淺談新課程下簡易機(jī)器人制作三維目標(biāo)的實(shí)施

何衛(wèi)軍

摘 要：文章結(jié)合大量教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容具有概括性、綜合性，指導(dǎo)意義強(qiáng)的特點(diǎn)，提出適合中學(xué)簡易機(jī)器人制作課堂教學(xué)的具體三維目標(biāo)及實(shí)施建議：知識(shí)與技能，要激發(fā)學(xué)生興趣，貼近現(xiàn)實(shí)生活;過程與方法，應(yīng)優(yōu)化課堂，因“材”施教，循序漸進(jìn);情感態(tài)度與價(jià)值觀，要注重培養(yǎng)“合理”創(chuàng)新，關(guān)注個(gè)性發(fā)展。三維目標(biāo)相輔相成、互為融合，期望能更好地指導(dǎo)教學(xué)工作。

關(guān)鍵詞：簡易機(jī)器人制作;三維目標(biāo);實(shí)施

中圖分類號(hào)：G434 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1673-8454（2015）04-0046-03

高中通用技術(shù)課以提高學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)為主旨，促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性地發(fā)展，充分凸顯新課改對(duì)素質(zhì)教育的要求。簡易機(jī)器人制作為學(xué)生提供了更為豐富、更為多樣的技術(shù)實(shí)踐機(jī)會(huì)，拓展了學(xué)生的技術(shù)經(jīng)歷，提高了學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力，受到各方面的高度重視。各地區(qū)各學(xué)校紛紛投入大量人力、物力、財(cái)力建設(shè)簡易機(jī)器人制作實(shí)驗(yàn)室，配置信息化實(shí)驗(yàn)教具和實(shí)驗(yàn)器材。

對(duì)比“硬件”環(huán)境的優(yōu)越，在“軟件”教學(xué)設(shè)計(jì)方面還需要教師大膽摸索，特別是針對(duì)普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的總體三維目標(biāo)——知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀，如何具體細(xì)化到“簡易機(jī)器人制作”選修模塊？如何提出適應(yīng)本課程的具體三維目標(biāo)？怎樣實(shí)施落實(shí)好三維目標(biāo)？需要認(rèn)真研究，并在教學(xué)實(shí)踐中檢驗(yàn)再提煉，從而更好地指導(dǎo)教學(xué)工作。

一、正確理解三維目標(biāo)

三維目標(biāo)的理念已提出了較多年，知識(shí)與技能解決的是“學(xué)什么”的問題，過程與方法解決的是“怎樣學(xué)”的問題，情感態(tài)度與價(jià)值觀解決的是“通過學(xué)習(xí)對(duì)世界觀、人生觀、價(jià)值觀再提高”的問題。三者相互融合、相輔相成的關(guān)系早已深入人心。

在簡易機(jī)器人制作課程教學(xué)中，由于傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)模式過于側(cè)重理論知識(shí)的教育，而現(xiàn)代教學(xué)方式則多強(qiáng)調(diào)技能方面的培養(yǎng)，所以在教學(xué)實(shí)施中教師往往忽視了理論知識(shí)學(xué)習(xí)與動(dòng)手技能培養(yǎng)的同等重要性，由一個(gè)極端滑入另一個(gè)極端。因此，正確理解三維目標(biāo)對(duì)本課程教學(xué)活動(dòng)十分必要，要以“知識(shí)與技能”為根本，滲透情感態(tài)度與價(jià)值觀，并充分體現(xiàn)在過程和方法中。

二、三維目標(biāo)的確定

按照已有普通高中通用技術(shù)課選修——簡易機(jī)器人制作的課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生應(yīng)該知道單片機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)的基本知識(shí)，能設(shè)計(jì)與制作由單片機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械等組成的簡易自動(dòng)控制機(jī)器或簡單的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這些內(nèi)容具有概括性、綜合性，指導(dǎo)意義很強(qiáng)。具體實(shí)施還需因地制宜、因材施教。

結(jié)合當(dāng)前學(xué)校的教學(xué)條件及學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，筆者設(shè)計(jì)了如下教學(xué)內(nèi)容：單片機(jī)的接口、工程創(chuàng)新模塊套件（機(jī)械傳動(dòng)）、VJC程序設(shè)計(jì)、常用傳感器的使用、自動(dòng)控制基本思路。讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)上面這些基本知識(shí)，掌握基本的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，能夠按照給出的題目結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出完整的自動(dòng)控制機(jī)器。

由此經(jīng)過細(xì)化，制定了具體的簡易機(jī)器人制作三維目標(biāo)：

知識(shí)技能目標(biāo)：了解簡易機(jī)器人基本組成;初步嘗試設(shè)計(jì)、制作簡易機(jī)器人項(xiàng)目，并完成安裝調(diào)試;了解自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程。

