王同聚

(廣州市教育信息中心(廣州市電化教育館)，廣東 廣州 510091)

“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式構(gòu)建與實踐*
——以中小學(xué)機器人教學(xué)為例

王同聚

(廣州市教育信息中心(廣州市電化教育館)，廣東 廣州 510091)

目前智能機器人已逐漸進入到我們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€應(yīng)用領(lǐng)域，但我國中小學(xué)機器人教育起步較晚，近幾年只有個別學(xué)校將機器人引入中小學(xué)課堂，亟待尋求一種適合中小學(xué)機器人教學(xué)的教學(xué)模式。在“微時代”、移動學(xué)習(xí)、在線教育等日趨盛行的背境下，全國掀起了“微課”研究熱潮，但如何應(yīng)用微課、采用何種教學(xué)模式組織教學(xué)的研究較少。文章通過對“翻轉(zhuǎn)課堂”“研學(xué)后教”等教學(xué)模式進行研究和分析，結(jié)合機器人教學(xué)實操性強的特點，構(gòu)建了以“微課”和“研學(xué)案”為教學(xué)載體的“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式，以期為中小學(xué)機器人教學(xué)模式的研究和應(yīng)用提供參考。

微課；機器人教育；微課導(dǎo)學(xué)；教學(xué)模式；構(gòu)建

一、問題提出

在“微時代”、移動學(xué)習(xí)、在線教育等新技術(shù)環(huán)境下，“微課”逐步熱遍了全國，2011年，胡鐵生提出了“微課”的概念[1]，幾年來各地都開發(fā)了很多微課資源。但在微課迅猛發(fā)展的同時，我們也看到了一些不協(xié)調(diào)的因素：其一，存在重開發(fā)、輕應(yīng)用的現(xiàn)象；其二，微課非萬能之物，并非是所有學(xué)科、所有課型都適用于微課教學(xué)。機器人教育在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面具有獨特的優(yōu)勢，引起了領(lǐng)導(dǎo)者、教育者和研究者的廣泛關(guān)注。習(xí)近平在2014年6月9日舉辦的中國科學(xué)院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上的講話中表示：“我們不僅要把我國機器人水平提高上去，而且要盡可能多地占領(lǐng)市場；機器人革命有望成為第三次工業(yè)革命的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國將成為全球最大的機器人市場”[2]。機器人教育進入我國中小學(xué)校雖然已有10多年，但均以競賽為主，近幾年才有個別學(xué)校將機器人教學(xué)逐步引入中小學(xué)課堂，由于起步較晚，機器人教育工作者都是摸著石頭過河，機器人教學(xué)沒有成熟的教學(xué)模式可供借鑒。因此筆者根據(jù)機器人教學(xué)實操性強的特點，把“微課”引入到中小學(xué)機器人教學(xué)中，同時通過對“翻轉(zhuǎn)課堂”“研學(xué)后教”等教學(xué)模式的特征進行研究、歸納和分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了以“微課”和“研學(xué)案”為教學(xué)載體的“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式。希望通過該模式的應(yīng)用能夠不斷地優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)、改進教學(xué)策略，實現(xiàn)教學(xué)模式的突破與創(chuàng)新。

