基于菜单式材料的机器人教学之个案研究

基于菜单式材料的机器人教学之个案研究基于菜单式材料的机器人教学之个案研究 目 录 作者资料 1 目 录 1 关键词 1 菜单式学习材料 机器人普及教学 1 前 言 2 正 文 2 一 小学机器人学习现状 2 1 重理论 轻行为 2 2 教学组织困难 3 二 基于行为特征的菜单式机器人教学模式 3 1 学生行为特征分析 3 2 菜单式机器人教学的界定 3 1 关键点解析 Key points 4 2 应用实例资料 Applications 4 3 程序勘误 Correction procedure 4 3 基于行为特征的菜单式机器人教学模式建构 5 1 材料准备 5 2 菜单样式设计 5 3 菜单式机器人教学中的教师角色定位 7 三 基于行为特征的菜单式机器人总结 8 关键词 菜单式学习材料 机器人普及教学 前 言 正 文 一 小学机器人学习现状 小学信息技术课引入机器人教学是07年江苏省版教材实施以来的新 举措 目的是开发小学生的创新能力 培养学生获取信息 加工信 息 处理信息的综合能力 并在此基础上形成初步的结构性思维方 式 为后一阶段的学习打下基础 由此之见 小学开设机器人教学 的目的是与小学阶段学生的行为特征息息相关的 处于此年龄阶段 的学生从小学高年级学生 由于生理上的变化和抽象思维能力的进 一步发展 自我意识随之迅速发展起来 进入了个体自我意识发展 的第二个上升时期 具体运算阶段特征为此时的认知特征 如何结 合机器人教学 最大程度的挖掘此时学生的潜能 具有重要的作用 作为首批进行机器人实体教学的尝试者 信息技术教师在机器人教 学方面进行了一系列有益的尝试 纵观二年以来的教学情况 可以 发现以下情况 1 重理论 轻行为 首批尝试实体机器人教学的老师普遍发现 机器人实体教学有着相 当大的难度 学生机器人虽然已经是简化版的智能机器人 但是仍 然存在理论知识量巨大 编程内容过多的难题 加之机器人活动需 要较大的场地 因此形成了很多信息技术教师把教学重点放在了理 论层次 而忽视了机器人行为实践的状况 很多学生都是在教室中 学习编程 概念 而机器人运动却成为了空中楼阁 无可企及 2 教学组织困难 机器人实体教学实施之初 没有对班级规模提出建议 而开设机器 人实体教学课的学校都大多是师资力量较为充足的学校 学生生源 数较多 每班的学生人员也大多在近五十人左右 加之机器人教学 一般在机房内进行 人多 机器多 地方小的矛盾日益凸显出来 带来的直接矛盾就是教学组织困难 师生都很难找到适合的授课形 式进行有效的教学 课堂效益差 气氛热闹却难以控制 这些组织 教学中的问题 成为机器人实体教学中最突出的问题 二 基于行为特征的菜单式机器人教学模式 1 学生行为特征分析 小学信息技术课程中开设实体机器人课是在五 六年级 此时的小 学生处于认知发展阶段中的具体运算阶段到形式运算阶段的过渡 在行为特征上具有好奇心强 自尊性盛 逻辑分析能力初步形成的 特点 具有一定的行为能力 因此 此时的机器人实体教学应注重 学生的行为促发 在保证安全的基础上积极拓展他们的行为能力和 运算能力 2 菜单式机器人教学的界定 所谓菜单式机器人教学 Communication Robot Teaching 是为相对普通机器人实体教学中的师生单一交流模式的 教学形式 它主要通过学生间 师生间的菜单选择形式 分解教学 目标 简化教学重点 在菜单选择的过程中强化不理解的部分的学 习 弱化已经掌握部分的学习时间 避免部分晦涩难懂的概念的混 淆 借助学习小组 核心骨干互助等菜单方式 给与学生感性经验 