教育機器人以項目促進個性化創意教學方法的探究

蘆惠君 趙會芳

摘 ?要：智能技術的發展推動著教育機器人技術的高速發展，機器人教育已經成為中小學課堂教學的內容之一。然而，培養中小學生綜合應用所學知識去解決問題，以及處理教學實踐中遇到的問題等都是值得深入探討的問題。本文探討了項目促進個性化創意教學實踐問題，分析了該教學方法的效果并提出相應的教學建議，以期推動中小學機器人教育的推廣及發展。

關鍵詞：教育機器人 ?項目式 ?個性化創意教學

中圖分類號：G622 ? ? ? ? 文獻標識碼：C ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-1578（2020）03-0189-01

智能技術的高速發展使教育機器人及機器人教育成走入中小學課堂成為一種必然。教育機器人為課堂教學提供了新的教學載體，其能夠將創新教育、素質教育同前沿研究有機結合，而教育機器人自然也具有較強的趣味性、實踐性、綜合性和探究性，極易吸引學生的積極參與。同時，機器人技術的不斷發展對我國未來發展具有重要作用，而中小學生作為國家的未來，開拓其視野，使其盡早接觸機器人的相關知識，能夠進一步激發其探討及學習熱情。機器人教育是新的教育范式，教育機器人能夠有效提高學生的學習激情和興趣，可有效培養其實踐能力、動手能力，對學生的計算機思維具有重要意義。本文以項目式教學理念及方法來探討機器人教學，以使中小學生通過自身實踐，綜合利用跨學科知識去探討問題和解決問題。

1 ? 教育機器人項目式教學模式設計

1.1 構建項目式學習模式

項目式學習是基于情境化學習理論的一種模式，學生能夠應用動手操作及知識等方式掌握和學習知識，從而加深其對知識材料的理解，注重其合作學習及積極建構能力的培養。該學習模式強調以情境問題驅動任務，將要學習的知識內容通過一個集多個項目活動進行整合學習，使其能在項目完成的過程中學習到新內容，從而獲取全面跨學科的知識，并利用此項目活動培養學生的時間能力及解決問題的能力。

機器人教學主要有創造交互性模式、交互趣味性模式、實驗模擬教學及科學探究教學等模式，其中實驗模擬模式的教學目標側重于掌握基礎知識，趣味交互模式則是應用同基礎并重，科學探究模式側重于基礎知識的掌握，創造性教學模式則為創新實踐及知識的應用[1]。本文結合項目式教學特點及學生的基本需求、特征選擇趣味交互式和科學探究兩種模式，將基礎知識的掌握及應用等作為教學目標。教學機器人編程功能強，操作簡單，在此教學模式中，通過情境創設、問題的確定、提出假設及推斷問題能否解決、完成項目、假設驗證及評價總結等環節構成，以培養中小學生的創新能力、綜合應用知識及解決問題的能力為教學目標。在此教學過程中，教師應明確學生學到了什么知識，使其能夠對實踐過程中的問題進行梳理，思考如何解決此問題及解決此問題后有什么收獲等。

1.2 實施項目式教學

在此項目式教學模式中，教師首先應創設情景，情景應接近真實世界，并讓學生明確此情境中待解決的項目，以激發學生的學習興趣和發現所要解決的項目問題。其次，教師應啟發和引導學生去發現問題，引導其完成并掌握項目需要的知識，反復強調由情境中抽象出來的問題，引導學生聚焦問題并給出解決問題的假設，鼓勵學生多思考，通過自己掌握的跨學科知識及樂高機器人相關知識去推測或驗證解決問題的假設能否成立。驗證假設環節需要學生進行調式、搭建和編程等實踐操作，在此環節中，教師應了解學生暈倒的問題且適時給予干預，以確保學生能夠順利完成驗證環節的操作[2]。

在整個項目式教學環節中，教師一直是幫助者、指導者、啟發者和組織者，學生則是主體，在為機器人編程或搭建機器人時教師應從數學、藝術、工程、技術及科學等層面對學生進行啟發，以促進學生綜合應用各種知識處理問題。

2 ? 項目式教學內容設計

2.1 機器人教學內容設計及實施

本文依據學校實際情況及學生要求和能力風暴機器人知識體系進行課程內容設計，對課程體系內容進行重新組織，項目設計時確保項目間的層次及其銜接的合理性。機器人知識體系主要是程序知識和結構知識兩方面，但若要完成此項目設計，學生還應具備相應的跨學科知識，如程序知識方面的運算模塊、傳感器、控制器及運動、通信等模塊;結構知識主要有渦輪系統、復雜齒輪組、齒輪組、方向轉變的齒輪組、凸輪、連桿、重復結構、傳送帶、間歇運動、遠距離齒輪組等，以及驅動電機等結構。

本項目式教學中將班級學生分組，每組學生需承擔四個角色，即小隊長、搭建手、編程手、小助手等，而后隨機從各角色中選1人組成一個小組每組4人。每個項目約2-3個課時，每周2個課時，項目教學涉及的知識點主要有解決問題流程、總結機器人主控、傳感器、電機及編程等知識。

2.2項目式教學效果評估

教學效果評估主要包括兩部分，一是評估“教”，二是評估“學”。通過學生對項目設計、項目實施的滿意度對教師教學進行評估，而“學”的評估則由教師評估和學生小組評估的方式來實現。項目結束后，教師組織小組間互評和討論，并針對小組討論情況及時指導也引導，使其能夠及時掌握相關知識，并對項目活動各小組實踐學習情況、知識點進行歸納總結。同時，教師為學生打分記錄學生成長，且應用5c量表在項目實施前、后分別測評，對比二者差異，以此評估項目式教學后學生創造力、解決問題能力、合作能力、批判思維能力、交流溝通能力等能力的提升情況。

總之，以項目促進個性化創意教學能夠提高學生的實踐操作能力、綜合運用知識的能力及合作、創造能力等，但在應用項目式教學過程中，要注意教學工作的反思，引導學生發現問題并及時總結歸納，以切實提高機器人課堂教學效果。

參考文獻：

[1] 崔寧.試論項目式教學在工業機器人專業教學改革中的應用[J].電子世界，2019（21）：80-81.

[2] 孫莉.虛擬機器人教學的研究與思考[J].基礎教育論壇，2019（28）：21-22.