基于設(shè)計(jì)思維的機(jī)器人教學(xué)模型設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

龍周萍 吳貴春 董曉婧

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)思維；機(jī)器人教育；教學(xué)模型

1 引言

我國(guó)教育十分注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和能力[1]，機(jī)器人教育等課程等作為重要載體受到高度關(guān)注[2]。但很多學(xué)校和教師缺乏明確的參照而導(dǎo)致對(duì)機(jī)器人教育的淺層解讀，易出現(xiàn)教師圍繞預(yù)定目標(biāo)，機(jī)械地“演示模仿”“按圖索驥”，弱化了機(jī)器人教育的教學(xué)效果[3]。

設(shè)計(jì)思維作為一種以人為本、對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新解決的方法，將其融入機(jī)器人教學(xué)中有望消弭機(jī)器人教學(xué)中存在的弊端?；诖耍狙芯咳诤显O(shè)計(jì)思維的思想以及過(guò)程模型，設(shè)計(jì)機(jī)器人教學(xué)模型和師生活動(dòng)，并在真實(shí)情景應(yīng)用、具體的實(shí)踐案例實(shí)施的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納相關(guān)策略，以期為開展機(jī)器人教育的教師提供借鑒。

2 教學(xué)模型設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

2.1 設(shè)計(jì)思維和機(jī)器人教育之內(nèi)涵

機(jī)器人教育指以機(jī)器人為教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)工具而開展的教學(xué)活動(dòng)。教育機(jī)器人是面向教育領(lǐng)域?qū)ｉT研發(fā)的，以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)的機(jī)器人[4]，具有教學(xué)適用性、交互性、開放性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)[5]。設(shè)計(jì)思維以創(chuàng)新地解決問(wèn)題為核心，其思想誕生并出現(xiàn)該詞后[6]，被人們廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域來(lái)解決各種復(fù)雜問(wèn)題，并產(chǎn)生了多種理解。從教育立場(chǎng)出發(fā)，本研究將設(shè)計(jì)思維解釋為堅(jiān)持學(xué)生為主體的原則，將創(chuàng)新作為教學(xué)核心理念和學(xué)生知識(shí)建構(gòu)導(dǎo)向，以真實(shí)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生在面臨實(shí)際問(wèn)題情景中以團(tuán)結(jié)協(xié)作的方式構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施問(wèn)題解決方案，并最終完成創(chuàng)意作品、提升問(wèn)題解決能力的一種方法論。

設(shè)計(jì)思維和機(jī)器人教育都旨在促進(jìn)學(xué)生真實(shí)問(wèn)題的解決能力，并在過(guò)程中提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。機(jī)器人教育是在真實(shí)情境中、借助有形載體開展的一種教學(xué)實(shí)踐交互活動(dòng)，而設(shè)計(jì)思維則是根據(jù)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而抽象出的規(guī)律和方法，這其中主要蘊(yùn)含著創(chuàng)新的理念和思想。二者融合是實(shí)踐與理論的交互，以設(shè)計(jì)思維引領(lǐng)機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐，是機(jī)器人教學(xué)的創(chuàng)新嘗試，有望改進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)器人教學(xué)中存在的不足。

2.2 設(shè)計(jì)思維過(guò)程模型分析

設(shè)計(jì)思維本身作為抽象的存在而非實(shí)體一樣能輕易被感知，為使在問(wèn)題解決的過(guò)程中能有效運(yùn)用設(shè)計(jì)思維，很多研究者提出了設(shè)計(jì)思維的過(guò)程模型以支持人們的創(chuàng)新活動(dòng)。其中比較著名的就有EDIPT模型[7]、3I模型[8]、IDEO設(shè)計(jì)思維框架等[9]。模型的對(duì)比分析，如圖1所示，有助于發(fā)現(xiàn)模型的共性、差異和特點(diǎn)，為教學(xué)模型的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

