教育机器人以项目促进个性化创意教学方法的探究

芦惠君 赵会芳

摘  要：智能技术的发展推动着教育机器人技术的高速发展，机器人教育已经成为中小学课堂教学的内容之一。然而，培养中小学生综合应用所学知识去解决问题，以及处理教学实践中遇到的问题等都是值得深入探讨的问题。本文探讨了项目促进个性化创意教学实践问题，分析了该教学方法的效果并提出相应的教学建议，以期推动中小学机器人教育的推广及发展。

关键词：教育机器人  项目式  个性化创意教学

中图分类号：G622         文献标识码：C            文章编号：1672-1578（2020）03-0189-01

智能技术的高速发展使教育機器人及机器人教育成走入中小学课堂成为一种必然。教育机器人为课堂教学提供了新的教学载体，其能够将创新教育、素质教育同前沿研究有机结合，而教育机器人自然也具有较强的趣味性、实践性、综合性和探究性，极易吸引学生的积极参与。同时，机器人技术的不断发展对我国未来发展具有重要作用，而中小学生作为国家的未来，开拓其视野，使其尽早接触机器人的相关知识，能够进一步激发其探讨及学习热情。机器人教育是新的教育范式，教育机器人能够有效提高学生的学习激情和兴趣，可有效培养其实践能力、动手能力，对学生的计算机思维具有重要意义。本文以项目式教学理念及方法来探讨机器人教学，以使中小学生通过自身实践，综合利用跨学科知识去探讨问题和解决问题。

1   教育机器人项目式教学模式设计

1.1 构建项目式学习模式

项目式学习是基于情境化学习理论的一种模式，学生能够应用动手操作及知识等方式掌握和学习知识，从而加深其对知识材料的理解，注重其合作学习及积极建构能力的培养。该学习模式强调以情境问题驱动任务，将要学习的知识内容通过一个集多个项目活动进行整合学习，使其能在项目完成的过程中学习到新内容，从而获取全面跨学科的知识，并利用此项目活动培养学生的时间能力及解决问题的能力。

机器人教学主要有创造交互性模式、交互趣味性模式、实验模拟教学及科学探究教学等模式，其中实验模拟模式的教学目标侧重于掌握基础知识，趣味交互模式则是应用同基础并重，科学探究模式侧重于基础知识的掌握，创造性教学模式则为创新实践及知识的应用[1]。本文结合项目式教学特点及学生的基本需求、特征选择趣味交互式和科学探究两种模式，将基础知识的掌握及应用等作为教学目标。教学机器人编程功能强，操作简单，在此教学模式中，通过情境创设、问题的确定、提出假设及推断问题能否解决、完成项目、假设验证及评价总结等环节构成，以培养中小学生的创新能力、综合应用知识及解决问题的能力为教学目标。在此教学过程中，教师应明确学生学到了什么知识，使其能够对实践过程中的问题进行梳理，思考如何解决此问题及解决此问题后有什么收获等。

1.2 实施项目式教学

在此项目式教学模式中，教师首先应创设情景，情景应接近真实世界，并让学生明确此情境中待解决的项目，以激发学生的学习兴趣和发现所要解决的项目问题。其次，教师应启发和引导学生去发现问题，引导其完成并掌握项目需要的知识，反复强调由情境中抽象出来的问题，引导学生聚焦问题并给出解决问题的假设，鼓励学生多思考，通过自己掌握的跨学科知识及乐高机器人相关知识去推测或验证解决问题的假设能否成立。验证假设环节需要学生进行调式、搭建和编程等实践操作，在此环节中，教师应了解学生晕倒的问题且适时给予干预，以确保学生能够顺利完成验证环节的操作[2]。

在整个项目式教学环节中，教师一直是帮助者、指导者、启发者和组织者，学生则是主体，在为机器人编程或搭建机器人时教师应从数学、艺术、工程、技术及科学等层面对学生进行启发，以促进学生综合应用各种知识处理问题。

2   项目式教学内容设计

2.1 机器人教学内容设计及实施

本文依据学校实际情况及学生要求和能力风暴机器人知识体系进行课程内容设计，对课程体系内容进行重新组织，项目设计时确保项目间的层次及其衔接的合理性。机器人知识体系主要是程序知识和结构知识两方面，但若要完成此项目设计，学生还应具备相应的跨学科知识，如程序知识方面的运算模块、传感器、控制器及运动、通信等模块;结构知识主要有涡轮系统、复杂齿轮组、齿轮组、方向转变的齿轮组、凸轮、连杆、重复结构、传送带、间歇运动、远距离齿轮组等，以及驱动电机等结构。

本项目式教学中将班级学生分组，每组学生需承担四个角色，即小队长、搭建手、编程手、小助手等，而后随机从各角色中选1人组成一个小组每组4人。每个项目约2-3个课时，每周2个课时，项目教学涉及的知识点主要有解决问题流程、总结机器人主控、传感器、电机及编程等知识。

2.2项目式教学效果评估

教学效果评估主要包括两部分，一是评估“教”，二是评估“学”。通过学生对项目设计、项目实施的满意度对教师教学进行评估，而“学”的评估则由教师评估和学生小组评估的方式来实现。项目结束后，教师组织小组间互评和讨论，并针对小组讨论情况及时指导也引导，使其能够及时掌握相关知识，并对项目活动各小组实践学习情况、知识点进行归纳总结。同时，教师为学生打分记录学生成长，且应用5c量表在项目实施前、后分别测评，对比二者差异，以此评估项目式教学后学生创造力、解决问题能力、合作能力、批判思维能力、交流沟通能力等能力的提升情况。

总之，以项目促进个性化创意教学能够提高学生的实践操作能力、综合运用知识的能力及合作、创造能力等，但在应用项目式教学过程中，要注意教学工作的反思，引导学生发现问题并及时总结归纳，以切实提高机器人课堂教学效果。

参考文献：

[1] 崔宁.试论项目式教学在工业机器人专业教学改革中的应用[J].电子世界，2019（21）：80-81.

[2] 孙莉.虚拟机器人教学的研究与思考[J].基础教育论坛，2019（28）：21-22.