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        對(duì)技術(shù)學(xué)科教學(xué)整合的探索及思考

        2015-09-10 14:29:50錢(qián)洪鋒
        考試周刊 2015年14期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)整合機(jī)器人

        錢(qián)洪鋒

        摘 要: 當(dāng)今社會(huì)對(duì)高中學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)能力的新要求、學(xué)生個(gè)性發(fā)展對(duì)技術(shù)學(xué)科的渴望、高考新政策對(duì)技術(shù)學(xué)科的新變化,都給技術(shù)學(xué)科帶來(lái)挑戰(zhàn)和機(jī)遇,同時(shí)面臨更多新問(wèn)題,本文從技術(shù)學(xué)科整合的角度,以建構(gòu)主義、多元化學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),采用具體實(shí)踐、個(gè)案研究的方法,提出以機(jī)器人為載體進(jìn)行技術(shù)學(xué)科整合的探索和思考。

        關(guān)鍵詞: 機(jī)器人 技術(shù)學(xué)科 教學(xué)整合

        浙江省高考高考改革試點(diǎn)方案于9月19日正式向社會(huì)公布,試點(diǎn)改革將從2014屆新入學(xué)高中新生開(kāi)始,至2017年全面實(shí)施。方案提出,考試科目分必考科目和選考科目,必考科目為語(yǔ)數(shù)外,選考科目由考生在思想政治、歷史、地理、物理、化學(xué)、生物、技術(shù)7門(mén)高中學(xué)考科目中自主選擇3門(mén),其中技術(shù)學(xué)科包含信息、通用兩門(mén)學(xué)科。技術(shù)的概念,在通用技術(shù)課課程計(jì)劃中,對(duì)技術(shù)的定義是指利用科學(xué)知識(shí)改造自然的一切手段的總和,那么信息技術(shù)也當(dāng)然可以包括在內(nèi),所以將兩門(mén)學(xué)科合二為一是有據(jù)可依的,實(shí)際上通用技術(shù)課程中已經(jīng)包含《電子控制技術(shù)》、《簡(jiǎn)易機(jī)器人制作》等與信息技術(shù)密切相關(guān)的選修內(nèi)容。兩門(mén)學(xué)科在教學(xué)內(nèi)容上看似大不相同,但其實(shí)有很多交集。筆者作為一線教師,分別擔(dān)任過(guò)多年的信息技術(shù)和通用技術(shù)的教學(xué)工作,在新高考改革方案出臺(tái)后,一直在思考如何才能讓信息和通用在教學(xué)中有機(jī)統(tǒng)一起來(lái)。這是技術(shù)教學(xué)的需要,也是新高考的需要,只有讓兩門(mén)學(xué)科教學(xué)有機(jī)整合起來(lái),才更有利于課程的發(fā)展,更有利于教師的課堂教學(xué),更有利于學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)。

        一、新形勢(shì)下技術(shù)學(xué)科所處的背景

        1.社會(huì)對(duì)學(xué)生掌握一定技術(shù)能力的要求。如今,技術(shù)深刻影響我們的生活方式,同時(shí)是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要力量,然而,許多案例表明,面對(duì)技術(shù)高速發(fā)展的今天,中學(xué)生對(duì)技術(shù)缺乏基本了解,尤其對(duì)于日常生活中的技術(shù)缺乏必要的應(yīng)對(duì)能力,迫切需要掌握一些與日常生活相關(guān)、與時(shí)代接軌的技術(shù)能力。

        2.新高考形勢(shì)對(duì)技術(shù)學(xué)科的需求。浙江省新高考改革方案的實(shí)施,對(duì)技術(shù)學(xué)科學(xué)習(xí)提出了更高的要求,即學(xué)生不但要完成學(xué)業(yè)水平考試,還要參加技術(shù)學(xué)科的高考。

        3.學(xué)生個(gè)體發(fā)展對(duì)技術(shù)學(xué)科的要求。根據(jù)多元智能理論,很多學(xué)生具有動(dòng)作技能、操作技能、技術(shù)思維方面的潛能和優(yōu)勢(shì)。他們喜歡技術(shù)學(xué)科,并且有技術(shù)方面的特長(zhǎng)和天賦,因?yàn)榧夹g(shù)學(xué)科使得他們的個(gè)性得到發(fā)展,一些傳統(tǒng)意義上的后進(jìn)生,會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)而重新產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。對(duì)他們來(lái)說(shuō)技術(shù)課程完全可以塑造一個(gè)全新的人生,一個(gè)更快樂(lè)的人生。

