基于協(xié)作學(xué)習(xí)理論的中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)研究

桑麗華　張運(yùn)凱　王靈曉

摘要 協(xié)作學(xué)習(xí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作共事能力、創(chuàng)新能力和改變學(xué)生的思維方式有重要的作用。與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式相比，協(xié)作學(xué)習(xí)更能提高課堂學(xué)習(xí)氛圍、學(xué)習(xí)興趣和效率。將協(xié)作學(xué)習(xí)應(yīng)用到中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)中，對(duì)基于協(xié)作學(xué)習(xí)的中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞 協(xié)作學(xué)習(xí)；中小學(xué)機(jī)器人；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G424.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-489X（2009）06-0030-02

Study on Primary and Secondary Schools Teaching Robot Design based on Theory of Collaborative Learning//Sang Lihua, Zhang Yunkai, Wang Lingxiao

Abstract Cooperative learning on cultivating students' ability of coordination, innovation ability and the work of the students' way of thinking has changed. Compared with the traditional learning mode, cooperative learning can improve classroom learning atmosphere more, students' interest and efficiency. Cooperative learning is used in elementary education, based on robot of cooperative learning in primary design teaching robot was studied.

Key words collaborative learning；primary and secondary robot；instructional design

Authors address

1,2 Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016

3 Hebei University, Baoding, Hebei 071002

機(jī)器人教育是全面培養(yǎng)學(xué)生信息素質(zhì)、提高創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的良好載體。隨著智能機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展和機(jī)器人競(jìng)賽在中小學(xué)的逐漸升溫，將智能機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)和技能納入中、小學(xué)的信息技術(shù)課程的必要性和可行性已經(jīng)非常明朗和成熟[1]。在中小學(xué)開展機(jī)器人教育，有助于學(xué)生的邏輯思維能力、實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。中小學(xué)生初步接觸機(jī)器人知識(shí)既感到新奇又沒有一定的知識(shí)基礎(chǔ)，需要教師的指導(dǎo)及學(xué)生之間的相互協(xié)作。所以從協(xié)作性學(xué)習(xí)方面著手，筆者對(duì)中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

1 協(xié)作學(xué)習(xí)理論

協(xié)作學(xué)習(xí)也稱合作性學(xué)習(xí)、合作教學(xué)等，是一種基于學(xué)習(xí)協(xié)作體組織形式的群體學(xué)習(xí)方式。在這種學(xué)習(xí)方式下，通過(guò)一定的激勵(lì)機(jī)制，使得不同的學(xué)習(xí)者都對(duì)協(xié)作體負(fù)責(zé)，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，同時(shí)學(xué)習(xí)個(gè)體也從協(xié)作體中獲益[2]。

目前國(guó)家還未制定中小學(xué)機(jī)器人課程標(biāo)準(zhǔn)，這種情況下在中小學(xué)教師要靈活開展機(jī)器人課程，充分發(fā)揮機(jī)器人教育在培養(yǎng)中小學(xué)生各種能力中的作用。首先，要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的重要因素，機(jī)器人教育不管是在教學(xué)過(guò)程還是在課外活動(dòng)中都能以小組比賽形式，使學(xué)生獲得成功的快樂(lè)，從而激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力。其次，響應(yīng)中小學(xué)新課程教學(xué)中倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)教學(xué)方式的改革。在機(jī)器人教育中，課堂以學(xué)生為中心，教師提供學(xué)習(xí)主題和主題支架。最后，通過(guò)機(jī)器人競(jìng)賽等形式可以培養(yǎng)小組成員之間的相互協(xié)作能力。在競(jìng)賽等活動(dòng)進(jìn)行過(guò)程中需要小組成員之間相互配合和學(xué)生之間相互交流，在實(shí)踐中提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

2 協(xié)作學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)

案例為石家莊四十三中機(jī)器人教學(xué)中的一個(gè)例題，如題：“請(qǐng)給你的機(jī)器車編寫程序，使機(jī)器車能準(zhǔn)確地完成以下任務(wù)：讓機(jī)器車從A線出發(fā)（出發(fā)時(shí)車體的任何部位不能超越起跑線A），當(dāng)車體的任意部分超越Ｄ時(shí)，立即倒退至Ｂ線（車體的后輪壓過(guò)B線即可）后，在迅速前進(jìn)至終點(diǎn)線F停車（停車時(shí)車體的任意部分都必須越過(guò)終點(diǎn)線F）。如圖1所示。”