1）模型的共性分析

從構(gòu)思到實(shí)施，作為設(shè)計(jì)思維過(guò)程核心部分，是面臨真實(shí)情境問(wèn)題時(shí)將思維外顯化，借助有形載體驗(yàn)證想法并試圖解決問(wèn)題的過(guò)程?！皹?gòu)思”即想法生成過(guò)程，通常是一個(gè)集思廣益的過(guò)程，發(fā)揮團(tuán)體智慧往往能得到更有效的結(jié)果，精心組織的思維活動(dòng)和設(shè)計(jì)思維支架有助于提升個(gè)體積極態(tài)度、團(tuán)隊(duì)有效合作交流，產(chǎn)生很多的想法?！皩?shí)施”即是將想法落地的過(guò)程。通過(guò)對(duì)所構(gòu)思的各種想法進(jìn)行對(duì)比分析，選擇最佳想法作為最終解決方案，并根據(jù)最佳想法快速制作原型，3D打印、手繪圖、故事情境、模型等是此階段常用的表現(xiàn)形式，同時(shí)為得到更加完善的模型或更優(yōu)的解決方案，往往伴隨著多輪的測(cè)試、修正。

2）模型的差異分析

模型結(jié)構(gòu)上，結(jié)合真實(shí)情境及構(gòu)思到實(shí)施過(guò)程的復(fù)雜性，3I 模型采用的循環(huán)結(jié)構(gòu)比EDIPT 模型和IDEO 框架的線性結(jié)構(gòu)更符合問(wèn)題解決的特征和過(guò)程。

構(gòu)成要素上，三類模型中“共情”“發(fā)現(xiàn)”“靈感”都表示發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，是想法生成的基礎(chǔ)。相對(duì)于3I模型，EDPIT 和IDEO 兩個(gè)模型在構(gòu)思前分別有“定義”和“解釋”部分?！岸x”即對(duì)移情階段收集的信息進(jìn)一步分析、整合，并在眾多的信息匯總設(shè)計(jì)問(wèn)題，可用五問(wèn)法、Pov、KJ法等工具包進(jìn)行支持?！敖忉尅奔赐ㄟ^(guò)分享、分類及凝聚思想等，找到一個(gè)合適的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)點(diǎn)和明確的構(gòu)思方向，將問(wèn)題變?yōu)榭尚械脑O(shè)計(jì)挑戰(zhàn)機(jī)會(huì)。二者均是旨在進(jìn)一步明晰問(wèn)題、分析問(wèn)題特征，以便于確定解決問(wèn)題的方案。此外，EDPIT、IDEO模型還分別考慮了對(duì)方案的“測(cè)試”和“改進(jìn)”?！皽y(cè)試”是對(duì)解決方案或者根據(jù)目標(biāo)功能要求進(jìn)行不斷地應(yīng)用和調(diào)整?！案倪M(jìn)”即對(duì)之前想法的進(jìn)一步發(fā)展演化，除對(duì)不足的調(diào)整外，還應(yīng)進(jìn)行不斷橫向拓展延伸或者縱向深化以應(yīng)對(duì)更高階問(wèn)題的解決。

通過(guò)設(shè)計(jì)思維過(guò)程模型的特點(diǎn)分析及結(jié)合教育情境，總結(jié)出教學(xué)模型應(yīng)具有以下特點(diǎn)：第一，以學(xué)生為主體；第二，以解決真實(shí)情境中真實(shí)問(wèn)題為導(dǎo)向；第三，注重思維工具和方法對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思考和實(shí)踐的支持作用；第四，重視作品的迭代改進(jìn)過(guò)程；第五，注重拓展延伸，促進(jìn)學(xué)習(xí)深化和泛化。此外，還應(yīng)綜合考慮各要素對(duì)教學(xué)過(guò)程表達(dá)的適切性和相互之間的銜接。

3 教學(xué)模型和師生活動(dòng)設(shè)計(jì)

基于設(shè)計(jì)思維過(guò)程模型分析及教學(xué)模型特點(diǎn)總結(jié)、結(jié)合實(shí)際教學(xué)情境和借鑒相關(guān)教學(xué)模型[10]，將發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、定義問(wèn)題、創(chuàng)意構(gòu)想、方案實(shí)施和原型制作、評(píng)價(jià)改進(jìn)、拓展延伸作為模型的基本要素，采用整體循環(huán)加局部線性的結(jié)構(gòu)。此外，為教師有效地應(yīng)用此模型，還詳細(xì)設(shè)計(jì)教師和學(xué)生在每個(gè)階段的活動(dòng)設(shè)計(jì)及可能或比較合適的工具、方法，體現(xiàn)出活動(dòng)中教師對(duì)學(xué)生產(chǎn)生的主要影響。如圖2所示。