二、研究綜述

(一)“微課”的定義與特征

目前，“微課”已成為我國教育信息化發(fā)展的新熱點。胡鐵生對微課定義是微課又名為微課程，它是以微型教學(xué)視頻為主要載體，針對某個學(xué)科知識點(如重點、難點、疑點、考點等)和教學(xué)環(huán)節(jié)(如學(xué)習(xí)活動、主題、實驗、任務(wù)等)而設(shè)計開發(fā)的一種情境化，支持多種學(xué)習(xí)方式的新型在線網(wǎng)絡(luò)視頻課程[3]。岑建林等認(rèn)為微課的核心是微視頻，視頻時長5-8分鐘左右，同時還包括微教案、微習(xí)題、微課件和微反思等相關(guān)資源組成；其特征是短小精悍、主題突出、資源多樣、交互性強、半結(jié)構(gòu)化等[4]。特別適合用計算機和手機、平板電腦等移動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)。目前，微課受到各級教育行政部門的高度重視，各地都在積極開展各類微課比賽和資源建設(shè)，微課的制作技術(shù)取得了較大進展，各地都開發(fā)了一大批微課作品，征集的微課資源越來越多，系列化程度不斷提高，微課制作技術(shù)日漸成熟和應(yīng)用研究成果逐步顯現(xiàn)。但也存在一些問題：人們對微課的認(rèn)識和理解各有不同，表現(xiàn)形式比較單調(diào)，制作目的不夠明確，微課應(yīng)用普遍較弱，教學(xué)模式創(chuàng)新乏力。焦建利認(rèn)為微課是為教學(xué)和學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新而生的，教學(xué)模式創(chuàng)新才是根本；微課是為教學(xué)模式的創(chuàng)新而準(zhǔn)備的，其存在的唯一理由是讓教師教得更輕松，學(xué)生學(xué)得更快樂、更高效[5]。因此，構(gòu)建“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式也是順應(yīng)了微時代的需求。

(二)“翻轉(zhuǎn)課堂”的定義與教學(xué)模式模型

“翻轉(zhuǎn)課堂”是將知識學(xué)習(xí)過程中知識傳授與知識內(nèi)化兩個階段顛倒過來，即知識傳授在教室外，由學(xué)習(xí)者在課前通過觀看教師微視頻課程、完成針對性練習(xí)等方式完成；知識內(nèi)化在教室內(nèi)，通過協(xié)作探究完成。它是一種將課堂講座與家庭作業(yè)的構(gòu)成要素相互顛倒的教學(xué)模式。視頻講座通常被認(rèn)為是翻轉(zhuǎn)方式的關(guān)鍵要素，它可以由教師創(chuàng)建并發(fā)布上網(wǎng)，也可以從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中直接搜選[6]。翻轉(zhuǎn)課堂具有教學(xué)視頻短小精悍、重新建構(gòu)學(xué)習(xí)流程、教學(xué)信息清晰明確、練習(xí)檢測方便快捷等特點，其實質(zhì)是自主化的學(xué)習(xí)環(huán)境、協(xié)作式的交流分享、個性化的溝通方式、全員式的參與學(xué)習(xí)，采用直接指導(dǎo)和建議協(xié)助式的混合學(xué)習(xí)模式組織教學(xué)。其教學(xué)流程主要體現(xiàn)在課前和課中，教師和學(xué)生在每個環(huán)節(jié)有不同的任務(wù)，該教學(xué)模式結(jié)構(gòu)模型見圖1所示。

圖1 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式模型

(三)“研學(xué)后教”教學(xué)模式的定義與模型

“研學(xué)后教”教學(xué)模式是以教師的“三研”，即以教學(xué)目的、教學(xué)對象和教學(xué)內(nèi)容為前提，以“研學(xué)案”為主要載體，以學(xué)生的自主探究與合作為主要形式，幫助學(xué)生實現(xiàn)多元化發(fā)展，提高綜合能力和教學(xué)質(zhì)量，讓學(xué)生在探究性的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中學(xué)會研究問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新的精神[7]。“研學(xué)”主要是指教師在深入研究學(xué)情、學(xué)法和課標(biāo)、教材的基礎(chǔ)上開發(fā)“研學(xué)案”，學(xué)生在“研學(xué)案”的指引下通過自主學(xué)習(xí)、合作探究，掌握知識和方法；“后教”主要針對學(xué)生鉆研后存留的疑點與難點，學(xué)生互相交流、教師點撥與拓展，充分有效地達成教學(xué)目標(biāo)[8]。其教學(xué)流程從課前到課中再延伸到課后，教師和學(xué)生在每個環(huán)節(jié)有不同的任務(wù)，該教學(xué)模式結(jié)構(gòu)模型見圖2所示。

