潘華莉

摘 要：2015年“創(chuàng)客”走入政府工作報告，李克強主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，確定支持發(fā)展“眾創(chuàng)空間”的政策措施，為創(chuàng)客教學搭建了新平臺。機器人教學作為創(chuàng)客課程的一個重要分支，一直在創(chuàng)客教育中占據(jù)重要地位。國內(nèi)外的教學研究指出，中小學生利用機器人來開展教育教學，有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計能力和動手實踐能力，機器人教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。機器人課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學生良好的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神、實踐能力。但是大部分學校的機器人教學存在設(shè)備不足、傳統(tǒng)教學模式無法適應(yīng)新型創(chuàng)新課堂等問題。面對這樣的矛盾，文章以“學習共同體”的形式，探索新型教學模式，發(fā)展“普惠教學”，讓更多的學生有機會參與進來，共同研究與學習。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客;教學模式;機器人;學習共同體

一、 問題的提出

近年來，機器人教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。機器人不僅有利于學生理解科學，工程學、技術(shù)等領(lǐng)域的抽象概念，而且有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計能力和動手實踐能力。

越來越多的中小學將機器人課程引入社團學習中，取得了較好的競賽成績。然而以“社團”形式開展的機器人教學，并沒有關(guān)注大部分的學生，其偏向“精英教育”的教學模式，注定無法走進尋常課堂，傳統(tǒng)的課堂教學模式下，機器人教學課堂不夠活躍，學生之間缺乏互動，學習效果不理想。那么如何讓更多的學生參與進來，并提高課堂效率呢？當筆者接觸到學習共同體理論時，茅塞頓開，并非參與最終的競賽才意味著學習了機器人，一個好的演講者，其身后亦有一個優(yōu)秀的團隊，所以，培養(yǎng)學生的重點是創(chuàng)造機會，讓所有學生參與進來，過程中發(fā)現(xiàn)與培養(yǎng)能力，而非將眼光局限在競賽之上，為此，筆者進行了以下的實踐探索。

二、 開展基于“學習共同體”教學設(shè)計的理論基礎(chǔ)

（一）建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義認為知識的獲取是建構(gòu)的，而不是接受傳輸而來的，知識的建構(gòu)來源于活動，因而知識存在于活動之中，知識的建構(gòu)需要對所學內(nèi)容進行闡釋、表達或展現(xiàn)，這是建構(gòu)知識的必要方式，意義可以與他人共享，因而意義的建構(gòu)可以通過交流來進行。

（二）學習共同體理論

“學習共同體”（learning community）或譯為“學習社區(qū)”，是支撐以知識建構(gòu)與意義協(xié)商為內(nèi)涵的學習的平臺，成為信息時代知識創(chuàng)生的社會基礎(chǔ)，強調(diào)人際心理相容與溝通，在學習中發(fā)揮群體動力作用，學習單位由個人拓展為集體有利于更多的學生參與到機器人學習中。

三、 基于“學習共同體”的創(chuàng)客課堂教學模型

VEXIQ的競賽不僅關(guān)注個人的能力，更關(guān)注團隊合作能力以及科學探索的過程。學生通過體驗、解構(gòu)、智造、測試、問辯、創(chuàng)造、評價反思、分享環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提升科技素養(yǎng)。

（一）體驗

項目的引入階段，通過learnsite平臺，發(fā)布多媒體學案，學生全體體驗作品、探索其功能、明確其結(jié)構(gòu)。

（二）解構(gòu)

分析作品的組成部分、實現(xiàn)原理、技術(shù)知識等進行意義建構(gòu)的過程，涉及拆解、測量、推理等學習行為。這個階段從軟、硬件兩方面進行學習。

（三）智造

任務(wù)的模仿與創(chuàng)新學習階段，重點引導(dǎo)學生邊做邊撰寫工程筆記，將遇到的主要問題、對預(yù)定方案的修改與原因、資料來源、新的體會。這既是一個記錄的過程，也是一個知識建構(gòu)和能力提升的過程。

（四）測試

根據(jù)項目要求對作品進行軟件、硬件的測試與調(diào)試，達到預(yù)期目標，確保設(shè)計作品的穩(wěn)定性。

（五）問辯

以小組為單位制作匯報PPT，講述制作的靈感、過程、遇到的問題，其他小組充當評委。

（六）分享

學生以組為單位進行互相交流，學生可以去學習你想要學習的那個小組，也可以去指導(dǎo)其他小組制作。此外，記錄設(shè)計優(yōu)秀小組，拍攝照片，添加文字說明等布置創(chuàng)客教室的文化墻、校園文化長廊、校園藝術(shù)節(jié)，適當時候邀請校領(lǐng)導(dǎo)、專家來觀摩點評。

四、 VEXIQ“更上層樓”教學案例

以VEXIQ去年初中組的競賽項目“更上層樓”為例子。我們以普通教學班為主體，課前通過調(diào)查問卷摸底后，對所有成員完成異質(zhì)分組，共計6個小組，每組4-8名學生。分別命名為“A組、B組、C組、D組、E組、F組”，所謂“異質(zhì)”，指的是每個小組內(nèi)學生經(jīng)過考察，有擅長搭建機器人結(jié)構(gòu)的，有擅長邏輯運算的學生。教師課前準備好一臺搭建好的VEX機器模型，準備好比賽場地模型及課件。

（一）任務(wù)體驗

閱讀完賽季要求，提出問題“你認為如何堆疊，可以獲得更多得分？”而后小組研究場地結(jié)構(gòu)，并討論出小組結(jié)論，在班級內(nèi)推選小組代表回答，此處不評價任何小組的方案。接著介紹遙控器與機器的配對方法，學生動手匹配遙控器與機器，按照之前的方案夾取輪轂，到達指定區(qū)域搭建一層，而后撤回，再來搭建二層，這個過程中，學生仍然以團體為單位，組員依次體驗遙控器的力度、范圍變化對機器的影響，以及初時的方案實現(xiàn)情況，非常有趣的碰撞點是，同樣的方案，有些小組實踐一段時間后能夠完成，有些不能，這就自然引發(fā)學生的“體驗式思考”。學生給出各種答案，如“抓取不熟練”“時間不夠”“結(jié)構(gòu)不合理”，體驗中學生加深了對項目的理解。

（二）解構(gòu)

帶領(lǐng)各個小組成員分析機器搭建過程中的軟、硬件兩方面，這個過程是與智造階段互相融合推進的。首先明確機器人設(shè)計分為軟、硬件兩個方面。接著從硬件開始，介紹機器搭建的幾個部分：底盤部分、抬升裝置、抓取裝置。每個部分的知識與技術(shù)要點如下。

軟件設(shè)計部分包括聯(lián)隊賽、個人賽方案設(shè)計，自動賽程序設(shè)計。

（三）智造

這個階段，要求小組成員繼續(xù)完善工程筆記的幾個部分，結(jié)合前面的學習過程，提出一個完整的工程筆記包括“我們的小隊、隊員風采、規(guī)則分析、初始機型搭建、進階機型一、進階機型二、進階機型三、編程調(diào)試（軟件與硬件匹配參數(shù)設(shè)置）、編程調(diào)試（聯(lián)隊賽、個人賽）、編程調(diào)試（自動賽）、訓練測試與改進、訓練測試中發(fā)現(xiàn)的問題、方案設(shè)計（聯(lián)隊賽）、方案設(shè)計（個人賽）、方案設(shè)計（自動賽）、我們的訓練計劃”。實行“組長負責制”，組員圍繞著工程筆記的幾個方面，實現(xiàn)機器人設(shè)計過程中的理論與實際的結(jié)合。