例談初中機器人大班教學的有效實施策略

薛奇秀

近年來，機器人教育受到了教育界的重視，目前全國已有萬余所學校開展了機器人教育，對基礎教育領域而言，競賽模式或興趣小組模式依然占據絕對的主導地位，普及性的機器人教育亟待發展。機器人教育在培養學生問題解決能力及創新能力、提升學生整體的信息素養方面具有毋庸置疑的作用和優勢，不少學校也在嘗試將機器人教育的普及化、大眾化。普及性的機器人課程不同于興趣小組或社團模式，其存在的主要問題如下：課程內容如何組織設計？教學形式如何體現？師生的課堂角色關系如何？是否需要特殊的教學環境支持？筆者基于教學理論、機器人課程的特點，并結合普及性機器人課程的教學實踐，總結了機器人大班教學的有效實施策略。

學科整合，深度建構

機器人課程是STEM教育理念最重要的實現形式之一，課程內容既有基礎的機器人相關知識，也有更加深層次的多學科內容的整合。普及性的機器人課程內容要系統完整，且有深度廣度。課程內容的設計要遵循由簡到難、螺旋式進階的原則，同時，在關鍵問題上與其他學科的整合要做到深度建構。

例如，筆者在講解《讓機器人動起來——直行》時，將整節課的內容分為以下幾部分：①課堂引入，知識建構。講解移動轉向模塊的模式選擇及參數設置，目的在于讓學生熟悉并掌握小車直行的模塊設置，方便后續的實驗操作和問題解決。②自主實驗探究，測試數據，對比分析，得出結論（度數、圈數、秒數與功率及小車行進距離之間的關系）。這一部分的實驗用到了控制變量法，它是與物理學科的實驗方法的整合應用，目的在于讓學生通過動手實踐、自主探究，通過“做中學”的方式習得真知。③針對實際問題，通過結論運用、計算推演解決問題（已知行進距離及車輪直徑計算小車行進度數或圈數）。這一部分的計算是與數學學科的整合，涉及圓的周長等的計算，目的在于讓學生靈活運用前面得出的結論解決現實問題，提高學生解決實際問題的能力。直行的后一節課是轉彎，由于教學內容類似，所以，在教學環節的設計上與直行相同，只是在實驗探究方面做了內容的更換（自轉、翼轉、差速轉三種轉彎方式各自的特點和使用方法），在計算推演方面做了深度的拓展（已知轉彎角度選擇合適的轉彎方式并計算具體的圈數度數），這樣兩節課的設計具有很好的延續性，在基礎知識建構部分，由直行的移動轉向模塊的不足部分引出轉彎的移動槽模塊的特點，在計算推演部分，由直線行進的圈數計算引出翼轉的角度圈數計算。整個課程內容的設計是從基礎到提高再到綜合。

因此，在課程內容的設計上，可用的策略主要有：①關注多學科內容的整合，實現學習內容的深度建構及跨學科的理解和應用;②內容設計遵循螺旋式上升的原則，即由簡到難，有梯度、有深度地進行教學設計;③教學設計中應更多地運用實驗探究的方式，通過實驗對比分析得出結論，有深度的學習活動設計才能激發深度的學習探究。

雙師教學，講練有度

一方面，機器人大班授課具有實踐性強、學生參與度高的特點，學生分組進行機器人的搭建編程及調試占用了課堂的大部分時間，對課堂教學管理要求較高。另一方面，教師需要及時了解學生在實踐中的問題及進度，根據情況進行針對性的講解。因此，機器人課堂教學雙師的配置很有必要，兩位教師分工合理、搭配默契，才能最大化地提高課堂教學效率和質量。

因此，在課程師資配備及分工方面的策略主要有：雙師授課，即在課程內容講解方面，兩位教師各有側重，多數情況下，一位教師偏重基礎知識的講解，另一位教師偏重具體任務的分析;在自主探究及小組合作時，兩位教師同時進行針對性指導并發現各組實驗過程中的問題，及時交流、反饋生成性的教學內容。

小組合作，自主探究

筆者在實踐中發現，明確組員任務及任務單引導的方式可以很好地開展小組合作。通常情況下，機器人大班教學以4人為一組，每節課每個小組的組長由組內成員輪流擔任，在上課前組長需要在任務單上安排好每一位組員的具體任務，如畫流程圖、試驗記錄、編程調試等，盡可能地讓所有學生都參與到活動中來。

因此，在教學組織方面的策略主要有：①開展小組合作，實現深度的小組協作及探究;②設計與使用任務單，既能將小組管理及任務分配落到實處，又能在課程內容上給予學生引導和幫助。

教學環境，數字多元

機器人課程的特殊之處在于有大量的設備操作，學生需要搭建結構、編程調試，教師在授課過程中需要對多個界面或結果進行演示講解，這就需要有良好的軟硬件支持。

例如，在《讓機器人動起來——直行》的教學中，筆者在講解移動轉向模塊時，一個屏幕顯示模塊講解的PPT，另一個屏幕投屏顯示iPad的編程界面，實時操作演示具體的編程操作;在后續需要繪制流程圖的課程中，一個屏幕顯示繪制好的流程圖，另一個屏幕通過iPad投屏演示編程操作;在課堂總結展示時，一個屏幕顯示小節的內容或注意點，另一個屏幕通過iPad實時投屏展示學生任務完成情況。

因此，在教學環境的設計及搭建方面的策略主要有：①學生端，利用數字化手段，如iPad、電子書，讓學生獲得良好的學習體驗;②教師端，雙屏投影是關鍵，兼顧重要學習內容的痕跡保留以及實時投屏反饋講解。

結束語

機器人教育的大班化教學為機器人教育的普及提供了基礎的載體，為新時代中學生綜合能力的培養和提升提供了新的可能。筆者所在學校已連續三年在初一年級開設大班化、普及性的機器人課程，經過三輪教學的不斷更新迭代，學校在教學內容、教學設計、教學策略上不斷地改進和完善。本研究重點關注的是機器人課程教學的有效實施策略，總結來看，有效實施策略主要分為四個方面，即學科整合，深度建構;雙師教學，講練有度;小組合作，自主探究;教學環境，數字多元。

本論文為南京市“十三五”規劃課題“基于stem的初中機器人校本課程開發的實踐研究”的階段性成果。