圖2 “研學(xué)后教”教學(xué)模式模型

(四)中小學(xué)開展機器人教育的現(xiàn)狀分析

機器人融合了機械制造、電子技術(shù)、傳感器、無線通訊、聲音識別、圖像處理和人工智能等領(lǐng)域的先進技術(shù)，代表著現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的前沿[9]。目前智能機器人已逐漸進入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€應(yīng)用領(lǐng)域，在英、美、日等發(fā)達國家，已經(jīng)將機器人作為一種教學(xué)工具，應(yīng)用于中小學(xué)的課外科技活動或技術(shù)課堂教學(xué)中，日本的Mohamed Hamada等在計算理論的相關(guān)課程中，利用樂高NXT機器人進行游戲化教學(xué)，學(xué)習(xí)者通過圖形化編程將程序輸入到機器人后，通過觀察機器人的運動來學(xué)習(xí)計算理論的知識[10]。美國的Carlos A. Jara等則針對自動化與機器人技術(shù)課程，采用“邊學(xué)邊做”的模式，從虛擬機器人到實體機器人，為學(xué)生提供了機器人理論知識和實踐課程[11]。近年來，我國也逐步開始在中小學(xué)推廣機器人教育，我國的機器人教育主要包括機器人競賽和機器人教學(xué)[12]。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會自2001年開始舉辦第一屆全國青少年機器人競賽；教育部、中央電化教育館自2004年也把電腦機器人競賽項目列入到全國中小學(xué)電腦作品制作活動中；2003年4月教育部正式頒布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》，首次在高中“信息技術(shù)”“通用技術(shù)”課程中分別設(shè)立了“人工智能初步”“簡易機器人制作”選修模塊，部分省市也把機器人教學(xué)內(nèi)容納入到初中和小學(xué)信息技術(shù)、綜合實踐和科學(xué)課程中[13]；教育部制訂的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》出提出“收集資料，了解機器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用”的要求[14]。由此可見，國家對機器人教育的重視程度，把培養(yǎng)高素質(zhì)的智能機器人研究人才已納入國家“人才儲備計劃”。在中小學(xué)開展機器人教育活動有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力、科學(xué)探究能力、空間想象能力、創(chuàng)新思維能力、綜合應(yīng)用能力和團結(jié)協(xié)作能力，能夠提升學(xué)生的信息科技素養(yǎng)。因此，中小學(xué)機器人教育對推進素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才、提高中小學(xué)生的科技素質(zhì)具有重要的現(xiàn)實意義。但是，現(xiàn)階段研究人員把注意力都集中在機器人競賽上面，而機器人教育理論的研究較匱乏，最終導(dǎo)致機器人教學(xué)缺乏有效的理論指導(dǎo)，難以深入到課堂。缺乏科學(xué)規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計，教學(xué)過程缺乏教育理念支持[15]。在“微時代”、移動學(xué)習(xí)、在線教育等新技術(shù)環(huán)境下，亟待尋求一種適合中小學(xué)機器人教學(xué)的教學(xué)模式。

三、“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式的構(gòu)建與特點

“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式主要強調(diào)的是學(xué)生課前視頻自學(xué)和課堂教師和答疑解惑，但缺少課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)；而“研學(xué)后教”教學(xué)模式主要是采用“研學(xué)案”進行先學(xué)后教，其教學(xué)過程是從課前到課中再延伸到課后，突出了以學(xué)生的自主探究與合作為主體，以教師的答疑解惑與點撥拓展作為主導(dǎo)地位，但其教學(xué)過程沒有發(fā)揮“微課”的優(yōu)勢。微課資源的應(yīng)用核心是創(chuàng)新性地解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)問題，是為了創(chuàng)設(shè)更多機會讓學(xué)習(xí)者積極主動學(xué)習(xí)，微課資源為教學(xué)模式創(chuàng)新提供基礎(chǔ)，是提高教學(xué)質(zhì)量的途徑之一[16]。因此，根據(jù)中小學(xué)機器人實操性強的特點，在機器人教學(xué)中有必要構(gòu)建一種基于“微課”應(yīng)用的新型教學(xué)模式。

