基于WebQuest的机器人竞赛辅导教学模式分析——以“汽车总动员”项目为例

浙江省杭州市抚宁巷小学 周乐跃

2016年国务院发布的《国家创新驱动发展战略纲要》中明确指出推进教育创新，改革人才培养模式，科学精神、创新思维、创新能力、社会责任感的培养贯穿于教育的全过程。创新能力和精神的培养离不开实践，虚拟机器人凭借其低投入、易开展等优势，为创新教育走进中小学提供了较好的解决方案。因此，笔者积极在校开展虚拟机器人教学，为提高创新能力，迎接更高的挑战，组织学生参加各种竞赛。如今国家大力支持开展青少年科技竞赛，WebQuest教学模式和此类竞赛的理念相近，都是为了提升学生的探究、科研能力。因此，笔者尝试把WebQuest教学模式引入虚拟机器人竞赛辅导，发现该教学模式与信息技术学科核心素养紧密结合，有利于培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新。实践表明，WebQuest模式在机器人竞赛辅导上效果显著。

一、WebQuest模式的定义和特点

1.定义

WebQuest教学活动模式将资讯科技和专题学习整合运用，由教师明确任务，提供相关的支架、步骤和网络资源，学生通过自主研究或小组合作完成任务。

2.特点

（1）指向信息技术核心素养的计算思维。由于WebQuest属于“专题调查”的活动，它具有相对统一的任务。WebQuest提供脚手架的模型，帮助学生像真正的研究者一样思考和探索的问题。

（2）指向信息技术核心素养的信息意识。WebQuest的资源为学生提供了高质量、方便存取的信息。在获取信息的过程中，学生需要不断对其进行筛选和内化。

（3）指向信息技术核心素养的数字化学习与创新。WebQuest为学生提供各种数字化与非数字化的工具，将传统的接受式学习很好地过渡到开放的研究性学习，辅助学生在原来的课堂教学中进行研究性学习，包括自主选题、自主创作和自主探究。

二、WebQuest教学模式实施——以“汽车总动员”项目为例

根据时间划分，WebQuest活动可分为短周期和长周期。短周期WebQuest为一到三课时，是为了帮助学生获取知识、整合知识。WebQuest的长周期较长，它通常需要一周到一个月的时间，主要是为了帮助学生拓展知识、提炼知识，并且要求学生对知识进行加工应用。

本文以虚拟机器人的竞赛项目为例，制定一个长周期WebQuest活动，重点阐述教学设计的步骤。现以“汽车总动员”主题为例，介绍设计WebQuest活动的全过程。

1.导言

导言可参照事先准备的学习资源和主题，设计时应考虑如何激发学生探究兴趣并提供背景说明。因此，WebQuest的题目应有吸引力，能产生紧迫感，与学生未来的目标及过去经验相关。例如，再过两个月，虚拟机器人竞赛就要开始了，我们学校有位同学曾获“汽车总动员”项目全国特等奖，现在你也要变成一名赛车手，用你亲手搭建的汽车在赛道上风驰电掣、跨越障碍、抓取得分物。

2.任务

任务模块是描述学生完成练习时该做什么。描述可以是书面、口头或一件作品。具体来说包括复述、编撰、设计、分析、判断等，或是不同程度地综合这些任务。最好让学生在进行研究性学习之前了解学习结束时完成任务的样例，这样学生对任务的最终要求及完成任务要做的内容有初步了解。例如,通过本项目的探究学习，你可以独立完成“汽车总动员”任务。要求：通过本项目学习，你能够

（1）了解萝卜圈；

（2）掌握在萝卜圈平台搭建机器人以及编程的基本操作；

（3）掌握“汽车总动员”项目机器人的基本结构和算法；

（4）分析并掌握通用算法，能根据需求修改算法；

（5）可以根据任务地图的变化结合自身的能力选择路线。

3.步骤和资源

早期的“步骤”和“资源”在WebQuest中设计时是分开的，“步骤”就是由教师给出、学生完成任务所要经历的环节。“资源”是学生完成任务必需的信息资源，包括：视听媒体和交互式信息，利用电子邮件接触的专家，传统的印刷书籍和文献，网文本等。这部分的信息真实可靠、不互相冲突。

