基于三案三段教學模式的機器人教學探究

■吳金菊 楊豐秋

近年來，機器人教育在我國中小學已逐步推廣，由起初活躍的機器人競賽，逐漸向課堂化教學發展、向學校常規教育教學發展，得到了教育領導機構、教育學者、任課教師和家長等各方面的關注。對其研究的主體也由原來以教育機器人企業為主，向教育學者、一線教師過渡。一些學者開始從教育視角進行研究，比如張國平、張劍平等人從教育視角分析我國基礎教育中機器人教育的現狀、問題和對策，為加強機器人教育梳理現狀、指點方向[1]。很多機器人教育一線教師也開始分享其教學的經驗和感想，探索有效的教學策略、方法和模式，以提高機器人教育的效率和效果。受其啟發，本文以筆者一年的機器人教學經驗為實踐基礎，結合本校的“三案·三段”教學模式來探究機器人課堂教學。

1 機器人教育概述

機器人教育通常是指學習機器人的基本知識與基本技能，或利用教育機器人優化教育教學效果的理論和實踐[2]。其內容涵蓋了計算機技術、通信技術、控制技術、邏輯學和運算學等多學科的內容，綜合性強，并且需要動手操作，自主創新的環節很多。因此，通過機器人教育，不僅可以鞏固顯性的科學文化知識，還可以獲得邏輯判斷思維、系統思維、創新能力、合作交流能力等隱性知識。機器人教育已被普遍認為是全面培養學生信息素質，提高其創新精神和綜合實踐能力的良好載體。許多有條件的中小學紛紛將機器人引入學校教育中，開展了一系列豐富多彩、形式多樣的機器人教學活動。目前，我國中小學開展機器人教學活動的形式主要有課外科技小組、選修課、綜合實踐活動課、信息技術課等形式[3]。還有的學校以“校本課程”的形式將機器人活動引入課堂進行探索和嘗試，如上海盧灣高級中學[4]。官田學校主要采用信息技術課的形式，將機器人模塊作為信息技術課內容的一部分。因此，本文中的機器人教學主要是指課堂教學。

機器人教學的內容和目的決定了其教育教學方法要以學生的發展為本，留給學生充分的時間進行自主學習和探究，并在解決問題的過程中培養其邏輯思維、動手實踐能力、創新意識、團隊合作意識等。讓學生做課堂的主人，為其終身學習打下堅實基礎。官田學校的“三案·三段”教學模式體現了這些理念和原則，能充分發揮學生的主體能動性，將創新精神和綜合實踐能力的培養落到實處。

2 “三案·三段”教學模式概述

“三案·三段”教學模式是我校在課堂教學建模過程中，從教學實踐逐漸提煉、形成的校本教研成果，該模式以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》為方向，以《寶安區教育發展“十二五”規劃》為指導，以培養社會發展所必需的自我教育、終身學習能力為根本任務，是對本校課堂教學具體情況進行深入研究和科學分析后，結合素質教育理論、多元智能理論、建構主義學習理論等先進的教育理念，而提出的構建“高效課堂·個性成長”課堂教學模式。該教學模式在本校的語文、數學、英語、科學等科目中已廣泛使用，并取得了良好的效果。

三案，即導學案，包括預習案、探究案、鞏固案，三案合一，這是學習的載體。導學案：導學導教，一統課堂；預習案：重在導學，不是檢測，旨在引導學生運用已有知識經驗，提前自學新知，初步理解和把握新知結構，并從中總結學法，養成學習習慣，培養學習能力；探究案：落實重點，突破難點，重在導思，深化知識。

目標在于引導學生在課堂上深入思考、合作、探究、總結，得出結論和規律，并期待新問題的產生，讓探究案的價值最大化。鞏固案：鞏固所學，重在導練，當堂評價，提升能力。主要是針對學生已學內容進行基礎訓練、綜合訓練、能力提升，以鍛煉學生思維，提升學生舉一反三、綜合運用知識的能力。編制學案注重“三實”：一看學案是否實際，呈現的基礎知識是否為學生必須掌握；二看學案是否實用，是否對學生學會學習起到幫助；三看學案是否實惠，是否既能獲得知識，又可以觸發興趣，一舉多得[5]。

三段：包括預習展示、探究發現、鞏固評價，各段可單獨成課，也可合而為一。第一段：預習——展示。這一階段與預習案結合，學生預習、自主解決50%問題、標注出疑難問題。然后展示預習成果。第二段：探究——發現。立足于師生互動的活動，探究結合探究案，側重于過程，以活動、問題、學生中的一個或者多個為主線。發現側重于結果，力爭實現三得：總結規律，習得方法，或者產生新問題。第三段：鞏固——評價，與鞏固案結合，當堂自測。評價的同時進行整理和復習，并結合教學目標監督落實[5]。

表1 預習案

“三案·三段”教學模式本著先學后教、少教多學原則，以學生為主體，教師為主導，全面發展，全員發展，為學生建構自己的知識提供有效的幫助和指導。本研究本著拿來主義的思想，借鑒、吸收其中適合機器人教學的部分，嘗試構建個性、高效的機器人課堂教學。

3 基于“三案·三段”教學設計過程描述

這部分以深圳海天出版社發行的初一《信息技術》下冊活動二第一節內容為例，探索基于“三案·三段”教學模式的教學過程。在此之前，學生們已經參與討論過自動感應風扇的設計制作過程，初步了解了機器人程序編寫的方法，熟悉了編程軟件環境。

