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基于菜單式材料的機器人教學(xué)之個(gè)案研究
☆ 目 錄：
☆作者資料 - 1 -
☆ 目 錄： - 1 -
☆ 關(guān)鍵詞： - 1 -
菜單式學(xué)習材料 機器人普及教學(xué) - 1 -
☆ 前 言 - 2 -
☆ 正 文 - 2 -
一、小學(xué)機器人學(xué)習現狀 - 2 -
1 重理論 輕行為 - 2 -
2 教學(xué)組織困難 - 3 -
二、基于行為特征的菜單式機器人教學(xué)模式 - 3 -
1、學(xué)生行為特征分析 - 3 -
2、菜單式機器人教學(xué)的界定 - 3 -
（1）關(guān)鍵點(diǎn)解析（Key points） - 4 -
（2）應用實(shí)例資料（Applications） - 4 -
（3）程序勘誤（Correction procedure） - 4 -
3、基于行為特征的菜單式機器人教學(xué)模式建構 - 5 -
（1）材料準備 - 5 -
（2）菜單樣式設計 - 5 -
（3）菜單式機器人教學(xué)中的教師角色定位 - 7 -
三、基于行為特征的菜單式機器人總結 - 8 -
☆ 關(guān)鍵詞：
菜單式學(xué)習材料 機器人普及教學(xué)
☆ 前 言
☆ 正 文
一、小學(xué)機器人學(xué)習現狀
小學(xué)信息技術(shù)課引入機器人教學(xué)是07年江蘇省版教材實(shí)施以來(lái)的新舉措，目的是開(kāi)發(fā)小學(xué)生的創(chuàng )新能力，培養學(xué)生獲取信息、加工信息、處理信息的綜合能力，并在此基礎上形成初步的結構性思維方式，為后一階段的學(xué)習打下基礎。由此之見(jiàn)，小學(xué)開(kāi)設機器人教學(xué)的目的是與小學(xué)階段學(xué)生的行為特征息息相關(guān)的，處于此年齡階段的學(xué)生從小學(xué)高年級學(xué)生，由于生理上的變化和抽象思維能力的進(jìn)一步發(fā)展，自我意識隨之迅速發(fā)展起來(lái)，進(jìn)入了個(gè)體自我意識發(fā)展的第二個(gè)上升時(shí)期。具體運算階段特征為此時(shí)的認知特征，如何結合機器人教學(xué)，最大程度的挖掘此時(shí)學(xué)生的潛能，具有重要的作用。
作為首批進(jìn)行機器人實(shí)體教學(xué)的嘗試者，信息技術(shù)教師在機器人教學(xué)方面進(jìn)行了一系列有益的嘗試，縱觀(guān)二年以來(lái)的教學(xué)情況，可以發(fā)現以下情況：
1 重理論 輕行為
首批嘗試實(shí)體機器人教學(xué)的老師普遍發(fā)現，機器人實(shí)體教學(xué)有著(zhù)相當大的難度。學(xué)生機器人雖然已經(jīng)是簡(jiǎn)化版的智能機器人，但是仍然存在理論知識量巨大，編程內容過(guò)多的難題。加之機器人活動(dòng)需要較大的場(chǎng)地，因此形成了很多信息技術(shù)教師把教學(xué)重點(diǎn)放在了理論層次，而忽視了機器人行為實(shí)踐的狀況。很多學(xué)生都是在教室中學(xué)習編程、概念，而機器人運動(dòng)卻成為了空中樓閣，無(wú)可企及。
2 教學(xué)組織困難
機器人實(shí)體教學(xué)實(shí)施之初，沒(méi)有對班級規模提出建議，而開(kāi)設機器人實(shí)體教學(xué)課的學(xué)校都大多是師資力量較為充足的學(xué)校，學(xué)生生源數較多，每班的學(xué)生人員也大多在近五十人左右，加之機器人教學(xué)一般在機房?jì)冗M(jìn)行，人多、機器多、地方小的矛盾日益凸顯出來(lái)，帶來(lái)的直接矛盾就是教學(xué)組織困難，師生都很難找到適合的授課形式進(jìn)行有效的教學(xué)，課堂效益差、氣氛熱鬧卻難以控制。這些組織教學(xué)中的問(wèn)題，成為機器人實(shí)體教學(xué)中最突出的問(wèn)題。