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是機(jī)器人教學(xué)的基礎(chǔ)，問(wèn)題解決貫穿教學(xué)始終，驅(qū)動(dòng)著整個(gè)教學(xué)過(guò)程的開展。在此階段教師發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是否能將學(xué)生帶入問(wèn)題解決情境影響著后續(xù)教學(xué)過(guò)程的教學(xué)效益，教師通過(guò)故事法等創(chuàng)設(shè)合適的關(guān)聯(lián)情境、呈現(xiàn)比較典型的資源或通過(guò)話語(yǔ)促進(jìn)學(xué)生回憶經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察、聯(lián)想、分析，識(shí)別需要解決的問(wèn)題領(lǐng)域。

清晰地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行定義利于構(gòu)思有效解決方案。問(wèn)題的清晰程度與相應(yīng)的解決方案的多樣化程度具有很大的相關(guān)性，問(wèn)題越清晰，方案選擇越多，多樣方案的可行度、執(zhí)行效率等對(duì)比，才能得出較優(yōu)的實(shí)施計(jì)劃。此階段，教師可采用思維導(dǎo)圖等工具幫助學(xué)生系統(tǒng)性了解問(wèn)題解決所需要的背景知識(shí)，通過(guò)5W法提升學(xué)生對(duì)預(yù)設(shè)情境分析的深度、提供必要資源以及采用Pov法幫助學(xué)生描述問(wèn)題，為思考和優(yōu)化解決方案奠定基礎(chǔ)。

創(chuàng)意構(gòu)想是在明確問(wèn)題的基礎(chǔ)上思考問(wèn)題解決方案的過(guò)程，也是決定作品質(zhì)量高低的關(guān)鍵階段。教師作為課堂活動(dòng)的組織者，可通過(guò)組織頭腦風(fēng)暴、六頂帽子、世界咖啡等思維活動(dòng)營(yíng)造一種寬松、自由、接納度高的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考、分享交流，激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維和聚合性思維，引導(dǎo)學(xué)生探索更多的新想法和新方案，形成各具風(fēng)格與特色的方案與創(chuàng)意。作為指導(dǎo)者，學(xué)生在集思廣益的過(guò)程中可能因背景知識(shí)的記憶和掌握不牢固而出現(xiàn)卡殼，教師要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以提示，啟發(fā)學(xué)生靈感。

方案實(shí)施與原型制作是將篩選出的最優(yōu)方案轉(zhuǎn)為實(shí)際成果的過(guò)程。在此階段，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案繪制相應(yīng)的草圖、流程圖，深入明晰問(wèn)題解決的實(shí)際操作過(guò)程，進(jìn)而利用現(xiàn)有的教育機(jī)器人部件搭建目標(biāo)機(jī)器人，編寫相應(yīng)的功能程序。教師在此過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生自主實(shí)踐探索的同時(shí)，對(duì)某些重難點(diǎn)的關(guān)鍵步驟進(jìn)行演示；此外，還應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)督學(xué)生任務(wù)完成情況，及時(shí)予以調(diào)整和反饋。

評(píng)價(jià)改進(jìn)是對(duì)問(wèn)題解決過(guò)程反思的過(guò)程，通過(guò)多次對(duì)完成的作品的修改與評(píng)價(jià)，提高創(chuàng)意作品的質(zhì)量。教師可組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行作品展示，采取多主體評(píng)價(jià)、多評(píng)價(jià)方式結(jié)合，對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)及作品質(zhì)量展開全面的評(píng)價(jià)、反饋，幫助學(xué)生迭代改進(jìn)和完善作品。有時(shí)還要回溯整個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程，讓學(xué)生分享作品的設(shè)計(jì)意圖、設(shè)計(jì)過(guò)程及在創(chuàng)作中遇到的問(wèn)題以及如何構(gòu)思相應(yīng)的解決方案，總結(jié)成功和失敗的經(jīng)驗(yàn)，歸納同類問(wèn)題解決一般規(guī)律，升華機(jī)器人教學(xué)的價(jià)值和意義。