(一)“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式的構(gòu)建

在以實操為主的課程教學(xué)中(如中小學(xué)機器人課程)，把“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的“微課”視頻教學(xué)與“研學(xué)后教”教學(xué)模式的“研學(xué)案”學(xué)習(xí)方式融為一體，對教學(xué)應(yīng)用的課型進行了限定(以實操課為主)，重新構(gòu)建了一種新的教學(xué)模式——“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式[17]。

“微課導(dǎo)學(xué)”是在實操型課程的課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)三個教學(xué)環(huán)節(jié)中，利用“微課”視頻和“研學(xué)案”(也稱“自主學(xué)習(xí)任務(wù)單”)引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)，學(xué)生通過自主探究、動手實踐、合作交流、提出問題、任務(wù)展示、總結(jié)提煉等學(xué)習(xí)新知識，教師通過創(chuàng)設(shè)情境、分組協(xié)作、答疑解惑、跟蹤引導(dǎo)和評價反饋等方式組織教學(xué)，教學(xué)過程體現(xiàn)以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，通過“微課導(dǎo)學(xué)”來提高實操課的教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，筆者把這種教學(xué)模式稱為“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式，該教學(xué)模式，如圖3所示?！拔⒄n導(dǎo)學(xué)”在課前、課中、課后等教學(xué)環(huán)節(jié)都起著重要的作用。

圖3 “微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式模型

1.課前“微課導(dǎo)學(xué)”的作用和師生角色的定位

在課前，教師在對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情進行分析的基礎(chǔ)上，除了要制作傳統(tǒng)課型中的教案和上課課件外，還要制作“研學(xué)案”(即自主學(xué)習(xí)任務(wù)單)和“微課”資源，因此在新媒體和新技術(shù)環(huán)境下，教師要付出更多的精力；學(xué)生要根據(jù)上課進度要求在熟悉教材的基礎(chǔ)上，用“微課”視頻結(jié)合“研學(xué)案”實現(xiàn)導(dǎo)學(xué)功能，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，預(yù)習(xí)新課內(nèi)容，通過微課提前了解上課的重點、難點，回顧已學(xué)知識，了解背景知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，并在“研學(xué)案”上記錄自己遇到的困惑和建議。由此可以看出，在課前，學(xué)生利用“微課”提前預(yù)習(xí)上課的基本內(nèi)容，達到了“微課導(dǎo)學(xué)”的目的，同時在課前階段教師和學(xué)生都要親力親為，分別發(fā)揮著設(shè)計主體和學(xué)習(xí)主體的作用。

2.課中“微課導(dǎo)學(xué)”的作用和師生角色的定位

在課中，即在教學(xué)課堂上，教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)，創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境，組織學(xué)生自主探究、分組協(xié)作，針對個別學(xué)生提出的疑難問題，教師單獨解答，而對于學(xué)生普遍存在的問題，進行集中講解，采用分層教學(xué)，教師重點是幫助學(xué)生解決疑難問題，并對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果給予及時的反饋評價；學(xué)生則是通過自主學(xué)習(xí)和合作交流學(xué)習(xí)相結(jié)合，適時利用“微課”幫助學(xué)生解決重點、難點、疑點、易錯點和易混淆點，完成知識內(nèi)化，強化學(xué)習(xí)興趣，針對實操步驟記不清的地方，可以借助“微課”視頻，邊看演示內(nèi)容邊自己動手實操，在探究中發(fā)現(xiàn)問題、手腦并用，尋求解決問題的方案，經(jīng)過反復(fù)嘗試自己仍然不能解決的問題再請教老師或同學(xué)，這樣經(jīng)過反復(fù)探究后最終解決的疑難問題，印象會更加深刻。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師只有一個，不能照顧到每一位學(xué)生，而老師制作的“微課”視頻則成為老師的最好幫手，通過微課視頻引導(dǎo)學(xué)生完成機器人等實操課的操作任務(wù)，所以在實操課的教學(xué)中“微課導(dǎo)學(xué)”依然發(fā)揮了重要作用；在課堂教學(xué)中充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。