3.1 “預習——展示”階段

保守的教育重視復習，進步的教育重視預習，復習是學生跟著老師走，預習是學生自己往前走。只有預習，才能學會學習，才能學得更好。預習案(表1)的編寫要求仔細鉆研教材，盡可能的覆蓋本節課的知識點，并突出重點。題型設置簡單，可采用填空題或者簡答題，難度適中，學生通過自學或簡單的討論能夠完成。本課例中將畫筆、直行、轉向模塊三個基礎模塊的知識以填空題、選擇題和判斷題的形式呈現，學生通過看書就至少能夠完成80%。情景導入環節可以靈活設置，視其與預習內容的關系而定，可以放在預習案里，也可以單列。

3.2 “探究——發現”階段

探究案(表2)一般以問題的形式出現，設置的問題針對學生已學內容進行基礎訓練、綜合訓練、能力提升，以鍛煉學生思維，提升舉一反三、綜合運用知識的能力。本課例中，第一個探究任務是繪制沒有路徑和起始角度限制的正三角形。第二個探究任務限制了路徑，需要學生靈活應用“直行”模塊。第三個探究任務限制了起始角度，考查學生是否會應用轉向模塊。第四個探究任務圍繞轉向角度與多邊形邊數的關系設置。第五個探究任務超越了前幾個探究任務所引出的規律，提供給基礎好的學生選做，實現分層教學。

表2 探究案

表3 探究過程示例

探究有三法：一為問題主線，圍繞展示顯現的學情，結合教學主問題，廣拓深挖、舉一反三，不離其宗。二是學習主動，教育的魅力在于喚醒、鼓舞，調動學生，利用學生，解放學生，尊重學生、包容錯誤、鼓勵創新。三是活動主軸，教學活動的層層推進，教學問題的抽絲剝繭，才有學生的興味盎然和豁然開朗。本教學案例中以前兩個探究法為主。圍繞“直行”“轉向”兩個模塊設置了4個必做探究問題和一個選做探究問題，由易到難，逐步深入。每個探究問題都是由學生自己先思考、尋找解決方案后，教師根據情況進行點撥，引導學生在解決問題過程中發現規律、舉一反三。學生再通過獨立思考，交流討論得出結論。并及時分享學生探究成果，鼓勵學生相互評價、創新實踐。以第一個探究活動為例展示教學過程，如表3所示。

3.3 “鞏固——評價”階段

如表4所示，本課例的鞏固環節以梳理知識要點的方式，讓學生加深對本節課重點的把握。并設置了一個目標分層的思考練習(每一個圖形均體現至少一個知識要點)，促進知識遷移。關于評價，在機器人教學中，有些內容實操性比較強，主要培養學生分析問題、思考問題、動手操作能力等隱性知識，其評價難以在有限的時間內通過簡單的問答形式來完成，因此要注重過程性評價，即評價貫穿于整堂課：預習評價強調實效，展示評價強調精彩，探究評價強調靜思，發現評價強調延伸，訓練評價強調當堂[5]。另一方面，評價形式多元化，自評與互評、師評與生評結合，多渠道貫通，多管齊下。每一個探究活動中都穿插了學生作品展示與互評，在鞏固案中，思考任務為學生自評提供了參考，這比單純的自評表更明確具體。

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課后，教師根據課前以及課堂的使用情況進行反思、記錄，再進一步修正完善導學案。并根據各班情況調整教學過程和難度，因班施教。

該教學模式不管是在預習階段還是探究、評價階段，都以學生為主體，教師扮演著管理者、指導者的角色。

1)重視預習，一些易懂的知識點由學生自學，老師適當點撥，引導學生在自學的基礎上帶著任務和問題進入課堂。

2)精心設置探究活動，由淺入深，融會貫通。這是設置導學案中最需要花精力的部分，也是教學過程中的主體部分。這一階段大部分的時間都留給學生，學生在分析問題、解決問題的過程中，攻克教學重點和難點，教師引導學生總結、發現規律、方法等。使學生在應用、鞏固顯性知識的同時，獲得隱性知識和能力的提升。

3)鞏固、評價同時進行，在鞏固的過程中完成評價，評價過程中實現鞏固。在課堂40分鐘內，盡量放手讓學生自己去學、去探究，教師指引其朝指定的方向前進，并不斷提高學習效率和效果。

4 結語

機器人教育起步較晚，引入課堂教學更是近幾年的事情，因此對于機器人課堂教學，教師們沒有相關的教學經驗可借鑒，只有從其他比較成熟的學科引入教學方法和模式。本研究是根據筆者所在學校的情況進行的教學探究，有一定的局限性，也難免存在一些不足，但所思所想來源于一名一線教師的教學實踐，能為機器人課堂教學研究提供案例素材。我國中小學機器人教學的理論和實踐探究和完善，還需要教育政府、中小學學校、機器人廠商、科研學者、一線教師等的協作與努力。

[1]張國平,張劍平.我國基礎教育中機器人教育的現狀與對策研究[J].現代教育技術,2008(5):92-94.

[2]彭紹東.論機器人教育[J].電化教育研究,2002(6):3-7.

[3]張振堂.中學智能機器人教育的校本課程建設研究[D].蘭州:西北師范大學,2006.

[4]李仙蕊.中小學機器人教育模式之構建:基于項目學習的研究[D].上海:華東師范大學,2008.

[5]高效課堂 個性成長:官田學校“三案·三段高效課堂教學模式”的建構與探索[EB/OL].http://zt.baoan.edu.cn/zt/kg/content.aspx?newsId=437737