習(xí)是課堂教學(xué)目標達成的關(guān)鍵因素。活動學(xué)習(xí)理論認為，活動學(xué)習(xí)關(guān)注的是個體的實踐過程，是人們在發(fā)展過程中使用工具的本質(zhì)、不同的環(huán)境作用、社會關(guān)系以及活動目的與意義，從而最終達到對主體或客體進行改變的過程。目前，筆者所在學(xué)校的機器人課程除了社團之外，正在不斷進行機器人普及教學(xué)探索，通過社團與信息技術(shù)常規(guī)授課雙軌并行模式構(gòu)建我?！皺C器人課程教學(xué)”體系。本文以《機器人的直線移動》一課為例，在“活動學(xué)習(xí)”理念下從學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)、及時的效果評價、課堂教學(xué)環(huán)境的建設(shè)三個維度對機器人教學(xué)的探索與嘗試進行分析。

課堂活動依托分組展開

機器人常規(guī)教學(xué)首先需要解決的是設(shè)備與學(xué)生的對應(yīng)關(guān)系。因此，和常規(guī)課堂相比，機器人教學(xué)通常采用分組教學(xué)的模式進行。根據(jù)這樣的授課形式，以一個普通班42個人為例，可分為7組。目前，筆者所在學(xué)校的機器人教室以S形為小組活動布局，每組為6人組內(nèi)可以根據(jù)課堂任務(wù)需要進行靈活拆分，這樣既能提高課堂活動效率，也較好地避免了頻繁變換分組的問題。

階梯型課堂任務(wù)提升學(xué)生的課堂參與度+

學(xué)習(xí)目標與學(xué)習(xí)任務(wù)存在著直接的因果關(guān)系。學(xué)習(xí)目標的設(shè)定直接影響學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計，而學(xué)習(xí)任務(wù)是實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標的手段。機器人課堂相較于VB程序設(shè)計來說最大的不同在于結(jié)果“真實可觸摸”，通過模塊化編程學(xué)生可以直觀地感受受控下的機器人的運動過程。所以，課堂中的任務(wù)設(shè)計應(yīng)當(dāng)強化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感。

例如，在《機器人的直線移動》一課中，課堂活動圍繞了解機器人度數(shù)、圈數(shù)、秒數(shù)電機控制的三種模式展開。筆者將45分鐘課堂劃分為教師講授、小組自主探究、分組課堂PK三大模塊：模塊一，筆者采用集中講授的形式和學(xué)生一起認識電機控制的三種方式——度數(shù)、圈數(shù)和秒數(shù)，這一部分的重點是強化概念性知識的傳授;模塊二，學(xué)生通過獨立探究，從端口、電機、參數(shù)三方面認識程序模塊構(gòu)成，微視頻、課堂任務(wù)單對自主學(xué)習(xí)進行輔助;模塊三，PK挑戰(zhàn)中筆者設(shè)計了一般性活動、挑戰(zhàn)性活動兩類不同的挑戰(zhàn)形式，前者注重知識習(xí)得，后者將競賽概念引入，強調(diào)知識技能的創(chuàng)造性內(nèi)化。在一般性活動中，學(xué)生自主實現(xiàn)機器人前進1度、1圈、1秒后觀察移動的距離，初步感受三種電機控制方式的異同并思考哪一種方式精確度更高;“PK活動”中各小組真正展開PK，目標前進50cm，再倒退20cm，根據(jù)各小組的任務(wù)完成情況決出優(yōu)勝組。