拓展延伸主要是以一次問(wèn)題解決過(guò)程為基礎(chǔ)幫助學(xué)生深化、遷移問(wèn)題解決能力。作品的制作完成并不意味著活動(dòng)結(jié)束，而是下一次情境更廣、難度更高的問(wèn)題解決的開始，拓展學(xué)習(xí)也為學(xué)生提供了多樣化的探索機(jī)會(huì)。教師當(dāng)以一次問(wèn)題解決為節(jié)點(diǎn)，運(yùn)用思維導(dǎo)圖等工具加強(qiáng)引導(dǎo)，運(yùn)用聯(lián)想法對(duì)課堂所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境進(jìn)一步延伸，提出更高的目標(biāo)與挑戰(zhàn)?？煽v向延伸，促進(jìn)知識(shí)深化，鼓勵(lì)完成難度更高的任務(wù)，或?qū)⒎e累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)遷移到其他問(wèn)題解決的情境中加以運(yùn)用。促進(jìn)不斷循環(huán)問(wèn)題解決過(guò)程發(fā)生，幫助學(xué)生往更高更遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

4 基于設(shè)計(jì)思維的機(jī)器人教學(xué)案例

本研究選取粵版教材小學(xué)六年級(jí)上冊(cè)信息技術(shù)課本《自動(dòng)避障機(jī)器人》中的“智能消毒機(jī)器人”一例進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)作為實(shí)例參考。通過(guò)“智能消毒機(jī)器人”的設(shè)計(jì)與制作，幫助學(xué)生掌握“條件判斷”語(yǔ)句的使用，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、邏輯思維，提升學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力。

4.1 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，理解挑戰(zhàn)

情景故事導(dǎo)入，呈現(xiàn)任務(wù)背景?！巴瑢W(xué)們，日常生活中有哪些機(jī)器人為我們服務(wù)呢？”學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)展開討論，初步感知機(jī)器人的發(fā)展給人類社會(huì)生活帶來(lái)的便利。引導(dǎo)觀察視頻媒體，理解挑戰(zhàn)。播放校園防疫的視頻短片，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到要提高自身的防護(hù)意識(shí)，并結(jié)合學(xué)生校園生活體驗(yàn)，讓學(xué)生思考：“進(jìn)校園前，同學(xué)們都要在學(xué)校門口消毒洗手，為了避免消毒時(shí)手部時(shí)交叉感染，我們能不能設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人幫我們實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸消毒呢？”。圖形工具支持，強(qiáng)化任務(wù)理解。組織學(xué)生繪制同理心地圖，幫助學(xué)生從說(shuō)、想、做、感四個(gè)角度認(rèn)識(shí)制作“智能消毒機(jī)器人”的價(jià)值。如圖3所示。

4.2 定義問(wèn)題，明確任務(wù)

知識(shí)講解，增加學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)復(fù)雜問(wèn)題。結(jié)合案例講解條件判斷模塊的格式、判斷條件的值以及紅外避障傳感器的功能和工作原理等知識(shí)。5W法具體分析問(wèn)題要素?！爸谱髦悄芟緳C(jī)器人的部件我們有使用過(guò)，開始之前，大家想一下，應(yīng)該是誰(shuí)（who）去做？做什么（what）？用什么（which）去做？怎么（how）做？做了后給誰(shuí)（whom）用？”，以此幫助學(xué)生對(duì)自己將要解決的問(wèn)題和設(shè)計(jì)作品從需要達(dá)到的目標(biāo)、采用的工具、方法及目標(biāo)對(duì)象特點(diǎn)等進(jìn)行全方位考慮。提供資源，支持學(xué)生收集資料和定義具體問(wèn)題。在提供相關(guān)資源和網(wǎng)站幫助學(xué)生獲取所需知識(shí)，發(fā)放Pov 問(wèn)題定義表，即“面對(duì)……的問(wèn)題，我們需要做……，因?yàn)椤瓕?duì)于解決這個(gè)問(wèn)題是至關(guān)重要的”。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行歸納整合，討論如何解決關(guān)鍵問(wèn)題。如“如何搭建智能消毒液裝置？”“智能噴灑消毒液實(shí)現(xiàn)的流程圖？”“怎樣編寫自動(dòng)噴出消毒液的功能的程序？”“有哪些額外的注意事項(xiàng)？”。

