例談“活動學習”理念下的初中機器人普及教學

張健平 劉浩

伴隨計算機、電子通信技術的高速發展與智能工具的成熟和普及，機器人已經走進了越來越多的中小學。2018年，最新修訂的蘇科版《初中信息技術》教材中九年級第一至三章為機器人模塊的專題學習內容，由此機器人教學走進信息技術課堂成為現實。普及型和班授課與校本課程相比，其授課時間、授課人數與任務設計都有明顯的不同。機器人教學活動中學生的主體性學習是課堂教學目標達成的關鍵因素。活動學習理論認為，活動學習關注的是個體的實踐過程，是人們在發展過程中使用工具的本質、不同的環境作用、社會關系以及活動目的與意義，從而最終達到對主體或客體進行改變的過程。目前，筆者所在學校的機器人課程除了社團之外，正在不斷進行機器人普及教學探索，通過社團與信息技術常規授課雙軌并行模式構建我校“機器人課程教學”體系。本文以《機器人的直線移動》一課為例，在“活動學習”理念下從學生的協作學習、及時的效果評價、課堂教學環境的建設三個維度對機器人教學的探索與嘗試進行分析。

課堂活動依托分組展開

機器人常規教學首先需要解決的是設備與學生的對應關系。因此，和常規課堂相比，機器人教學通常采用分組教學的模式進行。根據這樣的授課形式，以一個普通班42個人為例，可分為7組。目前，筆者所在學校的機器人教室以S形為小組活動布局，每組為6人組內可以根據課堂任務需要進行靈活拆分，這樣既能提高課堂活動效率，也較好地避免了頻繁變換分組的問題。

階梯型課堂任務提升學生的課堂參與度+

學習目標與學習任務存在著直接的因果關系。學習目標的設定直接影響學習任務的設計，而學習任務是實現學習目標的手段。機器人課堂相較于VB程序設計來說最大的不同在于結果“真實可觸摸”，通過模塊化編程學生可以直觀地感受受控下的機器人的運動過程。所以，課堂中的任務設計應當強化學生的學習體驗感。

例如，在《機器人的直線移動》一課中，課堂活動圍繞了解機器人度數、圈數、秒數電機控制的三種模式展開。筆者將45分鐘課堂劃分為教師講授、小組自主探究、分組課堂PK三大模塊：模塊一，筆者采用集中講授的形式和學生一起認識電機控制的三種方式——度數、圈數和秒數，這一部分的重點是強化概念性知識的傳授;模塊二，學生通過獨立探究，從端口、電機、參數三方面認識程序模塊構成，微視頻、課堂任務單對自主學習進行輔助;模塊三，PK挑戰中筆者設計了一般性活動、挑戰性活動兩類不同的挑戰形式，前者注重知識習得，后者將競賽概念引入，強調知識技能的創造性內化。在一般性活動中，學生自主實現機器人前進1度、1圈、1秒后觀察移動的距離，初步感受三種電機控制方式的異同并思考哪一種方式精確度更高;“PK活動”中各小組真正展開PK，目標前進50cm，再倒退20cm，根據各小組的任務完成情況決出優勝組。

通過課堂活動記錄單記錄問題

學習輔助資源與機器人課堂中學生充分發揮主體性有著直接聯系。一方面，教師需要根據課堂任務特點讓學生在活動過程中及時得到反饋，并且通過課堂反饋改進自己的機器人教學方案;另一方面“問題意識”也是機器人課堂中每一名學生必備的素養，養成隨時進行問題記錄的習慣對于機器人學習非常重要。為此，除了采用微視頻、在線學習資源等作為學生自主建構知識的輔助媒介之外，筆者在每節課中都設計并采用“課堂活動記錄單”將學生活動內容細化，為學生提供有針對性的練習反饋支持。例如，《在機器人直線移動》一課中，在開展小組PK賽前，需要對不同電機控制模式下的移動數值進行學習與建構，因此，在記錄機器人電機旋轉1度、1圈、1秒后的數值后，筆者進一步引導學生思考度數、圈數與秒數在控制機器人移動上的特點與局限，并為后續轉向、輪胎參數與移動距離的數學關系等內容的學習奠定基礎。通過這樣的方式，學生的學習成果一目了然，教師也可以更加清晰地了解學生的學習需要，并有針對性地提供幫助。

多樣化的課堂評價舉措

活動目標的達成，評價環節必不可少。評價是教師了解教學效果、把握活動節奏、激勵學生的重要手段。在機器人課堂教學中，教師必須及時對學生的學習活動進行評價。在《機器人的直線移動》一課中，通過結合課堂學習任務單，學生清晰地從實驗數據中認識了不同電機控制模式的差別。筆者通過集中提問的形式和學生一起回顧，并針對機器人移動的“精確性”這一問題與學生進行頭腦風暴式對話。在師生對話中，“度數可以實現機器人移動的精確控制”在潛移默化中傳遞給了每一位學生。

在《機器人的直線移動》一課中，“前進50cm”“前進50cm再后退20cm”兩場PK賽鍛煉學生的小組合作意識與檢驗課堂學習成果。但是，在第一個班級教學時，由于場地沒有明顯的刻度，學生在機器人移動距離上產生嚴重分歧，耽誤了課堂不少時間，這也提示筆者，學習成果的體現要細致入微。因此，筆者后續將場地進行了細化，加入了刻度線，這樣一來，學生對任務達成有了明確的判斷依據，學生的活動指向性更加明確。

關于“活動學習”理念運用的思考

相較于常規課堂教學，“鬧中有序”應當是機器人課堂最大的特點。通過教學實踐研究，筆者對機器人普及教學的授課模式有了新的認識，具體可以歸結為以下幾點：①課堂活動要立足于學生，任務分工要讓全員參與;②課堂任務難度要循序漸進;③課堂需要依托活動立足于探究、植根于學生;④學習成果、活動環境、活動評價要清晰化、明確化，具有可見性。

對于機器人教學來說，活動不僅是一種教學手段更是一種學習期待。從活動出發，以“賽”促學，讓每一名學生都能更積極地參與到課堂活動中。通過機器人活動，教師和學生形成“學習共同體”，和學生們直面最前沿的科學技術，在機器人創新實驗探究環境中，讓他們的想象力和靈感被充分激發。相較于社團課來說，機器人普及教學雖然存在設備少、人數多、時間短、強度大等一系列問題，但是筆者相信這不會讓探索的腳步退縮。寓教于學、寓學于賽，尋得一灣活水，讓每一位學生都能夠通過和小伙伴們的共同努力將天馬行空的暢想變成現實。