        二、新形勢(shì)下技術(shù)學(xué)科所面臨的問(wèn)題

        在上述三個(gè)不同層面考慮的背景環(huán)境下,技術(shù)學(xué)科的教學(xué)會(huì)出現(xiàn)新問(wèn)題,筆者從學(xué)校、教師和學(xué)生三個(gè)維度說(shuō)明面臨的難題。

        1.學(xué)校對(duì)于教學(xué)工作安排、教學(xué)質(zhì)量監(jiān)管和控制的難題。其一,按照學(xué)校以往教學(xué)工安排,信息技術(shù)在高一開(kāi)設(shè),每周2個(gè)課時(shí),通用技術(shù)在高二開(kāi)設(shè),每周2個(gè)課時(shí),但是,由于2014屆高一新生在高一學(xué)期結(jié)束時(shí)就必須進(jìn)行高考選考科目的選課,學(xué)生對(duì)于技術(shù)學(xué)科了解只是建立在信息技術(shù)的基礎(chǔ)上,無(wú)法對(duì)技術(shù)學(xué)科有一個(gè)全局性的了解。其二,若各個(gè)學(xué)校把信息和通用均合并為技術(shù)安排到高一開(kāi)設(shè),又涉及授課教師的問(wèn)題,是讓兩門(mén)課的教師各教各的課,還是同一教師既教通用又教信息?其三,在今后的學(xué)業(yè)水平考試和高考中,技術(shù)是作為單獨(dú)一門(mén)課程出卷的,那么,如何衡量通用和信息的教學(xué)質(zhì)量?其四,作為高考選考科目,到了高二和高三技術(shù)學(xué)科的課程設(shè)置必然也是會(huì)存在的,技術(shù)課程教學(xué)怎么處理?

        2.教師對(duì)于技術(shù)學(xué)科差異化掌握的難題。在外界看來(lái),現(xiàn)在技術(shù)成了統(tǒng)一的一門(mén)學(xué)科,教師如何把握、理解信息和通用兩門(mén)不同課程間的差異、特點(diǎn)和價(jià)值,最好的方法是把它們當(dāng)做一門(mén)課程教,但這需要教師具備一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。目前為止,絕大部分教師對(duì)于信息、通用二者學(xué)科之間的特點(diǎn)、共同點(diǎn)、差異點(diǎn)是說(shuō)不清楚的。

        3.學(xué)生對(duì)技術(shù)學(xué)科如何正確認(rèn)知的難題。任何一門(mén)學(xué)科,總會(huì)有一個(gè)鮮明的標(biāo)簽,比如物理學(xué)科,它雖然有不同的模塊內(nèi)容,如力學(xué)、電學(xué)等內(nèi)容,但這些包含“運(yùn)動(dòng)”、“速度”等元素,這些元素把物理的各個(gè)模塊內(nèi)容整合起來(lái),這些元素就是物理的標(biāo)簽,反觀技術(shù)學(xué)科,迄今為止好像并沒(méi)有貫穿二者的標(biāo)簽,這就像是一道巨大的鴻溝攔在信息技術(shù)和通用技術(shù)兩門(mén)課程中間,學(xué)生認(rèn)為丁是丁、卯就是卯,而怎樣讓丁卯結(jié)合,讓技術(shù)學(xué)科也有一些元素、一些載體、一些特有的標(biāo)簽,讓信息和通用有機(jī)結(jié)合,無(wú)縫整合,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到技術(shù)學(xué)科是一門(mén)整體的學(xué)科,這是一個(gè)難題。

        三、以機(jī)器人為載體進(jìn)行學(xué)科教學(xué)整合的實(shí)施思想

        筆者工作中曾接觸不少品牌的機(jī)器人,如納英特、中鳴、樂(lè)高、Arduino等,某些學(xué)校也開(kāi)設(shè)了該課程,但很多都是以選修課的形式出現(xiàn)的,主要以學(xué)習(xí)信息技術(shù)中的算法為主,如果在機(jī)器人教學(xué)中引入通用技術(shù)中的系統(tǒng)、控制、設(shè)計(jì)、分析、實(shí)踐、試驗(yàn)等概念及內(nèi)容,并與信息技術(shù)相結(jié)合,是非常有用而且有價(jià)值的,也是整合的意義所在。而且以機(jī)器人為載體,對(duì)技術(shù)學(xué)科教學(xué)整合的想法不是無(wú)的放矢。

        1.符合建構(gòu)主義理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)過(guò)程是人們的認(rèn)知思維活動(dòng)的主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程,是人們通過(guò)原有的生活經(jīng)驗(yàn)與外界信息進(jìn)行交互活動(dòng)以獲取、建構(gòu)新知識(shí)的過(guò)程。機(jī)器人教學(xué)僅憑教師的講授是無(wú)法能完成各項(xiàng)教學(xué)任務(wù)的,需要學(xué)生自己主動(dòng)學(xué)習(xí)和操作。學(xué)生與教師、與載體之間的交互活動(dòng)的行為和知識(shí)技能的獲取方式符合建構(gòu)主義理論。