二、基于行為特征的菜單式機器人教學(xué)模式
1、學(xué)生行為特征分析
小學(xué)信息技術(shù)課程中開(kāi)設實(shí)體機器人課是在五、六年級，此時(shí)的小學(xué)生處于認知發(fā)展階段中的具體運算階段到形式運算階段的過(guò)渡，在行為特征上具有好奇心強、自尊性盛、邏輯分析能力初步形成的特點(diǎn)，具有一定的行為能力，因此，此時(shí)的機器人實(shí)體教學(xué)應注重學(xué)生的行為促發(fā)，在保證安全的基礎上積極拓展他們的行為能力和運算能力。
2、菜單式機器人教學(xué)的界定
所謂菜單式機器人教學(xué)（Communication Robot Teaching）是為相對普通機器人實(shí)體教學(xué)中的師生單一交流模式的教學(xué)形式，它主要通過(guò)學(xué)生間、師生間的菜單選擇形式，分解教學(xué)目標，簡(jiǎn)化教學(xué)重點(diǎn)，在菜單選擇的過(guò)程中強化不理解的部分的學(xué)習，弱化已經(jīng)掌握部分的學(xué)習時(shí)間，避免部分晦澀難懂的概念的混淆，借助學(xué)習小組、核心骨干互助等菜單方式，給與學(xué)生感性經(jīng)驗，從而避免了機械的講授，生硬的任務(wù)，能夠讓學(xué)生通過(guò)自我選擇、自我加工、自我求知的形式來(lái)進(jìn)行知識集成和展示。
一般而言，菜單式機器人教學(xué)材料包括以下幾個(gè)部分：
（1）關(guān)鍵點(diǎn)解析（Key points）
這部分以機器人的關(guān)鍵性的概念解析為主，幫助學(xué)生通過(guò)各種形式進(jìn)行概念的學(xué)習，主要呈現知識的結構、歷史、形成等主干性?xún)热�，目的是通過(guò)適當的提示，形成學(xué)生的全景式的思維結構圖。
（2）應用實(shí)例資料（Applications）
機器人教學(xué)中有大量的編程的內容，這些內容與機器人可以完成的動(dòng)作和任務(wù)息息相關(guān)。在教學(xué)中，提供實(shí)例菜單供學(xué)生選擇，這些實(shí)例包含有機器人實(shí)體教學(xué)中的前進(jìn)、后退、轉彎、壁障、循跡等基本動(dòng)作程序，以期幫助學(xué)生在適當的提示下進(jìn)行組合編程的嘗試。萬(wàn)變不離其宗，這些程序的反復組合和修改，可以完成復雜的動(dòng)作，對于自身能力不足的學(xué)生，可以起到推波助瀾的作用；對于編程過(guò)程已經(jīng)較為熟練的學(xué)生，也可以根據自己的需要選擇沒(méi)有把握的菜單材料對自我程序進(jìn)行驗證。這樣的選擇過(guò)程，可以彌補師生間生硬的教學(xué)程序，為學(xué)生提供自主選擇的機會(huì )。
（3）程序勘誤（Correction procedure）
機器人的實(shí)體教學(xué)中，調試機器人是必不可少的環(huán)節，對于檢查自我行為、驗證程序的合理性有著(zhù)非常重要的作用。在這個(gè)過(guò)程中，程序勘誤就顯得尤為重要，甚至在一定程度上比編程本身更具有實(shí)踐意義。程序勘誤菜單提供給學(xué)生典型問(wèn)題的解析、錯誤程序的提示、運動(dòng)常見(jiàn)故障的排除等，幫助學(xué)生根據實(shí)際需要進(jìn)行修正程序的指導，對機器人的運行進(jìn)行必要的干預，以完成既定任務(wù)。
3、基于行為特征的菜單式機器人教學(xué)模式建構
（1）材料準備
菜單式材料的著(zhù)眼點(diǎn)在于“菜單”和“材料”，因此尋找適合的材料，并以菜單的形式呈現是菜單式機器人教學(xué)模式建構的首要因素，重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)原則：
