基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)研究和實踐

楊 松 謝榮橋

（1.南昌市灣里區(qū)職工學(xué)校，江西 南昌330004；2.安福中學(xué)，江西 安福343200）

基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)教學(xué)研究和實踐

楊 松1謝榮橋2

（1.南昌市灣里區(qū)職工學(xué)校，江西 南昌330004；2.安福中學(xué)，江西 安福343200）

針對中學(xué)的學(xué)生本身基礎(chǔ)就差，傳統(tǒng)教學(xué)中教師往往直接進入教學(xué)環(huán)節(jié)，告訴學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)，當遇到學(xué)習(xí)困難時，會望而止步，厭惡學(xué)習(xí)的情況。開展了基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)方法的實踐，能夠更好的利用計算思維方法進行協(xié)作學(xué)習(xí)，拓展所學(xué)的知識，并驗證了基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)方法是一種能有效提高學(xué)生計算思維能力的教學(xué)方法。

計算思維；協(xié)作學(xué)習(xí)；教學(xué)實踐；機器人

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，計算思維已被許多高校逐步引入到教學(xué)與培訓(xùn)中，在中小學(xué)信息技術(shù)課程中對計算思維在教育領(lǐng)域的研究還在探索階段。我們開展了基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)的研究，研究中學(xué)教師如何在具體的課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生采用計算思維系列方法解決問題的能力；在培訓(xùn)中采用一種以小組活動為主體的協(xié)作學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者思維能力，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力。

《人工智能與機器人》是中學(xué)信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容之一，如何結(jié)合計算思維特征及學(xué)生的認知情況，成立基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)小組，將機器人避障的程序設(shè)計任務(wù)轉(zhuǎn)化成更為直觀形象的方式。《避障機器人》的教學(xué)設(shè)計實踐證明，這樣的教學(xué)方法不僅能提高學(xué)生計算思維能力，更能體會到團隊協(xié)作學(xué)習(xí)的好處，通過協(xié)作學(xué)習(xí)小組共同努力，完成搭建機器人和程序編寫的能力，實現(xiàn)自己的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，這充分的滿足了新課改對學(xué)習(xí)者科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的需求，也充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用。

1 教學(xué)目標

知識與技能目標：通過了解機器人中各傳感器的功能，學(xué)會應(yīng)用紅外避障傳感器編寫程序，從而來提高學(xué)生解析問題的能力。

過程與方法目標：將機器人如何躲避障礙這一實際問題與生活中的盲人密切聯(lián)系，通過協(xié)作學(xué)習(xí)小組共同思考解決的途徑和步驟，通過搭建機器人和程序編寫的完整過程，理解機器人避障的算法，實現(xiàn)機器人避障的任務(wù)。

價值觀目標：通過搭建機器人和機器人避障的實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生對機器人特別是對信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，充分滿足新課改對提高學(xué)生實踐動手能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。

2 教學(xué)設(shè)計

《避障機器人》的教學(xué)設(shè)計中，無論是《避障機器人》的課程導(dǎo)入，劃分協(xié)作學(xué)習(xí)小組和課堂教學(xué)的實施，都按照計算思維和協(xié)作學(xué)習(xí)方法的要求來進行。搭建機器人的教學(xué)過程緊密聯(lián)系生活，就是計算思維的過程；機器人避障的程序設(shè)計過程就是通過協(xié)作學(xué)習(xí)小組，共同將問題轉(zhuǎn)化成更為直觀形象的方式來完成。從而極大的提高了協(xié)作小組學(xué)習(xí)的主動性，在教學(xué)過程中不僅能提高學(xué)習(xí)個體合作溝通技能，更能提高學(xué)習(xí)者計算思維能力，使學(xué)習(xí)者學(xué)會運用計算思維方法實現(xiàn)教學(xué)目標。

2.1 課程的導(dǎo)入

通過剖析問題與現(xiàn)實生活中的聯(lián)系，抓住學(xué)生的注意力，找出能引發(fā)學(xué)生感興趣的更貼近學(xué)生對現(xiàn)實生活的了解情況，提出激發(fā)學(xué)生計算思維的問題。