        2.符合以學(xué)為中心的理論。學(xué)為中心理論指出,在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該以學(xué)生為中心,突出學(xué)生的主體地位,在機(jī)器人為載體的技術(shù)學(xué)科教學(xué)中要采取多種如協(xié)作式、個(gè)別化、小組討論等教學(xué)形式,學(xué)生可以控制并管理自己的學(xué)習(xí)活動(dòng),這是學(xué)為中心的顯著特點(diǎn)。

        3.符合學(xué)生多元學(xué)習(xí)的需求。以機(jī)器人為載體的學(xué)科整合,包含多元化的學(xué)習(xí)內(nèi)容和技能,根據(jù)加德納的多元智能理論,發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)教學(xué)可以包含多元智能理論中空間、內(nèi)省智能的學(xué)習(xí),而在機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)教學(xué)又提供了邏輯智能的學(xué)習(xí),采取不同形式的教學(xué)方式如合作學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)又給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)人際、存在、自然探索等智能的機(jī)會(huì)。

        4.符合技術(shù)學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)。普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出,技術(shù)是一門(mén)立足實(shí)踐、高度綜合、注重創(chuàng)造、科學(xué)與人文相融合的課程,機(jī)器人教學(xué)具有知識(shí)內(nèi)容具體化、操作性強(qiáng)、可拓展、團(tuán)隊(duì)合作、多種學(xué)科知識(shí)融合的特點(diǎn),非常符合新技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)提出的要求。

        四、以機(jī)器人為載體進(jìn)行學(xué)科教學(xué)整合的具體分析

        要對(duì)信息、通用進(jìn)行融合,可以選擇很多路徑,而機(jī)器人教學(xué)的特點(diǎn)讓它更好地為兩門(mén)課程的整合服務(wù)。

        1.時(shí)代性。機(jī)器人技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)是未來(lái)整個(gè)社會(huì)的戰(zhàn)略性高技術(shù),充滿(mǎn)機(jī)遇和挑戰(zhàn),我國(guó)相對(duì)于西方國(guó)家起步較晚,在現(xiàn)階段的高中學(xué)習(xí)階段引入機(jī)器人教學(xué)是有前瞻性和時(shí)代意義的。

        2.相關(guān)性。機(jī)器人教學(xué)涉及內(nèi)容非常廣,與此相關(guān)的學(xué)科內(nèi)容也較多,但主要集中在硬件和軟件,這與信息技術(shù)和通用技術(shù)密切相關(guān),設(shè)計(jì)與技術(shù)、算法與設(shè)計(jì)等都與機(jī)器人的聯(lián)系非常緊密。

        3.契合性。機(jī)器人教學(xué)可以說(shuō)和技術(shù)學(xué)科高度契合,它的教學(xué)內(nèi)容涵蓋信息和通用學(xué)科的所有領(lǐng)域。

        4.可操作性。其一是現(xiàn)在出現(xiàn)的如Arduino開(kāi)放式機(jī)器人,它的設(shè)計(jì)、成本都大大簡(jiǎn)化和降低,這為機(jī)器人走近課堂,成為一個(gè)常規(guī)教學(xué)工具奠定可操作的基礎(chǔ)。其二是機(jī)器人教學(xué)要求學(xué)生有很強(qiáng)的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力,這都需要學(xué)生在親身操作中實(shí)現(xiàn),對(duì)于程序的編寫(xiě),也需要利用機(jī)器人這個(gè)載體進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn),教學(xué)中實(shí)踐、操作、探索、研究、合作、體驗(yàn)等都會(huì)得到體現(xiàn),操作性強(qiáng),實(shí)際效果好。

        五、以機(jī)器人為載體進(jìn)行技術(shù)學(xué)科教學(xué)整合的可行性操作

        既然機(jī)器人教學(xué)涵蓋信息和通用技術(shù)所有內(nèi)容,那么在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中教師又該如何利用這一載體,為技術(shù)學(xué)科的教學(xué)服務(wù)?筆者以爬樓梯機(jī)器人為例,闡述在教學(xué)中的探索及研究。

        1.以機(jī)器人為載體教學(xué)是進(jìn)行技術(shù)學(xué)科整合的充分必要條件。(1)機(jī)器人作為教學(xué)工具的天然優(yōu)勢(shì)。機(jī)器人作為載體,首先必須是能夠成為一個(gè)教學(xué)工具。如何承擔(dān)起技術(shù)學(xué)科整合的任務(wù)?這就需要我們從機(jī)器人的結(jié)構(gòu)說(shuō)起,為了方便大家理解,我用它與人的關(guān)系一一列舉。

