導學式機器人微課程的創作與應用

葉建勝

幾年以來，我們從機器人實驗室入手，嘗試將機器人課程校本化。根據校本課程和學生需求，我們創作了一系列“導學式機器人微課程”，引導學生自主探究學習機器人知識，積極參與機器人項目活動，在教學實踐中總結了導學式機器人微課程的創作流程及其在教學中的應用策略。

● 導學式機器人微課程的設計思路

機器人校本課程的實施初步解決了學生的學習愿望，那么如何讓有興趣、有能力的學生能夠根據自己的需要進行個性化學習呢？微課的出現讓人眼前一亮，圍繞校本課程的主題內容和學生提出來的具體問題，我們陸續開發創作了一系列機器人微課，并配上相關的練習和輔助材料，引導學生在課內或課外自主地學習機器人知識，參與機器人項目活動，我們將之稱為“導學式機器人微課程”。

導學式機器人微課程的宗旨是“以生為本、以導為形、以學為意”，在機器人校本課程體系的基礎上，從課時教學目標出發，設計生動有趣的情境任務;引導學生針對任務開展分析;借助學習任務單開展獨立自主的機器人相關知識學習;通過微視頻的講解示范解決學習重難點，控制學習活動流程;使用課程配套練習進行學習效果的檢測。從而將“任務—分析—學習—操作—反饋”等一系列教學活動有機結合起來，形成一個前后銜接的學習單元。導學式機器人微課程重在“導學”，引導學生自主探究學習，引導學生個性化創作，引導學生發現問題、分析問題、尋求解決問題的最佳方案。

根據小學生的年齡特點，每個導學式機器人微課程的時間一般控制在3～8分鐘之間，每一個微課的學習目標要短小精悍、具體明確，呈現方式要生動多樣，能夠吸引學生觀看。例如，創作認識傳感器的微課就應明確指出要認識哪類傳感器，是超聲波還是紅外，還要考慮是否需要介紹傳感器工作原理，是否要揭示此類傳感器在生活中的應用，是否要涉及傳感器條件的編程技巧等，據此安排相關的內容，以利于目標的達成與教學效果的檢測。

● 導學式機器人微課程的內容結構

“微”而不小是所有精品微課程的共同特征，在創作導學式機器人微課程時，應注重培養小學生在機器人項目活動過程中掌握利用信息技術解決問題的思想和方法，鼓勵學生將所學的機器人相關知識積極應用到學習、生活以及技術革新等實踐活動中。導學式機器人微課程的內容應遵循小學生的年齡特點與學習習慣，每個微課中一般都包括情境任務、問題分析、實例應用、拓展練習、歸納總結五個環節，分別從導入、導思、導做、導練、導悟五個方面引導學生自主學習。

1.情境任務：導入

為該課知識點設計對應的情境與任務，采用任務驅動教學法，為學生提供體驗實踐的情境和感悟問題的情境，圍繞任務展開機器人學習，提升了學習興趣，同時也方便任務的完成效果檢驗和總結學習過程。

2.問題分析：導思

此環節是微課的重點，是利用已有知識系統，學習新知識，綜合解決問題的關鍵點。在機器人微課中，需要在此環節將具體實際問題轉化為邏輯問題，將操作順序轉化為流程圖方便學生理解，為之后的實際操作奠定理論基礎。

3.實例應用：導做

為學習者展示問題的解決過程。在機器人微課中，此環節可能包含機器人結構構建、編寫程序、調試修改過程、機器人運行效果等部分中的一個或幾個。

4.擴展練習：導練

針對某些知識點，為學生提供相關的練習，方便學生對學習成果和所完成的任務進行自我檢驗與評價。

5.歸納總結：導悟

通過課堂小結將新舊知識點進行串聯，形成單元知識體系，為學習者將課時知識轉化為內在能力提供基礎。教師也可以提出知識點在實際生活中的應用形式與方法，擴展知識面，真正體現機器人課程知識價值。

● 《小小郵遞員》機器人微課實例

《小小郵遞員》是我校機器人校本課程第二單元的第一課，是學生接觸實物機器人后，完成了基礎輪式機器人搭建前提下的第一次控制機器人的實踐應用活動。在這個單元的學習中，學生將通過動手操作逐步感悟如何通過程序來控制機器人的移動與動作，感受機器人項目的活動流程，練習通過畫流程圖的方法學會編寫簡單的程序。

在為本課創作的微課中，以機器人送信為情境引出任務，建立機器人項目與生活實際的聯系，引導學生分析問題后得到“讓機器人移動實際就是控制機器人馬達運動的功率與持續時間”這個結論，再畫出這一過程的流程圖，通過具體實例引導學生經歷機器人項目的基本過程。隨后，在微課中為學生提供相關的練習，對其知識的掌握情況進行檢驗。最后，通過歸納總結引導學生對知識點進行內化吸收，感悟機器人移動的控制與機器人項目的活動流程。

