项目化学习在机器人教学中的应用

唐来军

【摘 要】本文通过以环保机器人项目化学习为例，阐述了项目化学习在机器人教学中的应用，从项目的准备、项目的实施和项目的评价三个方面做介绍。最后，阐述了项目的实施后的总结与反思，仅供从事机器人教学工作者参考。

【关键词】项目化学习;机器人教学;环保机器人

南京市机器人教学目前呈现的是以赛促练，以赛促教，以赛促学的态势，现阶段机器人教学主要是围绕着比赛而进行的，笔者思考怎样将机器人教学作为普及性的教学融入到信息技术课程教学中。笔者进行了一年多的不断尝试，将南京市机器人普及赛竞赛主题与机器人课堂教学完美结合，形成了以环保机器人项目为主题的项目化学习，促进了机器人教育的普及和发展。

一、项目化学习的内涵

基于项目的学习指的是“学习过程围绕某个具体的学习项目，充分选择和利用最优化的学习资源，在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整和具体的知识，形成专门的技能和得到充分发展的学习[1]”。基于项目的学习模式的环节主要分为项目的准备阶段、项目的实施阶段和项目的评价阶段[2]。项目学习还原了学习的本质，它是基于真实情境的学习，这种真实情境的学习能促进学生敏锐的发现问题，积极探索解决问题的方法。

二、环保机器人项目设计

（一）项目的准备阶段

1.项目背景

将灰度传感器、马达、控制器、巡线、转弯、舵机的使用穿插到一个大的项目中去实施，根据学生的兴趣爱好和当前的热门的垃圾分类回收，结合南京市机器人普及赛的主题环保机器人竞赛，确定了以制作环保机器人，实现垃圾分类回收的项目。

2.项目介绍

在我们的生活中，垃圾是随处可见。垃圾也不全是无用的废品，有一些还是可以变废为宝，现在我们城市正在倡导垃圾的分类，请你设计一个环保机器人。具体要求：机器人从场地中起始区（抽签）出发，将场地中U型区域的不可回收垃圾9V电池（灰色长方形）送至不可回收垃圾站（黄色区域），将场地中可回收垃圾易拉罐（绿色的圆）送至可回收垃圾站（绿色区域），然后回到起始区，完成任务（如图1）。

3.项目目标

以积木机器人为载体，学生通过观察、设计、制作和调试机器人完成一系列教学目标，从而实现学习兴趣的培养，学习能力的提升。在项目学习中培养学生的实践能力、合作学习能力、创新精神和团队意识，让学生在项目的设计和调试中体验创新的乐趣。项目课程分为初级和中级两阶段进行，针对不同阶段的特点设定不同的目标。初级阶段：学会积木机器人器材的使用操作和设计方法;掌握编程软件的使用、流程图式编程的基本方法、机器人巡线的基本原理。中级阶段：在器材使用的基础上，根据比赛要求掌握结构设计方法，结合机械设计原理应用机器人完成比赛任务;充分发挥想象力，学会设计制作富有创意的机器人项目。

（二）项目的实施阶段

将班级中学生分成4人一组，每组安排一个组长，由组长在组内分工，确定每人每节课的任务。环保机器人项目每周一课时，计划利用一个学期完成此项目。项目内容分为三个板块：机器人基础知识和基础组件;流程图编程;设计创新项目。1-4课时主要讲解机器人基础知识和基础组件。基础组件包含各种结构件、连接件、传动件、电子件以及控制器。在掌握基础组件的基本使用上结合机械结构、传动结构进行组合设计。5-9课时流程图编程学习。先学习软件提供的基本模块库的功能，然后结合三种基本程序结构，编写程序控制机器人完成一系列简单子任务。10—14课时创新项目的设计。设计项目的过程是学生结合掌握的知识进行创新，也是学生能力提升的关键。

（三）项目的评价阶段

传统的评价注重对学生的学习结果的评价，忽视了学生学习过程中表现的评价。项目评价中更加重视的是学生学习过程的评价，在学习过程中评价学生的参与态度、研究行动、研究成果，如环保机器人项目学习综合评价量表所示。

环保机器人项目学习综合评价量表

三、环保机器人项目总结与反思

环保机器人项目开展，深受学生的欢迎，学生经过一个学期的学习，利用自己的数学、物理、工程和机器人技术等知识，通过自主探究，协作学习设计出自己的环保机器人，成功地完成了不可回收垃圾和可回收垃圾的分类回收，利用人工智能为保护环境贡献一份自己的力量。在开展环保机器人项目的过程中，笔者意识到在开展项目学习要避免两个误区：一个是教师过多的干預学生的设计;另一个是教师是个旁观者，放任自流。在完成项目的过程中，教师要充分的相信学生，多多鼓励学生大胆尝试，勇于创新，放手让学生自己去做，即使学生做的有问题，也要鼓励学生去想办法解决问题。同时，在每节课要做好基础知识的铺垫，让学生具备必要的基础知识后去解决问题，当发现学生偏离了项目的方向，要及时提醒学生，让学生少走弯路。

参考文献：

[1]高志军，陶玉凤.基于项目的学习（PBL）模式在教学中的应用[J].电化教育研究，2009（12）.

[2]姬娅会.基于项目的学习模式在《教学设计》课程中的研究[D].临汾：山西师范大学，2015.