从而避免了机械的讲授 生硬的任务 能够让学生通过自我选择 自我加工 自我求知的形式来进行知识集成和展示 一般而言 菜单式机器人教学材料包括以下几个部分 1 关键点解析 Key points 这部分以机器人的关键性的概念解析为主 帮助学生通过各种形式 进行概念的学习 主要呈现知识的结构 历史 形成等主干性内容 目的是通过适当的提示 形成学生的全景式的思维结构图 2 应用实例资料 Applications 机器人教学中有大量的编程的内容 这些内容与机器人可以完成的 动作和任务息息相关 在教学中 提供实例菜单供学生选择 这些 实例包含有机器人实体教学中的前进 后退 转弯 壁障 循迹等 基本动作程序 以期帮助学生在适当的提示下进行组合编程的尝试 万变不离其宗 这些程序的反复组合和修改 可以完成复杂的动 作 对于自身能力不足的学生 可以起到推波助澜的作用 对于编 程过程已经较为熟练的学生 也可以根据自己的需要选择没有把握 的菜单材料对自我程序进行验证 这样的选择过程 可以弥补师生 间生硬的教学程序 为学生提供自主选择的机会 3 程序勘误 Correction procedure 机器人的实体教学中 调试机器人是必不可少的环节 对于检查自 我行为 验证程序的合理性有着非常重要的作用 在这个过程中 程序勘误就显得尤为重要 甚至在一定程度上比编程本身更具有实 践意义 程序勘误菜单提供给学生典型问题的解析 错误程序的提 示 运动常见故障的排除等 帮助学生根据实际需要进行修正程序 的指导 对机器人的运行进行必要的干预 以完成既定任务 3 基于行为特征的菜单式机器人教学模式建构 1 材料准备 菜单式材料的着眼点在于 菜单 和 材料 因此寻找适合的材 料 并以菜单的形式呈现是菜单式机器人教学模式建构的首要因素 重点关注几个原则 第一 以教材为本 机器人教学是新版省编教材选修册的内容 关 于教材的编订和设计理念 在 江苏省义务教育信息技术实施纲要 中有详细的介绍 任何学习材料 必修基于 纲要 的基础 进 行材料设计 尤其对于机器人实体教学而言 涉及的概念范围很广 甚至包括商业领域中的很多复杂深奥的内容 这些材料如果进入 学习菜单 势必会影响学生的学校效果 而且机器人部分的难度可 以无限扩展 如果教师组织材料不利 会打击部分学生的学习热情 只有结合教材 以教材为材料选择的基准 才能在众多的材料中 寻找到适合的内容 帮助学生学习 第二 以生源为根 机器人教学的对象是小学高年级学生 学习准 备处于PC LOGO之后的后编程阶段 与PC LOGO一样属于选修部分的内容 需要一定的编程基础作为知识铺垫 因此 学生在之前编程基础如何 运算能力如何 部分语句的理 解深度如何 都成为制约材料进行菜单设计的因素 如果生源需要 尚处于编程的起步阶段 就需要教师给与更多的编程基础知识菜单 的设置 如果生源已经可以具有完整的结构性思维过程 则需要教 师更多的提供高级编程内容的启发菜单 2 菜单样式设计 研究了材料的选择之后 面临的问题就是菜单样式的选择 不同样 式的菜单对学生的影响是不同的 合适的菜单可以帮助学生加深知 识的理解 不合适的菜单反而对学习起到负面作用 第一 套餐式菜单 所谓套餐式菜单是指材料按照机器人的动作类 型进行分类 每一种动作为一种套餐 每个套餐内部包括完整的设 计流程图和程序要求 场地准备和运行规则 由学生根据每课的具 体环境进行菜单的选择 这种菜单适用于机器人的整体教学 一般 用于起始课和复习课 目的在于给与学生充分的巩固时间 对机器 人的运动知识进行必要的强化识记 例如机器人学习中的 机器人 壁障 运动 就具备菜单式材料的选择因素 