通過導學式微課，引導學生一步一步地經歷接受任務、分析問題、實踐操作、鞏固練習、總結提升的過程，從中體驗機器人項目的學習過程，感受機器人的知識在生產生活中的具體應用，達到學以致用、拓展提升的目的。

● 導學式機器人微課程的創作要點

創作導學式機器人微課程，教師除了要把握好整體設計思路，統一規劃、精選內容之外，還要考慮教學載體、發布平臺、制作方式和配套資源等因素。

1.教學載體的選擇要適當

（1）實體機器人VS虛擬機器人。實體機器人直觀可見，學生在機器人的搭建、編程、調試、運行過程中，更能真切地體驗到成功，在微課中應該盡量選擇具有代表性的機器人類型。虛擬機器人不受硬件設備和時空的限制，較易面向全體學生開展教學，教師可以適當引入到微課程中，幫助學生了解一些基本流程與編程原理。

（2）輪式機器人VS人形機器人VS其他。輪式機器人能較好地反映出機器人對執行模塊的控制，能勝任絕大多數教學任務。人形機器人的結構、運動方式、編程方法較為復雜，對硬件要求很高，一般不引入小學教學中。其他機器人主要指專項機械結構，如機械手等，可按需選用。

在機器人教學和微課程的創作中，應綜合考慮各種機器人的優缺點，取長補短，才能制作出受益面更廣的高質量的微課程。

2.發布平臺的形式要多樣

機器人微課也是一種支持學生翻轉學習、混合學習、移動學習、碎片化學習的資源，因而在網絡中才能發揮最大的作用。為了便于學習單等配套材料的發布，一般建議使用支持PC端和移動端的流媒體學習平臺進行發布，既方便了發布者與學習者，又便于學習者之間的多方交互，如能結合微信平臺，則更能讓這些資源如虎添翼。

3.配套資源的準備要充分

為發揮微課程資源的最大效用，教師除了制作相關的教學視頻外，還應該為其提供配套資源，如使用說明、教案、練習等。使用說明要指明該課的實際教學環境、適用對象等，尤其是微課中某些留白、停頓等對學生的操作指導，以方便學生的學習;教案是讓學生在程序下載后對照知識點進行鞏固;練習是為了讓學生自我檢測。

4.制作方式的配合要技巧

基于機器人項目活動的特殊性和綜合性，一般機器人微課都需要將錄屏式和錄像式相結合。部分為了將難點解釋得更直觀與清晰，也可能用到軟件式。教師在制作時應注意畫面簡潔，重點突出關鍵詞。而在用錄像呈現機器人運行狀態時，要注意鏡頭對關鍵點的捕捉。整個微課要指向明確、邏輯性強。

● 導學式機器人微課程的應用策略

1.課堂教學中的分層學習

鑒于機器人項目活動的實踐操作性，學生的知識基礎與操作經驗差異較大，因此，我們開發了《走進機器人》系列導學式微課程并在課堂教學中應用。基礎薄弱的學生跟著視頻完成基本任務，學習能力較強的學生通過配套練習來達到提高與鞏固，分層學習，各有所得。

2.社團活動中的興趣學習

社團活動的主要目的是讓學生的興趣有所發展，因此，可以利用機器人微課程內容的廣泛性，讓學生對機器人項目的各類相關信息進行涉獵，拓展學生的知識面，提高學生對機器人項目的興趣。例如，《校本機器人》微課程就是從我校的機器人課堂教學出發做一定的知識延伸，滿足了不同層次學生的需求。

3.競賽準備中的拓展學習

機器人競賽活動形式多樣、項目各異，在一個活動中也經常各有分工。無論是搭建、編程，還是機器人任務的規劃設計，都應該由學生根據自己的拓展方向有針對性地進行選擇學習。例如，在《機器人競賽項目》微課程中，我們發布了2012～2014年間FLL項目的所有方案與設計思路、相應的程序與項目技巧，受到了校內外機器人愛好者的極大歡迎。

4.課余時間的個性化學習

機器人項目學習種類繁多，學生課余時間學習遇到的問題五花八門，頗具個性。教師通過收集這些信息，制作出更有針對性的微課程。《蘿卜圈虛擬機器人》系列課程是我校推薦學生在校外開展的個性化機器人學習項目，至今已針對學生在《汽車總動員》項目中提出的11個問題制作了微課程，為學生的個性化學習提供了有力的保障。

導學式機器人微課程拓展了機器人學習的外沿，解決了機器人教學對時間的限制，使得教與學從課本延續到課外、從學校延伸到家庭。教師利用導學式機器人微課程引導學生建構知識、分析問題、自我檢測，激發了學生對機器人項目的學習興趣，提高了學生的個性化學習能力，讓學生真正體驗到了機器人項目學習的樂趣，初步實現了教學的翻轉。導學式機器人微課程也觸發了我們對導學式微課程的進一步探索與實踐，創作出主題豐富的導學式機器人微課程，給學生提供更多更好的學習資源。