4.3 創(chuàng)意構(gòu)想，頭腦風(fēng)暴

組織頭腦風(fēng)暴，尋找多樣、創(chuàng)新解決方案。組織學(xué)生以4人為單位開展合作學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生在頭腦風(fēng)暴的思維活動(dòng)中針對(duì)界定出來(lái)的問(wèn)題積極討論智能消毒機(jī)器人的方案，并強(qiáng)調(diào)創(chuàng)意想法數(shù)量重于質(zhì)量、不評(píng)判、不議論、不反復(fù)解釋等原則。為避免學(xué)生的討論圍繞簡(jiǎn)單、表象的問(wèn)題開展，教師可從功能性（要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能？有哪些部件組合能實(shí)現(xiàn)類似的功能？不同的組合差異在哪？）、豐富性（怎樣在實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上讓機(jī)器人更好看？是否能添加一些其他效果，如提示燈等）、執(zhí)行效率（討論出多種方案以后，在不同的環(huán)境下哪種方案合適？）等方面進(jìn)行提示。最后，學(xué)生在交互分享的過(guò)程中激發(fā)想象力、鍛煉創(chuàng)造力、產(chǎn)生多樣化創(chuàng)意想法，發(fā)揮集體的智慧，探索出一個(gè)組內(nèi)認(rèn)可的、最有價(jià)值的方案。

4.4 方案實(shí)施，原型制作

關(guān)鍵演示，厘清重難點(diǎn)。教師展示智能消毒機(jī)器人模型樣貌，演示自動(dòng)噴灑消毒液的過(guò)程，展示條件判斷等關(guān)鍵語(yǔ)句的調(diào)用方式。組織實(shí)踐，監(jiān)督反饋。教師組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)智能消毒機(jī)器人制作的任務(wù)分配，小組成員依據(jù)最優(yōu)方案完成項(xiàng)目的制作，其中2人進(jìn)行機(jī)器人硬件的搭建，2人負(fù)責(zé)編寫機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴灑消毒液的程序，學(xué)生可采用流程圖進(jìn)行輔助。在初步完成機(jī)器人搭建和程序編寫的工作后，體驗(yàn)作品功能，并借助教師提供的機(jī)器人測(cè)試過(guò)程中可能遇到的狀況清單進(jìn)行調(diào)整。教師及時(shí)監(jiān)督，幫助學(xué)生分析存在的問(wèn)題及原因，不斷測(cè)試、調(diào)整、優(yōu)化，直至機(jī)器人按照設(shè)想實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴灑的功能。

4.5 評(píng)價(jià)改進(jìn)，反饋學(xué)習(xí)

組織展示，分享創(chuàng)意。組織學(xué)生分享與展示小組合作設(shè)計(jì)的智能消毒機(jī)器人，以評(píng)促改，在評(píng)價(jià)中不斷修正和完善作品，迭代優(yōu)化。小組代表介紹整個(gè)智能消毒機(jī)器人的設(shè)計(jì)意圖與創(chuàng)新點(diǎn)、元件鏈接、程序設(shè)計(jì)，以及小組成員合作解決問(wèn)題的思路、過(guò)程、方法。通過(guò)小組間的分享，讓各個(gè)團(tuán)隊(duì)間取長(zhǎng)補(bǔ)短，促進(jìn)思維碰撞，將自身的機(jī)器人作品進(jìn)行優(yōu)化與完善。教學(xué)反思、交流評(píng)價(jià)。在這個(gè)階段，通過(guò)師生評(píng)價(jià)，予以各小組成員鼓勵(lì)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，小組在交流問(wèn)題解決方案中相互促進(jìn)成長(zhǎng)。教師也能回顧反思教學(xué)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)教學(xué)不足并及時(shí)調(diào)整改進(jìn)，教師和學(xué)生在評(píng)價(jià)他人的同時(shí)，也伴隨著自評(píng)和自我成長(zhǎng)。

4.6 拓展延伸，迭代循環(huán)

課堂問(wèn)題解決延伸。延伸生活情境，提出更具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，“能否為智能消毒機(jī)器人增添多一些功能，使其更便捷、更人性化？”。指導(dǎo)學(xué)生利用紅外避障傳感器，還能加入聲音、溫度、光感等傳感器，完善智能消毒機(jī)器人，豐富機(jī)器人的功能性、實(shí)用性。歸納問(wèn)題解決的一般過(guò)程，促進(jìn)學(xué)生問(wèn)題解決能力深化泛化和問(wèn)題解決過(guò)程循環(huán)。教育不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生特定問(wèn)題的解決能力，而是要通過(guò)特定的問(wèn)題解決上升抽象到一般性的問(wèn)題解決中去。如“自動(dòng)噴灑這個(gè)裝置還可以用來(lái)做什么呢？”幫助學(xué)生遷移問(wèn)題解決能力；“智能消毒機(jī)器人有些元件安裝不易，我們可不可以自己設(shè)計(jì)一個(gè)替代元件？”促進(jìn)問(wèn)題解決能力深化發(fā)展。總之，一次問(wèn)題解決的完成是下一次問(wèn)題解決的開始，學(xué)生的成長(zhǎng)是在一次又一次的問(wèn)題解決中發(fā)生的，而且每次問(wèn)題解決都是在之前的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。