過程方法目標(biāo)：利用演示法、探究法，激發(fā)學(xué)生求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行適度創(chuàng)新;通過講授法、練習(xí)法指導(dǎo)學(xué)生具有初步的參與技術(shù)活動(dòng)的能力和使用技術(shù)及其產(chǎn)品的能力;最后引導(dǎo)學(xué)生以小組互助的形式，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)試驗(yàn)思想及獲得終身學(xué)習(xí)能力。

情感態(tài)度目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生熱愛技術(shù)、評(píng)價(jià)選擇技術(shù)、使用技術(shù)的意識(shí);培養(yǎng)學(xué)生良好的邏輯思維能力、實(shí)踐能力及團(tuán)隊(duì)合作能力，提高技術(shù)素養(yǎng);激發(fā)學(xué)生善于思考、注意觀察生活，勇于實(shí)踐的熱情，促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性的發(fā)展。

三、教學(xué)實(shí)踐中三維目標(biāo)的實(shí)施

1.知識(shí)與技能：激發(fā)學(xué)生興趣，貼近現(xiàn)實(shí)生活

對(duì)學(xué)生而言“興趣是最好的老師”，激發(fā)學(xué)生興趣，能使學(xué)生的注意力高度集中。在《走進(jìn)機(jī)器人的世界》一章，教材內(nèi)容不可謂不圖文并茂，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)卻往往提不起精神。這是因?yàn)樽鳛橐婚T正在飛速發(fā)展的獨(dú)立學(xué)科，最新機(jī)器人發(fā)展的新聞被大量報(bào)道，學(xué)生早已了然于心。因此要求教師必須利用網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)時(shí)更新相關(guān)案例。

例如在學(xué)習(xí)機(jī)器人分類內(nèi)容時(shí)，可向?qū)W生展示X-47B無人機(jī)（軍用機(jī)器人）、“達(dá)芬奇”手術(shù)機(jī)器人（醫(yī)用機(jī)器人）、“好奇號(hào)”火星探測器（空間機(jī)器人）、阿西莫（仿人機(jī)器人）等相關(guān)視頻、圖片，使得學(xué)生的視野一下子開闊了，喚醒了學(xué)生的求知欲，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。

創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)情境，純理論學(xué)習(xí)的內(nèi)容不宜設(shè)置過多，但有時(shí)看似枯燥的理論知識(shí)又是關(guān)鍵點(diǎn)，如何化解這方面的矛盾？

筆者認(rèn)為知識(shí)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)盡量貼近現(xiàn)實(shí)生活。例如光敏傳感器知識(shí)的學(xué)習(xí)，書本介紹細(xì)致乏味，教師可通過設(shè)置“自動(dòng)門”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生親自動(dòng)手制作一個(gè)縮小的自動(dòng)門模型，與現(xiàn)實(shí)生活中利用光線感應(yīng)人進(jìn)出的自動(dòng)門一致，學(xué)生在做中學(xué)，光敏傳感器的知識(shí)自然被學(xué)生熟知并掌握。

2.過程與方法：優(yōu)化課堂，因“材”施教，循序漸進(jìn)

課堂教學(xué)，學(xué)生是主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引路人。當(dāng)學(xué)生探究的火把被點(diǎn)燃后，教師就應(yīng)當(dāng)隨時(shí)關(guān)注信息的交流與反饋，關(guān)注學(xué)生參與的廣度、深度與實(shí)際效果;關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)、學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)態(tài)度的養(yǎng)成，注重學(xué)習(xí)的探究過程，努力使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的好方法。

具體實(shí)際教學(xué)中，在做好學(xué)情分析的基礎(chǔ)上，簡易機(jī)器人制作課堂宜采用分組教學(xué)法，教師應(yīng)結(jié)合配置的實(shí)驗(yàn)器材開展教學(xué)，難度設(shè)置循序漸進(jìn)。

（1）分組教學(xué)，角色扮演

將學(xué)生3-5人一組，分成若干組。設(shè)置三種角色：項(xiàng)目協(xié)調(diào)人1人、軟件工程師1-2人、硬件工程師1-2人。軟件工程師負(fù)責(zé)程序設(shè)計(jì);硬件工程師負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)搭接;項(xiàng)目協(xié)調(diào)人負(fù)責(zé)軟件、硬件工作的對(duì)接，既要懂硬件，又要會(huì)軟件，是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總負(fù)責(zé)人，還要負(fù)責(zé)撰寫技術(shù)試驗(yàn)報(bào)告書。每變換一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生所扮演的角色就須輪換一次。完成全部課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)保證每名學(xué)生都可以扮演三種不同的角色，體驗(yàn)不同角色的學(xué)習(xí)樂趣。

這種學(xué)習(xí)形式，模擬了現(xiàn)實(shí)生活中工程項(xiàng)目的開發(fā)模式，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的相互促進(jìn)、溝通交流、團(tuán)結(jié)協(xié)作。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

