基于任务驱动的高中科创社课程设计研究——以OTTO机器人制作为例

王威刘龙

（安徽省淮南第二中学，安徽 淮南）

一、课程理念

“创客”一词来源于英文单词“Maker”，是指出于兴趣与爱好，努力把各种创意转变为现实的人。目前，创客教育以变创意为现实、勇于创新为目的，正在逐步进入中学创客空间或者社团活动当中。参与的学生与教师通过任务驱动、探究学习、在线课程等方式，在模仿与创新中设计出一定的作品，并把自己的成果分享出去，从而体验创造的快乐。

本课程以9G舵机以及超声波测距仪的使用为基础，通过3D打印材料制作OTTO机器人为任务驱动，开展创客教育活动。所谓“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法，“任务驱动”就是在学习创客制作的过程中，学生在教师的帮助与指导下，紧紧围绕一个制作项目，在明确的项目任务驱动下，通过对学习资源或在线课程的积极应用，进行自主探索和相互间协作的学习。在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践意识。在教学过程中，师生打破传统的教师主导式教学方式，构建一种新的“平等”关系，这与创客教育主张的“自由”不谋而合。因此，我校科创社团课程的教学设计环节遵循这种关系，为教与学的顺利实施提供依据。

二、教学内容

一个好的创客教学案例，教师应从创意设计、需求分析、编程实现和拓展创新进行整体考虑。作者在完成Arduino基础教学的基础上，结合学生对现有知识的掌握程度，不断深入推进创客课程模块的教学。而本节课OTTO机器人制作则是任务驱动教学的一个样本。

OTTO是一个完全开源的互动机器人，用3D打印制作机器人外形，通过几乎无焊接的简单电子连接，通过最简单的代码进行操作控制。OTTO机器人制作过程主要涉及：利用Cura 3d切片软件对OTTO机器人STL文件进行切片、3d打印机的使用、在Arduino开发板的基础上使用9G舵机、超声波传感器、OTTO机器人的组装与编程。通过任务探究培养学生的观察力和思考力以及发现问题、分析问题、解决问题的能力。提升学生勇于探索、大胆设计、积极合作的学习态度，并分享成功带来的喜悦。

三、如何设计任务驱动教学

1.情景创设

创客教育任务驱动法的实施，首先要创设与当前学习主题相关、尽可能真实的学习情境，激发学习者主动进行探究的欲望。教师引导学习者带着真实的“任务”进入学习情境，使学生的学习直观化和形象化。情景创设的任务，除了真实、有趣，还要具有综合性。本课题以学生对机器人的神秘感为抓手，设计了一个真实、有趣，同时又具有综合知识运用的OTTO机器人制作创客教育项目。在教学时首先展示教师制作的OTTO机器人，明确告知学生，通过本次课程的学习都能亲自制作一个会动的OTTO机器人，以这样的问题情景激发学生的兴趣。

2.任务分析

教师把制作OTTO机器人的任务呈现在学生面前后，先让学生观察机器人组成和腿脚运动动作，然后相互讨论。在原有Arduino编程知识的基础上，提出完成任务需要解决的问题，教师引导学生由易到难逐步理清问题。对于要解决的问题，教师不要直接告诉学生如何解决，而是向学生提供一些解决问题的思路与方法，去哪里获取OTTO机器人的相关资料，这样使学生认识到OTTO机器人的制作涉及了3D打印外壳、舵机运动学、距离传感器、程序控制等知识。在获得比较清晰的研究思路后，学生开始分制作模块进行自主探究。

3.完成任务

OTTO机器人的制作模块虽多，但相对独立。在任务探究过程中，要充分发挥学生的主体作用，让学生大胆地尝试完成任务，不要害怕失败。教师作为活动的指导者，建议科创社学生4～6人一个小组，小组内分工合作把一个复杂任务分解成若干子任务，分别重点探究3D打印外壳和程序设计与制作。对3D打印感兴趣的成员着重研究如何制作机器人外壳；对编程感兴趣的小组成员，通过探究舵机的使用与编程设计，利用4个舵机先把OTTO机器人的腿和脚最基本动作制作出来。在学生体验到阶段性成功之后，再引导学生完善机器人功能，比如通过距离传感器，实现遇到障碍物自动停止等动作。在这个探究过程中教师要不断鼓励学生，及时为学生提供帮助，引导学生参与机器人制作设计的整个过程，从而激发学习创客课程的兴趣。

4.总结提升

整个OTTO机器人的制作过程，培养了学生的分析能力、主动探究能力、动手制作能力和团队协作能力。学生通过分组完成机器人外壳制作和机器人编程之后，就会形成一个自己的作品。任何一个作品都有美观、合理、协调之分，在课堂教学过程中，教师要对学生完成任务的结果及时给予不同的评价，不仅有利于教师掌握学生的学习活动情况，也能为学生进行下一步任务的改进进行指导。

在高中科创社团的创客教育中使用“任务驱动”法教学时，在任务的设计时要充分考虑到学生的特征。“任务”的设计只有符合社团成员的特征需求，才能使课堂效果事半功倍。在教师的指导下，学生探究时，根据任务难度由易到难、循序渐进地完成，从而使学生对获取知识的思路、方法，然后通过学习认知的迁移形成自己的知识。