可以帮助学生不断复 习旧知 引发新知 第二 协商式菜单 所谓协商式菜单是指学习材料根据学生的实际 情况进行罗列 教师在事前备课时准备提纲 提供给学生已有知识 材料的名称 然后学生根据自己的需要进行再次的增删 在这种菜 单形式中 学习材料起到了作料的作用 是学生学习过程中的学习 材料 也是认知素材 这种协商式菜单的特点是体现了师生平等对 话 协商学习的氛围 但在设计菜单时 教师还是要充分运用好主 导地位 学生由于认知水平及学习能力的影响对学习内容 方式方 法不能有全面的概括 教师在鼓励学生积极参与 合作设计菜单的 同时 应明确必须掌握的学习内容的底线 保证基础知识的巩固 第三 交互式菜单 所谓交互式菜单 顾名思义 师生间的学习材 料是随时可以进行交互的 学习材料可以成为教学材料 而教学材 料也可以很方便的转换为学生材料为学习者所用 这种材料形式的 应用灵活 有很好的互动性 因此适用于情况变化比较频繁的机器 人比赛等综合应用课的学习中 可以把实况用即时的形式反映给学 习菜单 为后续学习提供反思机会 促进学习过程的完善 这种形 式需要借助一定的多媒体教学条件才能正常进行 例如动态网站等 即时更新工具可以保障交互的顺利进行 这就对教师的个人教育技 术应用水平提出了一定的要求 也对实施教学的场地有一定的限制 只有配备服务器的多媒体机房才能实现即时的交互 因此 这种 菜单有一定的硬件要求 3 菜单式机器人教学中的教师角色定位 基于菜单式机器人教学中中 学生是在教师的教学引导下进行的一种主动式学习 不仅参与度方面要大大超越于传统教学 效果方面也要明显优于传统教学 但是 基于菜单式机器人教学中课堂中 教师的角色显得尤为重要 既要在备课阶段准备很多的机器人相关材料 又要控制课堂气氛 给学生充分选择的同时 还需要教师有丰富的临场应变能力 才能最终实现在教学过程中的主导作用 教师在基于菜单式机器人 的教学应注意以下两点 第一 为菜单提供选择指导 教师在学习者学习的过程中 除了提 供给学生设计好的菜单式学习材料之外 还有更加重要的任务 就 是告诉学生 应该如何选择这些菜单 选择的依据是什么 选择的 标准是什么 选择的时机是什么 这些对菜单的选择是帮助学生了 解如何去应用这些菜单 而不是仅仅把菜单交给学生 教师就可以 卸任了 单纯的把菜单给学生而不加以指导 反而是让菜单式的材 料代为完成了教师的责任 而从课堂教学变成了学生自学 违反了 教学的目的 不利于机器人这类较为复杂的知识的学习 所以 在 机器人实体教学中 教师要完成好指导学生选择菜单式材料的任务 第二 为学习提供材料伙伴 学生在学习机器人的过程中 团体合 作是常见的组织形式 至少要提供二人以上的小组进行合作学习 这点已经得到了行内老师们的认同 但是 教师是如何定位呢 在 菜单式材料提供给学生的基础上 是不是教师就成为旁观者呢 当 然不是 教师是学习者的学习伙伴 要以这样的身份参与到学习过 程中去 帮助学生共同设计程序 选择学习材料 并对某些交互式 的菜单进行共同的修正 在学习过程中完成知识的学习 因此 一 节合格的机器人实体教学课中 教师是要不断变换自身的身份的 课前的菜单制作者 课中的选择指导者 课间的伙伴协作者 课后 的复习延伸者 不同的时间都有不同的要求 有待教师去积极应对 三 基于行为特征的菜单式机器人总结 总之 基于菜单式材料的机器人教学是在知识 技术 基础成果 操作技能等方面的主客观统一 为机器人实体教学提供了一条有效 的途径 帮助信息技术教师解决课堂教学中的难题 对于机器人教 学这一新兴课题而言 需要不断研究的方向还有很多 菜单式学