《避障機器人》的課程導(dǎo)入：

我們自己遇到汽車、樹木、欄桿等許多障礙，通過自己的眼睛能夠躲避，而對于盲人呢？怎樣可以幫助他們躲避障礙物呢？可不可以制作一個機器人來幫助盲人躲避障礙物呢？

這里的導(dǎo)入貼近學(xué)生平時的所見，用計算思維的方法把一個在學(xué)習(xí)中比較困難的問題，用一個直觀形象的貼近生活且具有趣味性的方法來解決。區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)中教師一開始就進入教學(xué)環(huán)節(jié)，不管學(xué)生動不動腦筋，接受得了還是接受不了，滿堂灌給學(xué)生學(xué)習(xí)知識。因為中學(xué)的學(xué)生本身基礎(chǔ)就差，當遇到學(xué)習(xí)困難時，這樣的結(jié)果是使大部分學(xué)生不但不會聯(lián)想如何把所學(xué)的信息技術(shù)知識運用到實際生活中，而且會望而止步，厭惡學(xué)習(xí)。在導(dǎo)入新課的過程中，教師以計算思維的思想將相對困難的知識點轉(zhuǎn)化成學(xué)生易于接受的問題，教學(xué)效果得到了提升。

2.2 劃分協(xié)作學(xué)習(xí)小組

在學(xué)習(xí)“避障機器人的制作”時，教師根據(jù)教學(xué)任務(wù)和學(xué)生之間在配合、信息方面的協(xié)調(diào)等情況，采用計算思維的預(yù)置方法，根據(jù)學(xué)生人數(shù)的多少及教學(xué)內(nèi)容，確定劃分成六個小組，每個小組5人，其中3人負責(zé)機器人程序的設(shè)計，2人負責(zé)機器人的搭建，促使每個學(xué)生都能融入到課堂中，不會產(chǎn)生過去傳統(tǒng)教育劃分不合理，有部分學(xué)生偷懶，不參與小組學(xué)習(xí)的情況。一方面強調(diào)小組成員間的合作互助，另一方面致力于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者合作學(xué)習(xí)能力，從而提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。

2.3 實施教學(xué)任務(wù)

教師在良好的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境下，運用計算思維的方法來分解復(fù)雜任務(wù)。通過我們自己和機器人聯(lián)想，在協(xié)作小組，互相補充，這樣在學(xué)習(xí)機器人過程中更容易理解各部件的聯(lián)系，可以逐步理解并掌握機器人中紅外傳感器、微電腦、高速電機等部件的功能和作用。學(xué)生也能在學(xué)習(xí)中觸類旁通，以后也能夠靈活運用所學(xué)的知識解決該類問題，鍛煉學(xué)生分析問題、思考問題的能力。

2.4 指導(dǎo)協(xié)作小組學(xué)習(xí)

避障機器人制作的難點一是如何知道前方有障礙物，二是知道有障礙物要轉(zhuǎn)向走開，教師就可以根據(jù)這兩點對協(xié)作小組進行機器人控制程序指導(dǎo)。

如同我們?nèi)送ㄟ^眼睛來知道有障礙物一樣，機器人看到障礙物，也需要一個眼睛，指導(dǎo)學(xué)生在程序中需要添加紅外避障傳感器模塊，這就解決了第一個問題。下一個問題，有障礙要轉(zhuǎn)向，那么沒有障礙呢？又有兩種情形，引導(dǎo)學(xué)生采用計算思維中分解方法來解決問題。

學(xué)生在協(xié)作學(xué)習(xí)小組中共同思考、相互補充，避免了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程中依賴老師被動接受知識的情況，并掌握了計算思維中分解問題的方法，遇到類似問題時就會聯(lián)想到用此類辦法去解決問題。在此過程中，教學(xué)效果與學(xué)習(xí)效果均得到提升。

3 小結(jié)

筆者從事信息技術(shù)教育教學(xué)工作中，把計算思維方法融入到目前已成熟的教學(xué)和學(xué)習(xí)方法中，開展了基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)的研究，研究中學(xué)教師如何在具體的課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生采用計算思維系列方法解決問題的能力；在培訓(xùn)中采用一種以小組活動為主體的協(xié)作學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者思維能力，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力。通過這樣的教育和學(xué)習(xí)方式，協(xié)作小組能夠更好的利用計算思維方法進行協(xié)作學(xué)習(xí)，拓展所學(xué)的知識，并驗證了基于計算思維的協(xié)作學(xué)習(xí)方法是一種能有效提高學(xué)生計算思維能力的教學(xué)方法。

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［責(zé)任編輯：朱麗娜］