此題目有4種常見解決方案。方案一，時(shí)間變量控制（圖2）；方案二，時(shí)間和光感聯(lián)合控制①（圖3）；方案三，時(shí)間和光感聯(lián)合控制②（圖4）；方案四：光電傳感器精確控制（圖5）。

題目要求各小組通過(guò)共同協(xié)作完成任務(wù)，在下次機(jī)器人課堂上教師組織小組間進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)。

1）學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，應(yīng)充分考慮：學(xué)習(xí)任務(wù)要符合學(xué)習(xí)者的特征，不能超越學(xué)習(xí)者知識(shí)能力太多；學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)具有開放性，解決問(wèn)題的目的不是期望學(xué)生給出完美的答案，而是鼓勵(lì)學(xué)生參與；學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)具有足夠的復(fù)雜性，能夠引發(fā)學(xué)習(xí)者的高級(jí)思維活動(dòng)；學(xué)習(xí)任務(wù)的完成依賴于學(xué)習(xí)伙伴之間的合作[3]。

本文以一堂展示各小組完成任務(wù)和小組間的協(xié)作學(xué)習(xí)為研究對(duì)象，作業(yè)任務(wù)明確，具有一定的復(fù)雜性和可分解性，題目的復(fù)雜性容易激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)欲望，并且能凝聚小組成員之間的團(tuán)結(jié)力量。

2）分組設(shè)計(jì)。在進(jìn)行分組時(shí)，依據(jù)CSCL分組系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了分組，分組的基本原則是異質(zhì)同組，分組的基本算法是盡可能地將差異度最大的學(xué)生分在每個(gè)小組中，并且使得小組間的差異度減小到最低程度[4]。這樣既使小組間沒有太大的差異又保證了小組成員之間的和諧。指導(dǎo)教師進(jìn)行指導(dǎo)，保障小組成員之間能夠在相互信任依賴的情況下工作。

3）學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)目的在于提供與任務(wù)相關(guān)的信息資料，供學(xué)生查詢、學(xué)習(xí)，為學(xué)生進(jìn)一步思考提供支架，引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)。

教師將每節(jié)課的課件放在機(jī)器人教室的電腦上以供學(xué)生參考。指導(dǎo)教師每周有兩天在指定時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行講解，將所需資料提供給學(xué)生，指導(dǎo)小組討論、協(xié)作研究并將各自的學(xué)習(xí)結(jié)果利用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行表達(dá)，學(xué)生也可以自己搜集資料并分享給其他學(xué)生。

4）學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)。本文的主要活動(dòng)是學(xué)生展示和交流學(xué)習(xí)成果，活動(dòng)設(shè)計(jì)如表1所示。

5）協(xié)作學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。最后評(píng)價(jià)分為2部分：一是對(duì)學(xué)習(xí)小組的評(píng)價(jià)，二是對(duì)學(xué)生個(gè)人的評(píng)價(jià)。

小組評(píng)價(jià)：小組自評(píng)，小組間互評(píng)和教師評(píng)價(jià)三種評(píng)價(jià)方式。小組評(píng)價(jià)從以下幾個(gè)方面考慮：小組協(xié)作程度、任務(wù)過(guò)程中參考資料、任務(wù)結(jié)果。小組最后得分是3種評(píng)價(jià)方式的平均分。

學(xué)生個(gè)人評(píng)價(jià)：針對(duì)學(xué)生在協(xié)作過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生個(gè)人的評(píng)價(jià)成績(jī)由小組成員和指導(dǎo)教師共同決定，評(píng)價(jià)主要是從協(xié)作過(guò)程中的態(tài)度、分配任務(wù)完成程度等方面考慮。

3 結(jié)論

在協(xié)作學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)大家提供的資源，學(xué)生自主篩選有用信息，不僅擴(kuò)大了知識(shí)范圍也提高了自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)協(xié)作學(xué)習(xí)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力有很大促進(jìn)作用，也改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。但目前對(duì)它的研究還比較少，需要更多人繼續(xù)研究。

參考文獻(xiàn)

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