3.課后“微課導(dǎo)學(xué)”的作用和師生角色的定位

在課后，教師需要進行課后反思，經(jīng)過學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課堂上發(fā)現(xiàn)的問題，反思在微課和研學(xué)案的制作中還存在什么問題，需要如何改進，通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(教學(xué)論壇、QQ群、微信群)與學(xué)生課后交流，及時反饋學(xué)生發(fā)現(xiàn)的新問題，分享優(yōu)秀學(xué)生的成功案例，總結(jié)教學(xué)的成果、存在的不足和改進的措施；學(xué)生也要反思自己上課的收獲和存在的問題，對沒有熟練的內(nèi)容借助“微課”視頻幫助學(xué)生復(fù)習(xí)，鞏固重點、難點、疑點、易錯點、易混淆點，通過擴展學(xué)習(xí)、遷移應(yīng)用、查漏補缺，引出后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，強化對教學(xué)內(nèi)容的記憶。因此“微課”視頻就是學(xué)生的家庭教師，通過電腦、智能手機和平板電腦，隨時隨地都可以用微課來指導(dǎo)自己復(fù)習(xí)功課，發(fā)現(xiàn)新問題及時與老師和同學(xué)通過網(wǎng)絡(luò)進行互動交流從而實現(xiàn)“微課導(dǎo)學(xué)”的目的；在課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生之間是朋友，教師是引路人、是明星，學(xué)生是踐行者、是追星族。

利用“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式，學(xué)生通過微課進行前課預(yù)習(xí)，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，找到自己不懂的難題；到課堂上課時，通過與同學(xué)互動交流和請教老師，帶著疑問和采用探究的方式進行自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，重點攻克難題，提高學(xué)習(xí)效率；在課后通過復(fù)習(xí)、拓展、內(nèi)化，達到鞏固知識的目的，教學(xué)過程實現(xiàn)了“導(dǎo)學(xué)一體”。

(二)“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式與“翻轉(zhuǎn)課堂”和“研學(xué)后教”兩種教學(xué)模式的區(qū)別與聯(lián)系

“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式與“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式的具有以下幾個不同點：一是“微課導(dǎo)學(xué)”把“翻轉(zhuǎn)課堂”的“課堂、課中”兩個環(huán)節(jié)延伸為“課前、課中和課后”三個環(huán)節(jié)，增加了課后復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，根據(jù)人的記憶規(guī)律，課后復(fù)習(xí)可以幫助學(xué)生恢復(fù)記憶，記憶材料容易存儲，通過復(fù)習(xí)把短時記憶轉(zhuǎn)入長期記憶，可以對所學(xué)知識加以鞏固；二是“翻轉(zhuǎn)課堂”只是在課前運用視頻學(xué)習(xí)，“微課”只用在課前預(yù)習(xí)中。試想，如果所有學(xué)科教師都讓學(xué)生回家用微課進行課前預(yù)習(xí)，可能會出現(xiàn)新媒體環(huán)境下增加學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)的現(xiàn)象，而“微課導(dǎo)學(xué)”是將微課應(yīng)用到“課前、課中和課后”三個環(huán)節(jié)，使“微課”成為常態(tài)信息技術(shù)輔助教學(xué)的一部分，符合教育規(guī)律，“微課”成了學(xué)生的“貼身保鏢”和家庭教師，同時“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式分別引入了 “翻轉(zhuǎn)課堂”和“研學(xué)后教”兩種教學(xué)模式的“微課”視頻和“研學(xué)案”，吸收了兩種教學(xué)模式的精華，并對其進行了升華、拓展和延伸，最后構(gòu)建了以“微課”和“研學(xué)案”為載體、適用于實操課教學(xué)的新型教學(xué)模式。

(三)“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式的特點

“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式的特點是：節(jié)約師生時間、節(jié)省實操材料、提高教學(xué)效率、學(xué)習(xí)方式靈活，能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、動手實踐能力、自主探究能力、創(chuàng)新思維能力和團結(jié)協(xié)作能力等，主要適用于動手實操型的課程教學(xué)，除適用于機器人設(shè)計制作課程的教學(xué)外，還適用于物理實驗課、化學(xué)實驗課、生物實驗課、音樂器樂課等多種實操性強和演示類課程的教學(xué)[18]。該教學(xué)模式是集“翻轉(zhuǎn)課堂”和“研學(xué)后教”兩種教學(xué)模式的優(yōu)點，并對應(yīng)用課型進行了限定，對應(yīng)用范圍進行了拓展與延伸，師生可以在實操課的課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)等多個教學(xué)環(huán)節(jié)中組織教學(xué)。