除了教材列舉的實(shí)驗(yàn)器材外，當(dāng)前大部分學(xué)校普遍采用上海×××公司、南京××公司生產(chǎn)的簡易機(jī)器人套件。由于中學(xué)生個(gè)體心智存在一定的差異，不宜采用競賽版機(jī)器人實(shí)驗(yàn)器材開展廣泛教學(xué)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置應(yīng)盡量貼近生活。以上海×××機(jī)器人為例，可以采用序列燈、磁碼門鎖、路障、自動(dòng)門、復(fù)印機(jī)等日常生活常見的自動(dòng)化機(jī)器讓學(xué)生制作。既合理安排了學(xué)習(xí)梯度，又培養(yǎng)了學(xué)生注意觀察生活，探究原理的技術(shù)意識(shí)。簡易機(jī)器人的硬件、軟件學(xué)習(xí)應(yīng)由淺入深、循序漸進(jìn)。

簡易機(jī)器人制作教學(xué)過程遵循先硬件后軟件的流程。實(shí)踐中需進(jìn)一步細(xì)化，在硬件學(xué)習(xí)中，先發(fā)給學(xué)生硬件搭接技術(shù)圖和成品彩頁，待學(xué)生研究掌握硬件搭接后，從第二個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開始，只給成品彩頁，不發(fā)結(jié)構(gòu)搭接技術(shù)圖，逐步養(yǎng)成學(xué)生“照貓畫虎”、“舉一反三”的能力。

在軟件學(xué)習(xí)方面，程序設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來說是一大難點(diǎn)，從程序設(shè)計(jì)的引入開始就需要及時(shí)消除學(xué)生的畏難情緒，明確學(xué)習(xí)本課程的程序設(shè)計(jì)，主要是掌握編程思想、流程，不需要掌握程序源代碼，因此采用模塊化的編程方式，會(huì)畫程序流程圖就可以編程了。由于學(xué)生在數(shù)學(xué)階段普遍學(xué)過流程圖，所以從心態(tài)上放松了，后面的學(xué)習(xí)才能有效推進(jìn)。以筆者教學(xué)實(shí)踐為例，引入程序設(shè)計(jì)的方法如表1。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：注重培養(yǎng)“合理”創(chuàng)新，關(guān)注個(gè)性發(fā)展

中學(xué)生思維活躍，想法“新、奇、特”，教師應(yīng)當(dāng)特別注意合理引導(dǎo)。在學(xué)期末，可以安排自由創(chuàng)意項(xiàng)目，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)自主制作創(chuàng)意作品。

硬件搭接是學(xué)生最愛“出彩”的地方，往往一個(gè)作品硬件部分需要大量的額外用料，制作效果也很“壯觀”，但功能實(shí)現(xiàn)卻很少，因此教師必須提示學(xué)生硬件結(jié)構(gòu)上應(yīng)先滿足設(shè)計(jì)功能，然后才是美觀、新穎等。要求學(xué)生在創(chuàng)意項(xiàng)目上事先做好“工程預(yù)算書”，確定實(shí)現(xiàn)功能、設(shè)計(jì)思想和執(zhí)行順序，再開始動(dòng)手操作。

學(xué)生容易忽視的往往是軟件部分的創(chuàng)新。其實(shí)學(xué)生的程序設(shè)計(jì)思路經(jīng)常與教師不一致，寫出的程序自然不一樣，但卻能實(shí)現(xiàn)功能要求，這類由學(xué)生編寫的程序往往執(zhí)行效率不高。教師不能一味否定，在此環(huán)節(jié)務(wù)必鼓勵(lì)稱贊學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，可以適當(dāng)幫助學(xué)生分析提示改進(jìn)程序，絕不能越俎代庖，更不能囫圇吞棗。以筆者的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，那些平時(shí)在班里學(xué)習(xí)成績一般、甚至很差的學(xué)生，在編程的思路上新穎獨(dú)特、獨(dú)具匠心的卻不在少數(shù)，課程發(fā)掘潛能的作用明顯顯現(xiàn)。

為此，應(yīng)設(shè)置學(xué)生走上講臺(tái)展示作品這個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)。讓學(xué)生將創(chuàng)意作品以小組的形式在全班同學(xué)及他們的班主任面前進(jìn)行展示，使班主任參與進(jìn)課堂，為學(xué)生創(chuàng)造與其班主任、同學(xué)之間互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)。實(shí)踐中，許多學(xué)生反饋在班主任面前樹立了自信，為其今后的學(xué)習(xí)建立了信心。班主任也從這個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)了許多學(xué)生身上的閃光點(diǎn)。

總之，三維目標(biāo)是一個(gè)不可分割的整體，在簡易機(jī)器人制作教學(xué)中應(yīng)注意相互融合與協(xié)調(diào)。只有這樣，才能針對(duì)新課程三維目標(biāo)實(shí)施過程中遇到的新問題，找到新方法，才能培養(yǎng)出更多的創(chuàng)新型人才。

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（編輯：李曉萍）