具身认知视角下初中信息综合实践活动的校本课程教学设计——以“Yanshee迎宾机器人”的教学为例

■陆春燕

具身认知理论认为，认知是通过身体的体验及其活动方式形成的。初中信息综合实践活动有机结合了动手操作和动脑思考的过程，其实践性和操作性的特点与具身认知理论的观点相契合。目前已有教师在信息技术学科中运用具身认知理论构建教学模型并结合案例进行了探讨，验证了该教学设计模型能够提高学生学习兴趣、课堂参与度和参与水平，增强学生的学习效果，促进学生元认知的发展。因此，笔者认为具身认知视角下初中信息综合实践活动的校本课程的开发与研究十分必要，现以区级公开课“Yanshee迎宾机器人”的教学为例进行了实践探索。

一、学情分析

本节课是“Yanshee 机器人”的起始课，教学对象是七年级学生。学生思维活跃，对新鲜事物有很强的好奇心，对本节课兴趣浓厚，且在小学阶段有Scratch 模块化编程基础，这为本节课的教学打下良好的基础。但同时存在的问题是学生的能力水平参差不齐，教学任务的设计要注意分层递进，教学过程中要注意关注到每一个学生。

二、教学目标设计

根据初中信息技术学科核心素养要求，结合学生的实际情况，笔者设计了如下教学目标：通过pc-blockly 编程工具，学会编写模块化的程序；通过让Yanshee 机器人完成迎宾的任务，体会实际运用中会出现的各种问题；通过了解迎宾机器人在实际生活和自然界中的作用，体会人工智能的重要性。

三、教学设计片段

1.创设情境，明确任务

教师利用“让机器人Yanshee 担任迎宾大使”这一主题，引导学生发现生活中人工智能的应用；随后聚焦运用人工智能技术解决实际问题，将机器人Yanshee 的迎宾任务“检测有无家长进入校园”“检测家长有无佩戴口罩”“如何高效工作”“如何检测性别”贯穿整个教学过程，进而培养学生在信息社会的数字化胜任力。

情境创设如下：

学校准备在下周期中考试后举办一次家长会，当天会迎来很多家长，需要一名志愿者引导各位家长。请编写程序，让机器人Yanshee担任迎宾大使，完成系列任务。

2.设计任务，层层递进

基础任务：利用红外传感器检测有无家长进入校园。

任务目标：机器人要利用红外传感器测距功能检测有无家长进入校园，如果检测到，执行语音“您好，欢迎来到南京市中华中学上新河初级中学”，同时，配备特殊动作“鞠躬”；如果没有检测到，胸前绿色灯常亮。

任务提示：（1）先给红外传感器一个判断值，可以用“工具”菜单的“传感器读数窗口”感受与Yanshee 迎宾机器人的距离；（2）用到的模块：感知（红外传感器）、逻辑、展示、运动。

提升任务：检测进入校园的家长有无佩戴口罩。

任务目标：请在基础任务的基础上修改程序。因为疫情原因，在检测到有家长进入校园的同时，还要检测其是否佩戴口罩。如果检测到口罩，执行语音“请进”，并加上手部动作“招右手”；如果没有检测到口罩，则一直执行语音“请佩戴口罩”。

任务提示：（1）用到的模块：感知（红外传感器）、循环（重复直到）、逻辑、展示、运动；（2）重复“直到型循环结构”：反复执行循环结构，直到条件满足。

拓展任务1：让Yanshee 迎宾机器人高效工作。

任务目标：请在提升任务的基础上修改。为了让Yanshee迎宾机器人更高效地工作，我们不需要让其反复执行。请学生想一想，应该怎样修改程序？

任务提示：可以尝试利用外接触摸传感器控制Yanshee 迎宾机器人的工作。当长时间没有家长进来时，触摸传感器被激发，机器人就可以停止当前的检测，休息一下。

在此基础上，笔者还设计了拓展任务2：请学生思考，如果检测到有家长进入校园，并且已经佩戴口罩，我们能否让Yan⁃shee迎宾机器人区分性别？如果是男性，执行语音“先生请进”；如果是女性，执行语音“女士请进”。

设计意图：基础任务主要引导学生掌握pc-blockly 编程工具主要功能模块的使用，以及红外传感器的使用。提升任务是对基础任务的修改，结合真实情境，引导学生进一步认识“迎宾机器人”功能的实现过程，循序渐进了解“如果→执行→否则”模块、“直到型”循环的基本操作，在探究中不断优化程序，培养计算思维。本节课的教学难点是“直到型循环结构”。第一次试讲的时候，笔者用“直到型循环结构”和“当型循环结构”两种方法进行模块化编程，并对两者进行比较，但是发现把两种循环结构放在一起，学生理解存在难度，并且容易混淆，教学效果不理想。因此，笔者在本节课把“当型循环结构”内容删除了，集中精力把“直到型循环结构”讲透彻，在后续的教学中再引入“当型循环结构”。拓展任务1 是在前两个任务基础上的再次修改，引导学生使用触摸传感器，难度加大。针对学有余力的学生，笔者设计拓展任务2，在前三个任务都完成的前提下，引导其继续探究。

总体来说，这些任务衔接紧密、难度层层递进，结合真实情境，能够引导学生发现身边的人工智能技术，了解深奥的人工智能原理，帮助学生尝试用人工智能技术优化学习和生活环境。

3.运用流程图，突破重难点

本节课的教学重点是“条件判断语句模块的使用”。流程图便于教师描述，有利于学生理解。在基础任务和提升任务中，笔者给出了以下两张流程图（如图1、图2）。有了流程图，学生在进行模块化编程的时候就容易许多。

图1

图2

四、反思

本节课从具身认知的视角出发，旨在调动学生全身心地投入学习。在“做中学”思想的指导下，笔者通过创设真实的生活情境，设计探究实践活动，引导学生自行建构知识的意义。pc-blockly编程工具采用模块化编程的方法，降低了程序设计门槛，配合分层教学，可以照顾到各个认知层次的学生。

教学实施过程作为教学设计的核心部分，对教学效果具有决定性的作用。依据具身认知理论的情境性，笔者首先创设教学情境激发学生的学习兴趣。以此为基础，笔者对知识点进行初步讲解，让学生对概念形成初步认识，整体感知本节课的教学内容。学生在笔者的引导下，通过具身认知过程，建构对知识的理解和感性认识。经历具身认知过程，学生顺利解决问题并掌握知识。最后，笔者从知识、能力以及核心素养3个方面引导学生进行总结以及自我反思。

在传统的学科课堂教学中，由于学生的身体受到限制，教学过程是离身的。而初中信息综合实践活动是动手操作实践，需要学生进行自主探究，编写模块化的程序，体验获得知识的过程。在学习过程中，学生对知识的认知除了依靠主体的大脑，还必须身心结合、手脑并用。因此，笔者在进行初中信息综合实践活动校本课程开发与教学时，始终遵循具身认知理念。通过本节课的实践，笔者发现学生的学习兴趣、课堂参与度和参与水平、学生的学习效果都有较大提高，这也正是笔者认为的具身认知视角下初中信息综合实践活动的校本课程开发与研究的价值所在。