第一，以教材為本。機器人教學(xué)是新版省編教材選修冊的內容，關(guān)于教材的編訂和設計理念，在《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)實(shí)施綱要》中有詳細的介紹，任何學(xué)習材料，必修基于《綱要》的基礎，進(jìn)行材料設計。尤其對于機器人實(shí)體教學(xué)而言，涉及的概念范圍很廣，甚至包括商業(yè)領(lǐng)域中的很多復雜深奧的內容，這些材料如果進(jìn)入學(xué)習菜單，勢必會(huì )影響學(xué)生的學(xué)校效果，而且機器人部分的難度可以無(wú)限擴展，如果教師組織材料不利，會(huì )打擊部分學(xué)生的學(xué)習熱情。只有結合教材，以教材為材料選擇的基準，才能在眾多的材料中尋找到適合的內容，幫助學(xué)生學(xué)習。
第二，以生源為根。機器人教學(xué)的對象是小學(xué)高年級學(xué)生，學(xué)習準備處于PC LOGO之后的后編程階段，與PC LOGO一樣屬于選修部分的內容，需要一定的編程基礎作為知識鋪墊。因此，學(xué)生在之前編程基礎如何？運算能力如何？部分語(yǔ)句的理解深度如何？都成為制約材料進(jìn)行菜單設計的因素。如果生源需要尚處于編程的起步階段，就需要教師給與更多的編程基礎知識菜單的設置；如果生源已經(jīng)可以具有完整的結構性思維過(guò)程，則需要教師更多的提供高級編程內容的啟發(fā)菜單。
（2）菜單樣式設計
研究了材料的選擇之后，面臨的問(wèn)題就是菜單樣式的選擇，不同樣式的菜單對學(xué)生的影響是不同的。合適的菜單可以幫助學(xué)生加深知識的理解，不合適的菜單反而對學(xué)習起到負面作用。
第一，套餐式菜單。所謂套餐式菜單是指材料按照機器人的動(dòng)作類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，每一種動(dòng)作為一種套餐，每個(gè)套餐內部包括完整的設計流程圖和程序要求、場(chǎng)地準備和運行規則，由學(xué)生根據每課的具體環(huán)境進(jìn)行菜單的選擇。這種菜單適用于機器人的整體教學(xué)，一般用于起始課和復習課，目的在于給與學(xué)生充分的鞏固時(shí)間，對機器人的運動(dòng)知識進(jìn)行必要的強化識記。例如機器人學(xué)習中的“機器人壁障”運動(dòng)，就具備菜單式材料的選擇因素，可以幫助學(xué)生不斷復習舊知，引發(fā)新知。
第二，協(xié)商式菜單。所謂協(xié)商式菜單是指學(xué)習材料根據學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行羅列，教師在事前備課時(shí)準備提綱，提供給學(xué)生已有知識材料的名稱(chēng)，然后學(xué)生根據自己的需要進(jìn)行再次的增刪。在這種菜單形式中，學(xué)習材料起到了作料的作用，是學(xué)生學(xué)習過(guò)程中的學(xué)習材料，也是認知素材。這種協(xié)商式菜單的特點(diǎn)是體現了師生平等對話(huà)，協(xié)商學(xué)習的氛圍，但在設計菜單時(shí)，教師還是要充分運用好主導地位，學(xué)生由于認知水平及學(xué)習能力的影響對學(xué)習內容、方式方法不能有全面的概括，教師在鼓勵學(xué)生積極參與、合作設計菜單的同時(shí)，應明確必須掌握的學(xué)習內容的底線(xiàn)，保證基礎知識的鞏固。