        從機(jī)器人的結(jié)構(gòu)就能看出,其一,機(jī)器人具有可分解的特點(diǎn),單獨(dú)使用就是單個(gè)模塊的內(nèi)容,傳感器對(duì)應(yīng)的是通用技術(shù)的電子技術(shù),拼搭件或制作件對(duì)應(yīng)的就是通用技術(shù)的結(jié)構(gòu)和工藝,算法對(duì)應(yīng)的是信息技術(shù)的程序設(shè)計(jì)。其二,機(jī)器人具有任意組合的特點(diǎn),如在通用技術(shù)必修2“控制與設(shè)計(jì)”章節(jié)的內(nèi)容,自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)路燈等常見(jiàn)的教學(xué)工具都可以通過(guò)機(jī)器人完成。其三是效果直觀明顯,機(jī)器人教學(xué)所見(jiàn)即所得,拼搭簡(jiǎn)單,效果顯而易見(jiàn)。

        (2)技術(shù)學(xué)科知識(shí)的無(wú)縫滲透。技術(shù)學(xué)科的內(nèi)容在機(jī)器人教學(xué)中都可以得到體現(xiàn)并有機(jī)統(tǒng)一。如對(duì)機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的就是通用技術(shù)必修2中“系統(tǒng)與設(shè)計(jì)”章節(jié)內(nèi)容,當(dāng)我要考慮爬樓梯機(jī)器人如何上下樓梯,并完成設(shè)定項(xiàng)目時(shí),這對(duì)應(yīng)的是通用技術(shù)必修1中“設(shè)計(jì)的一般過(guò)程”章節(jié)的內(nèi)容,從這個(gè)點(diǎn)展開(kāi),發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題、制訂設(shè)計(jì)方案、模型或原型的制作、測(cè)試調(diào)試及優(yōu)化等在機(jī)器人項(xiàng)目中都能找到一一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

        (3)教學(xué)過(guò)程與方法的靈活應(yīng)用。比如教師在講授單一模塊如傳感器(輸入)的內(nèi)容時(shí)就可以使用講授法,傳感器有很多分類(lèi),從物理量角度分為光敏、熱敏、力敏等,教師希望學(xué)生能夠舉一反三,這時(shí)就可以運(yùn)用啟示法、問(wèn)題引導(dǎo)法,當(dāng)需要學(xué)生把傳感器安裝在主板上時(shí),這就涉及學(xué)生的探索和實(shí)踐,就是探究法、實(shí)踐法。有時(shí)候需要小組和團(tuán)隊(duì)共同完成,這就是小組合作法、團(tuán)隊(duì)合作法。

        2.以機(jī)器人為載體進(jìn)行技術(shù)學(xué)科知識(shí)整合教學(xué)操作。以爬樓梯機(jī)器人為例,為了更清晰地反映機(jī)器人在教學(xué)中的整合效應(yīng),采用分模塊的方式展現(xiàn)。我以整體設(shè)計(jì)→系統(tǒng)分析→輸入的選擇與安裝→控制系統(tǒng)分析→拼搭件的制作工藝及安裝→算法構(gòu)思及編寫(xiě)→測(cè)試及優(yōu)化為順序呈現(xiàn)。

        從整個(gè)機(jī)器人爬樓梯項(xiàng)目的教學(xué)不難看出,通用技術(shù)的內(nèi)容和信息技術(shù)的內(nèi)容二者是不可分割的,它們統(tǒng)一在一起,各司其職,不分你我,這也是以機(jī)器人為載體進(jìn)行技術(shù)學(xué)科整合的理由。

        六、結(jié)語(yǔ)

        現(xiàn)如今,新一屆高一新生的技術(shù)學(xué)科選修模塊的學(xué)習(xí)即將被提上日程,尤其是在通用技術(shù)課程中的“電子控制技術(shù)”及“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”,信息技術(shù)課程中的“算法與程序設(shè)計(jì)”及“人工智能初步”幾個(gè)選修模塊,其內(nèi)容都可以為機(jī)器人課程所完全涵蓋,機(jī)器人課程以其強(qiáng)大的技術(shù)學(xué)科整合性和技術(shù)創(chuàng)造力正呼之欲出,由于時(shí)代的需要,在不久的將來(lái)以機(jī)器人為載體的技術(shù)學(xué)科教學(xué)將不再遙遠(yuǎn),必將被賦予真正的生命力。

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