而从最近的趋势来看，“步骤”和“资源”合二为一，就是在“步骤”的部分包含了学生完成任务所需的“资源”。例如，

（1）了解萝卜圈。

①萝卜圈是什么。

http://www.irobotq.com/website2/tour.html

②下载、安装萝卜圈全国版客户端，注册账号。

https://www.bilibili.com/video/BV1S7411Z7nL

（2）掌握在萝卜圈平台搭建机器人以及编程的基本操作。

①观看《圈老师的大发现课堂》一到十二课并上机操作。

②观看《萝卜圈入门进阶1小时课程》并上机操作。

http://www.irobotq.com/website2/videos/videos.html

（3）掌握“汽车总动员”项目机器人的基本结构和算法。

①研读“汽车总动员”的比赛规则。

②观看项目学习——汽车总动员微课并上机操作。

③下载并分析“汽车总动员”官方的机器人样例，存在问题可以询问老师或专家。

http://www.irobotq.com/website2/project/cars/index.html

（4）分析并掌握通用算法，能根据需求修改程序。

①观看通用算法的视频讲解并研究通用算法的程序和机器人：

https://pan.baidu.com/s/1bN2mjc

研究过程中仍旧存在问题可以询问老师或专家。

②总结通用算法解决特殊路段的方法并分别写出子程序。

③掌握机器人各部分的构造用途，并能快速搭建机器人。

④应用通用算法熟悉地图上的各种路段，开始自己编写主程序，标记困难路段通过修改练习场地的起始点和终点并逐个突破难点。

http://www.irobotq.com/website2/project/cars/index.html （下载———开放式场景及如何自行设计练习赛道）

（5）可以根据任务地图的变化结合自身能力选择路线。

比赛时先观察地图，综合考虑地图上得分物位置、充电站位置、栅栏位置、时间以及自身弱点，选择一条总分相对较高的路线进行编程。比如：

①如果为了多拿5分的得分物，却花了7秒去跑这条路，由于最后得分的公式为：任务得分=基础分+附加分+（任务限时-任务耗时）（秒）×1分，任务耗时越多，最后的任务得分越少，相比之下不如舍弃这个得分物以赢取时间分。

②选择路线的时候必须考虑充电站的位置，否则容易出现还没到下一个充电站，就耗光电量。

③比赛时候栅栏的位置是随机的，因此训练时不能预先设定路线用于比赛，但是可以构思一些技巧比如说“翻墙”直接跨越栅栏，但是在一些复杂路段的栅栏，选择直接跨越机器人运行可能不稳定。

④由于训练时间紧，或能力差异，“汽车总动员”地图的一些难点不能完全攻克，选择路线的时候可尽量避开。

4.评估

表1“汽车总动员”WebQuest项目评分标准

总结和回顾学生学到的知识，鼓励学生继续研究这个主题，并深入研究和探索和这个主题相关的领域。具体可参考如下设计样例：

通过这个WebQuest活动的学习，你已经能独立完成“汽车总动员”项目，通过通用算法的学习，你对编程思维有了更多的了解，你可以进一步尝试采用不同的机器人和程序来完成“汽车总动员”项目。另外，萝卜圈平台上还有其他项目，你可以自主探索。

三、实施WebQuest模式教学的要求

1.要求教师定位有突破的角色。WebQuest活动要求教师突破在教学过程的原有角色。在探究学习中，知识不仅仅从教师手里获得，教师也不再是课堂的主导，而是学生学习的启发者、组织者和指导者，教师与学生的关系不再从属而将互相尊重平等，师生共同探索知识。

2.要求教师创设有趣味的情境。WebQuest活动要求教师能够创建学习情境。在WebQuest教学模式中，教师最主要的工作是创设学习情境和构建学习任务。因此，教师应熟悉、研究教学内容，努力构建能引引发学生强烈兴趣的任务，并注意和其他教学方法协调，为学生创设良好的探究性学习情境。

3.要求教师提供有价值的资源。WebQuest活动主要是基于网络，探索网络资源是WebQuest活动的主要环节，因此面对海量的信息资源，如何搜索和学习主题相关的信息显得尤为重要。所以教师应起到引导作用，将具有探究价值的网址链接、搜索引擎和关键字等相关的资源提供给学生。此外，教师还应当鼓励学生发挥自主性，探究其他学习资源，利用网络以外的信息媒体进行探究，比如报纸、图书、电视等，也可以亲自参与到社会实践、调查、讨论的活动中。

总之，WebQuest教学模式作为网络教学方式，具备网络教学的优势和特点，应用前景广阔。在虚拟机器人竞赛中采用WebQuest模式教学，不仅降低了指导老师的工作量，同时培养了学生解决问题、自主探究和创新的能力。笔者相信，WebQuest教学模式在创新教育方面将会有更广泛的前景。