第三，交互式菜單。所謂交互式菜單，顧名思義，師生間的學(xué)習材料是隨時(shí)可以進(jìn)行交互的。學(xué)習材料可以成為教學(xué)材料，而教學(xué)材料也可以很方便的轉換為學(xué)生材料為學(xué)習者所用。這種材料形式的應用靈活，有很好的互動(dòng)性，因此適用于情況變化比較頻繁的機器人比賽等綜合應用課的學(xué)習中，可以把實(shí)況用即時(shí)的形式反映給學(xué)習菜單，為后續學(xué)習提供反思機會(huì )，促進(jìn)學(xué)習過(guò)程的完善。這種形式需要借助一定的多媒體教學(xué)條件才能正常進(jìn)行，例如動(dòng)態(tài)網(wǎng)站等即時(shí)更新工具可以保障交互的順利進(jìn)行，這就對教師的個(gè)人教育技術(shù)應用水平提出了一定的要求，也對實(shí)施教學(xué)的場(chǎng)地有一定的限制，只有配備服務(wù)器的多媒體機房才能實(shí)現即時(shí)的交互，因此，這種菜單有一定的硬件要求。
（3）菜單式機器人教學(xué)中的教師角色定位
基于菜單式機器人教學(xué)中中, 學(xué)生是在教師的教學(xué)引導下進(jìn)行的一種主動(dòng)式學(xué)習, 不僅參與度方面要大大超越于傳統教學(xué), 效果方面也要明顯優(yōu)于傳統教學(xué)。但是, 基于菜單式機器人教學(xué)中課堂中, 教師的角色顯得尤為重要, 既要在備課階段準備很多的機器人相關(guān)材料, 又要控制課堂氣氛, 給學(xué)生充分選擇的同時(shí)，還需要教師有豐富的臨場(chǎng)應變能力, 才能最終實(shí)現在教學(xué)過(guò)程中的主導作用。教師在基于菜單式機器人的教學(xué)應注意以下兩點(diǎn):
第一，為菜單提供選擇指導。教師在學(xué)習者學(xué)習的過(guò)程中，除了提供給學(xué)生設計好的菜單式學(xué)習材料之外，還有更加重要的任務(wù)，就是告訴學(xué)生，應該如何選擇這些菜單，選擇的依據是什么、選擇的標準是什么、選擇的時(shí)機是什么，這些對菜單的選擇是幫助學(xué)生了解如何去應用這些菜單，而不是僅僅把菜單交給學(xué)生，教師就可以卸任了。單純的把菜單給學(xué)生而不加以指導，反而是讓菜單式的材料代為完成了教師的責任，而從課堂教學(xué)變成了學(xué)生自學(xué)，違反了教學(xué)的目的，不利于機器人這類(lèi)較為復雜的知識的學(xué)習。所以，在機器人實(shí)體教學(xué)中，教師要完成好指導學(xué)生選擇菜單式材料的任務(wù)。
第二，為學(xué)習提供材料伙伴。學(xué)生在學(xué)習機器人的過(guò)程中，團體合作是常見(jiàn)的組織形式，至少要提供二人以上的小組進(jìn)行合作學(xué)習，這點(diǎn)已經(jīng)得到了行內老師們的認同。但是，教師是如何定位呢？在菜單式材料提供給學(xué)生的基礎上，是不是教師就成為旁觀(guān)者呢？當然不是，教師是學(xué)習者的學(xué)習伙伴，要以這樣的身份參與到學(xué)習過(guò)程中去，幫助學(xué)生共同設計程序，選擇學(xué)習材料，并對某些交互式的菜單進(jìn)行共同的修正，在學(xué)習過(guò)程中完成知識的學(xué)習。因此，一節合格的機器人實(shí)體教學(xué)課中，教師是要不斷變換自身的身份的：課前的菜單制作者、課中的選擇指導者、課間的伙伴協(xié)作者、課后的復習延伸者，不同的時(shí)間都有不同的要求，有待教師去積極應對。
三、基于行為特征的菜單式機器人總結
總之，基于菜單式材料的機器人教學(xué)是在知識、技術(shù)、基礎成果、操作技能等方面的主客觀(guān)統一，為機器人實(shí)體教學(xué)提供了一條有效的途徑，幫助信息技術(shù)教師解決課堂教學(xué)中的難題。對于機器人教學(xué)這一新興課題而言，需要不斷研究的方向還有很多，菜單式學(xué)習材料，是其中的一種有利的嘗試，幫助師生們共同進(jìn)步。
☆ 【參考文獻】
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