四、“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式在機器人教學(xué)的中應(yīng)用

目前，我國中小學(xué)校開展機器人活動，大部分還停留在以機器人競賽為主，學(xué)校以機器人興趣小組和校本選修課的形式開設(shè)；教材大部分是以機器人公司開發(fā)的說明書為主，缺乏完善的課程體系。由于現(xiàn)在國家還沒有出臺相關(guān)文件像普及計算機那樣強制為學(xué)校配備機器人設(shè)備，大部分學(xué)校還沒有專門的機器人實驗室，也沒有開課機器人課程。隨著國家對機器人教育的重視，普及機器人教育需要參照“計算機的普及要從娃娃抓起”的做法，讓機器人的普及也從娃娃抓起，盡快讓機器人走進中小學(xué)課堂。因此，在“微時代”、移動學(xué)習(xí)、在線教育等新技術(shù)環(huán)境下，在中小學(xué)機器人教學(xué)中也需要尋求一種與新時代發(fā)展相適應(yīng)的教學(xué)模式，根據(jù)機器人教學(xué)具有實操性強的特點，機器人教學(xué)主要是以動手實操為主，其教學(xué)環(huán)節(jié)包括機器人搭建、機器人編程、軟硬件聯(lián)合調(diào)試和作品演示等幾個部分。在以上每個教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)重點、難點都可以用微課視頻來呈現(xiàn)，微課的主題突出和短小精悍的特點非常適合機器人搭建和程序設(shè)計等知識點的教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的層次和掌握知識快慢的差異，學(xué)生借助于微課學(xué)習(xí)，針對機器人搭建的細(xì)節(jié)和編程過程可以反復(fù)播放和回放微課視頻，能夠讓教師在課堂上針對同一個疑難問題而要分別多次向多個學(xué)生解答的困境中解脫出來。因此，“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式有利于提高機器人課程的教學(xué)效果。

這里以“機器人走迷宮”的教學(xué)內(nèi)容為例，介紹“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式在機器人教學(xué)中的應(yīng)用策略?！皺C器人走迷宮”教學(xué)的重點是機器人的搭建，難點是走迷宮機器人的編程。為此，教師和學(xué)生在課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)需要各自完成自己的教和學(xué)的任務(wù)。

(一)課前：教師準(zhǔn)備和學(xué)生預(yù)習(xí)

1.教師要根據(jù)機器人走迷宮的內(nèi)容進行學(xué)生的學(xué)情分析，根據(jù)學(xué)生對機器人知識的掌握程度來設(shè)計“研學(xué)案”(即自主學(xué)習(xí)任務(wù)單)，采用任務(wù)驅(qū)動和問題引導(dǎo)的方法幫助學(xué)生理清學(xué)習(xí)目標(biāo)，實現(xiàn)高效自主學(xué)習(xí)。在進行研學(xué)案設(shè)計制作時，教師既要考慮選用哪些微課視頻和教學(xué)資源，還要考慮配套微課的具體內(nèi)容和制作方法，研學(xué)案具有引領(lǐng)自主學(xué)習(xí)方向的作用，為了幫助學(xué)生完成“研學(xué)案”給出的任務(wù)，教師需要提供與機器人走迷宮相配套的微課視頻和學(xué)習(xí)資源作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的支架。