通過課堂活動記錄單記錄問題

學(xué)習(xí)輔助資源與機器人課堂中學(xué)生充分發(fā)揮主體性有著直接聯(lián)系。一方面，教師需要根據(jù)課堂任務(wù)特點讓學(xué)生在活動過程中及時得到反饋，并且通過課堂反饋改進自己的機器人教學(xué)方案;另一方面“問題意識”也是機器人課堂中每一名學(xué)生必備的素養(yǎng)，養(yǎng)成隨時進行問題記錄的習(xí)慣對于機器人學(xué)習(xí)非常重要。為此，除了采用微視頻、在線學(xué)習(xí)資源等作為學(xué)生自主建構(gòu)知識的輔助媒介之外，筆者在每節(jié)課中都設(shè)計并采用“課堂活動記錄單”將學(xué)生活動內(nèi)容細化，為學(xué)生提供有針對性的練習(xí)反饋支持。例如，《在機器人直線移動》一課中，在開展小組PK賽前，需要對不同電機控制模式下的移動數(shù)值進行學(xué)習(xí)與建構(gòu)，因此，在記錄機器人電機旋轉(zhuǎn)1度、1圈、1秒后的數(shù)值后，筆者進一步引導(dǎo)學(xué)生思考度數(shù)、圈數(shù)與秒數(shù)在控制機器人移動上的特點與局限，并為后續(xù)轉(zhuǎn)向、輪胎參數(shù)與移動距離的數(shù)學(xué)關(guān)系等內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。通過這樣的方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)成果一目了然，教師也可以更加清晰地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，并有針對性地提供幫助。

多樣化的課堂評價舉措

活動目標的達成，評價環(huán)節(jié)必不可少。評價是教師了解教學(xué)效果、把握活動節(jié)奏、激勵學(xué)生的重要手段。在機器人課堂教學(xué)中，教師必須及時對學(xué)生的學(xué)習(xí)活動進行評價。在《機器人的直線移動》一課中，通過結(jié)合課堂學(xué)習(xí)任務(wù)單，學(xué)生清晰地從實驗數(shù)據(jù)中認識了不同電機控制模式的差別。筆者通過集中提問的形式和學(xué)生一起回顧，并針對機器人移動的“精確性”這一問題與學(xué)生進行頭腦風(fēng)暴式對話。在師生對話中，“度數(shù)可以實現(xiàn)機器人移動的精確控制”在潛移默化中傳遞給了每一位學(xué)生。

在《機器人的直線移動》一課中，“前進50cm”“前進50cm再后退20cm”兩場PK賽鍛煉學(xué)生的小組合作意識與檢驗課堂學(xué)習(xí)成果。但是，在第一個班級教學(xué)時，由于場地沒有明顯的刻度，學(xué)生在機器人移動距離上產(chǎn)生嚴重分歧，耽誤了課堂不少時間，這也提示筆者，學(xué)習(xí)成果的體現(xiàn)要細致入微。因此，筆者后續(xù)將場地進行了細化，加入了刻度線，這樣一來，學(xué)生對任務(wù)達成有了明確的判斷依據(jù)，學(xué)生的活動指向性更加明確。

關(guān)于“活動學(xué)習(xí)”理念運用的思考

相較于常規(guī)課堂教學(xué)，“鬧中有序”應(yīng)當(dāng)是機器人課堂最大的特點。通過教學(xué)實踐研究，筆者對機器人普及教學(xué)的授課模式有了新的認識，具體可以歸結(jié)為以下幾點：①課堂活動要立足于學(xué)生，任務(wù)分工要讓全員參與;②課堂任務(wù)難度要循序漸進;③課堂需要依托活動立足于探究、植根于學(xué)生;④學(xué)習(xí)成果、活動環(huán)境、活動評價要清晰化、明確化，具有可見性。

對于機器人教學(xué)來說，活動不僅是一種教學(xué)手段更是一種學(xué)習(xí)期待。從活動出發(fā)，以“賽”促學(xué)，讓每一名學(xué)生都能更積極地參與到課堂活動中。通過機器人活動，教師和學(xué)生形成“學(xué)習(xí)共同體”，和學(xué)生們直面最前沿的科學(xué)技術(shù)，在機器人創(chuàng)新實驗探究環(huán)境中，讓他們的想象力和靈感被充分激發(fā)。相較于社團課來說，機器人普及教學(xué)雖然存在設(shè)備少、人數(shù)多、時間短、強度大等一系列問題，但是筆者相信這不會讓探索的腳步退縮。寓教于學(xué)、寓學(xué)于賽，尋得一灣活水，讓每一位學(xué)生都能夠通過和小伙伴們的共同努力將天馬行空的暢想變成現(xiàn)實。