5 融入設(shè)計(jì)思維的機(jī)器人教學(xué)策略

從教學(xué)模型和案例不難看出，融合設(shè)計(jì)思維的機(jī)器人教學(xué)過(guò)程聚焦于在教師的引領(lǐng)下對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，教學(xué)中教師應(yīng)當(dāng)注重圍繞問(wèn)題解決的教學(xué)策略運(yùn)用。

發(fā)掘現(xiàn)實(shí)需求，提升問(wèn)題發(fā)現(xiàn)意識(shí)。教育不能脫離現(xiàn)實(shí)環(huán)境，不能孤立地、抽象地訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的思維力[11]。真實(shí)情境既是問(wèn)題的來(lái)源，也是問(wèn)題解決的基石，教育是社會(huì)生活的一部分，與其他的生活情境聯(lián)系。教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合學(xué)生整體生活情境，與學(xué)生發(fā)生共情，在學(xué)生的問(wèn)題解決的需求基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)教學(xué)，不僅能有效體現(xiàn)學(xué)習(xí)的現(xiàn)實(shí)意義，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，還能提升學(xué)生善于從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的意識(shí)。

提供創(chuàng)意支架，注重問(wèn)題解決過(guò)程。學(xué)生的問(wèn)題解決過(guò)程是基于所學(xué)知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)展開的，當(dāng)面臨新的問(wèn)題情境時(shí)，學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)通常不能很好地支持問(wèn)題解決，因此，教師應(yīng)提供豐富的學(xué)習(xí)支架與工具促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生[12]。在基于各式各樣的支架開展機(jī)器人教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生不斷產(chǎn)生新的想法、創(chuàng)意，不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，從大問(wèn)題框架下不斷發(fā)現(xiàn)新的小問(wèn)題并主動(dòng)尋求解決，從而實(shí)現(xiàn)在問(wèn)題解決過(guò)程中學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)，而并非完成統(tǒng)一的作品。

強(qiáng)調(diào)迭代循環(huán)，提高問(wèn)題解決能力。身處于真實(shí)情境中，就不能和問(wèn)題解決脫離開來(lái)，一次問(wèn)題的解決需要多次構(gòu)想、實(shí)踐，而解決一個(gè)問(wèn)題也是新情境問(wèn)題、難度更高的問(wèn)題解決的開始，而問(wèn)題解決的一般規(guī)律是相對(duì)不變的。在融入設(shè)計(jì)思維的課程中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題不斷地對(duì)方案進(jìn)行測(cè)試、反饋和改進(jìn)，此外，更需要教師加強(qiáng)引導(dǎo)，形成問(wèn)題發(fā)現(xiàn)與解決的迭代循環(huán)，幫助學(xué)生不斷提升發(fā)現(xiàn)問(wèn)題意識(shí)和問(wèn)題解決的能力，在終身學(xué)習(xí)理念倡導(dǎo)下，逐漸實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。

6 結(jié)束語(yǔ)

本研究基于設(shè)計(jì)思維的思想和模型設(shè)計(jì)了機(jī)器人教育教學(xué)模型，在實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)上總結(jié)了應(yīng)當(dāng)注重培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的教學(xué)策略，為廣大教師開展機(jī)器人教育提供借鑒。但涉及模型的理論基礎(chǔ)尚顯薄弱，模型的實(shí)際應(yīng)用也缺乏多輪驗(yàn)證與迭代改進(jìn)，但發(fā)展就是不斷地探索和調(diào)整的過(guò)程，文中的模型可作為機(jī)器人教育教學(xué)參照，教學(xué)中還應(yīng)結(jié)合實(shí)際進(jìn)行補(bǔ)充和調(diào)整。最后，也希望更多的教育者、研究者投身到創(chuàng)新教育的探索中，積極嘗試將創(chuàng)新的思想運(yùn)用到各類教育教學(xué)實(shí)踐，提出更多、更好的方案和模型，促進(jìn)我國(guó)教育發(fā)展。