2.教師根據(jù)機器人走迷宮教學(xué)任務(wù)的需要，針對走迷宮機器人的搭建、機器人編程和機器人調(diào)試演示等幾部分教學(xué)內(nèi)容分別錄制3個“微課”視頻。機器人搭建要用到1個機器人控制器、2個馬達、2個超聲波傳感器、1個光電傳感器和1批機器人配件。機器人搭建的需要一定的技巧，機器人搭建過程較為復(fù)雜，為了能讓學(xué)生學(xué)會機器人的搭建，錄制微課視頻時需要把整個搭建過程用錄像式制作微課的方法錄制下來，時間控制在6分鐘內(nèi)；機器人編程過程微課的錄制，機器人走迷宮要用到2個超聲波傳感器、1個光電傳感器，還要用到條件判斷分支語句、多重循環(huán)語句、多個馬達模塊的參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容，這部分也是本課程的難點，要把整個編程過程采用錄屏式微課的制作方法錄制微課，時間控制在5分鐘內(nèi)；機器人調(diào)試和演示，分為軟、硬件聯(lián)合調(diào)試，機器人走迷宮的演示，用錄像式微課制作方法制作微課視頻，時間控制在3分鐘內(nèi)。

3.學(xué)生在“研學(xué)案”的指導(dǎo)下，觀看3個微課視頻預(yù)習(xí)功課，熟悉走迷宮機器人的搭建方法，了解循環(huán)語句和條件判斷語句的原理，了解超聲波傳感器和光電傳感器的功能和編程策略，編程微課視頻是用“左手法則”實現(xiàn)機器人的編程，根據(jù)“研學(xué)案”的提示，如果用“右手法則”編程應(yīng)該如何實現(xiàn)等，借助“研學(xué)案”開展自主學(xué)習(xí)，在完成任務(wù)單給出的任務(wù)，遇到困難的時候可以觀看微課視頻，或者閱讀其他學(xué)習(xí)材料，然后完成“研學(xué)案”給出的任務(wù)，把自己的疑難問題和創(chuàng)新思路記錄在“研學(xué)案”中。

(二)課中：學(xué)生自主探究和教師答疑解惑

1.教師為學(xué)生準(zhǔn)備好上課環(huán)境和設(shè)備，機器人實驗室配備每人1臺電腦和2-3人共用1套NXT籃牙機器人，制作走迷宮機器人需3人一組共同完成，教師布置任務(wù)，要求學(xué)生分組搭建機器人和編寫機器人程序，完成分組后，就把探究的主動權(quán)交給學(xué)生，教師的角色由傳統(tǒng)的講授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、負(fù)責(zé)為學(xué)生答疑解惑的技術(shù)支持者、激勵者和指導(dǎo)者。

2.學(xué)生根據(jù)老師布置的任務(wù)，再進行小組內(nèi)分工，充分發(fā)揮每個學(xué)生的特長和優(yōu)勢，動手能力強者，負(fù)責(zé)機器人的搭建，編程能力強者，負(fù)責(zé)機器人編程，課堂上充分發(fā)揮每個學(xué)生的優(yōu)勢，彰顯學(xué)生個性，達到優(yōu)勢互補、取長補短和效率最大化的目的。這樣小組內(nèi)2人負(fù)責(zé)搭建機器人，1人負(fù)責(zé)編寫機器人程序，由于在搭建機器人時有幾十個部件，而機器人編程中會用到循環(huán)語句、條件判斷語句、超聲波傳感器、光電傳感器和馬達參數(shù)的設(shè)置等，在搭建和編程時經(jīng)常會遇到問題，一個班幾十個學(xué)生，但老師只有一個，如果按傳統(tǒng)的方法事事都請教老師，每個小問題都讓老師指導(dǎo)，一個老師根本無能為力，這時微課視頻就發(fā)揮了它的最大優(yōu)勢，遇到問題可以及時在微課視頻中找到解決問題的答案，視頻可以反復(fù)播放、逐幀觀看。而對于經(jīng)過觀看視頻和小組討論仍不能解決的問題再請老師幫助解決問題。學(xué)生最終在自主探索、合作交流、微課導(dǎo)學(xué)、教師答疑、師生互動、挑戰(zhàn)競技的環(huán)境下完成走迷宮機器人的制作、編程和展示任務(wù)。

(三)課后：學(xué)生復(fù)習(xí)提煉和教師反思總結(jié)

1.教師課后根據(jù)學(xué)生上課時提出的問題進行反思總結(jié)，找出研學(xué)案和微課視頻中不完善的地方加以改進，將每個學(xué)生提交的機器人和程序進行分析評價，通過網(wǎng)絡(luò)交流平臺(課程論壇、QQ群和微信群)發(fā)布學(xué)生的優(yōu)秀作品進行展示、評價，利用網(wǎng)絡(luò)平臺與學(xué)生進行互動交流機器人走迷宮的學(xué)習(xí)心得體會。

2.學(xué)生課后對所學(xué)內(nèi)容進行復(fù)習(xí)鞏固，重點把編程部分知識進行強化訓(xùn)練，教師微課視頻中演示的編程方法采用“左手法則”完成，學(xué)習(xí)后需要把所學(xué)知識進行拓展，舉一反三，課后用“右手法則”再進行編程練習(xí)，不懂之處通過教師提供的“右手法則”編程的微課視頻進行自主探究，加深對所學(xué)知識的理解和記憶。

由此可以看出，機器人走迷宮這節(jié)課，在課前、課中和課后的教學(xué)過程中，“微課”都起到了非常關(guān)鍵的作用，能夠全方位地指導(dǎo)學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)、課中學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，成為學(xué)生身邊的家庭教師，教師利用“微課”組織教學(xué)，實現(xiàn)了“導(dǎo)學(xué)一體”和教學(xué)模式的創(chuàng)新。

五、結(jié)束語

本文針對中小學(xué)機器人課程實操性較強的特點，結(jié)合目前“微課”研究熱點，在分析“翻轉(zhuǎn)課堂”和“研學(xué)后教”兩種教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，吸取其精華部分，重新構(gòu)建了以“微課”和“研學(xué)案”為載體的“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式，在移動學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)和微時代背景下為實操型課程構(gòu)建了一種新型的教學(xué)模式，希望給更多機器人教育工作者提供參考。本文所構(gòu)建的“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式將會在更多中小學(xué)校和其他學(xué)科實操型課程中進一步驗證和完善，為中小學(xué)校普及機器人教育創(chuàng)造條件，讓更多的中小學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握機器人技術(shù)，提升青少年的科技素養(yǎng)，為建設(shè)創(chuàng)新型國家培養(yǎng)一批創(chuàng)新型科技人才。

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王同聚：中學(xué)高級教師，研究方向為智能機器人科技教育、教育信息化應(yīng)用研究(wangtj@gzedu.gov.cn)。

2014年11月30日

責(zé)任編輯：宋靈青

The Construction and Praticte of “Micro-lecture-Guided Learning” Instructional Mode in Robots Education of K12

Wang Tongju
(Guangzhou Education Information Center(Guangzhou Audio-Visual Education Center),Guangzhou Guangdong 510091)

The intelligent robot has entered into our daily lives in various application areas at present. But the robot education started late in our primary and secondary schools. Few middle schools offer robots courses in recent years. So it’s urgent to seek a robot teaching mode which is suitable for primary and secondary schools. The research about micro-lecture upsurges against a background of micro era, mobile learning, and online education, but it is poorly studied that how to apply the micro-lesson and how to choose the teaching mode for teaching. Based on the research and analysis of some instructional mode like flipped classroom, research learning and combining with the feature of strong practice in robots teaching, this paper introduces an instructional model named quot;microlecture guided learningquot; which takes quot;micro-lecturequot; and quot;case studiesquot; as its teaching carrier, in order to provide reference for the research and application of robot teaching mode in primary and secondary schools.

Micro-lesson; Intelligent Robots Education; Micro-lecture Guided Learning; Instructional Mode; Construction

G434

A

1006—9860(2015)02—0112—06

* 本文系全國教育信息技術(shù)研究“十二五”規(guī)劃2012年度重點課題子課題“微課在中小學(xué)機器人教育中的應(yīng)用研究”(課題編號：123620577-0037)、廣東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2012年度教育信息技術(shù)研究課題“中小學(xué)智能機器人科技教育教學(xué)模式的構(gòu)建與評價研究”(課題編號：12JXN011)、廣州市教育局青少年科技教育計劃資助項目“實體機器人制作與程序設(shè)計的研究”(項目編號：14B019)研究成果。