基于任務驅動的高中科創社課程設計研究
——以OTTO機器人制作為例

王威劉龍

（安徽省淮南第二中學，安徽 淮南）

一、課程理念

“創客”一詞來源于英文單詞“Maker”，是指出于興趣與愛好，努力把各種創意轉變為現實的人。目前，創客教育以變創意為現實、勇于創新為目的，正在逐步進入中學創客空間或者社團活動當中。參與的學生與教師通過任務驅動、探究學習、在線課程等方式，在模仿與創新中設計出一定的作品，并把自己的成果分享出去，從而體驗創造的快樂。

本課程以9G舵機以及超聲波測距儀的使用為基礎，通過3D打印材料制作OTTO機器人為任務驅動，開展創客教育活動。所謂“任務驅動”是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學法，“任務驅動”就是在學習創客制作的過程中，學生在教師的幫助與指導下，緊緊圍繞一個制作項目，在明確的項目任務驅動下，通過對學習資源或在線課程的積極應用，進行自主探索和相互間協作的學習。在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐意識。在教學過程中，師生打破傳統的教師主導式教學方式，構建一種新的“平等”關系，這與創客教育主張的“自由”不謀而合。因此，我校科創社團課程的教學設計環節遵循這種關系，為教與學的順利實施提供依據。

二、教學內容

一個好的創客教學案例，教師應從創意設計、需求分析、編程實現和拓展創新進行整體考慮。作者在完成Arduino基礎教學的基礎上，結合學生對現有知識的掌握程度，不斷深入推進創客課程模塊的教學。而本節課OTTO機器人制作則是任務驅動教學的一個樣本。

OTTO是一個完全開源的互動機器人，用3D打印制作機器人外形，通過幾乎無焊接的簡單電子連接，通過最簡單的代碼進行操作控制。OTTO機器人制作過程主要涉及：利用Cura 3d切片軟件對OTTO機器人STL文件進行切片、3d打印機的使用、在Arduino開發板的基礎上使用9G舵機、超聲波傳感器、OTTO機器人的組裝與編程。通過任務探究培養學生的觀察力和思考力以及發現問題、分析問題、解決問題的能力。提升學生勇于探索、大膽設計、積極合作的學習態度，并分享成功帶來的喜悅。

三、如何設計任務驅動教學

1.情景創設

創客教育任務驅動法的實施，首先要創設與當前學習主題相關、盡可能真實的學習情境，激發學習者主動進行探究的欲望。教師引導學習者帶著真實的“任務”進入學習情境，使學生的學習直觀化和形象化。情景創設的任務，除了真實、有趣，還要具有綜合性。本課題以學生對機器人的神秘感為抓手，設計了一個真實、有趣，同時又具有綜合知識運用的OTTO機器人制作創客教育項目。在教學時首先展示教師制作的OTTO機器人，明確告知學生，通過本次課程的學習都能親自制作一個會動的OTTO機器人，以這樣的問題情景激發學生的興趣。

2.任務分析

教師把制作OTTO機器人的任務呈現在學生面前后，先讓學生觀察機器人組成和腿腳運動動作，然后相互討論。在原有Arduino編程知識的基礎上，提出完成任務需要解決的問題，教師引導學生由易到難逐步理清問題。對于要解決的問題，教師不要直接告訴學生如何解決，而是向學生提供一些解決問題的思路與方法，去哪里獲取OTTO機器人的相關資料，這樣使學生認識到OTTO機器人的制作涉及了3D打印外殼、舵機運動學、距離傳感器、程序控制等知識。在獲得比較清晰的研究思路后，學生開始分制作模塊進行自主探究。

3.完成任務

OTTO機器人的制作模塊雖多，但相對獨立。在任務探究過程中，要充分發揮學生的主體作用，讓學生大膽地嘗試完成任務，不要害怕失敗。教師作為活動的指導者，建議科創社學生4～6人一個小組，小組內分工合作把一個復雜任務分解成若干子任務，分別重點探究3D打印外殼和程序設計與制作。對3D打印感興趣的成員著重研究如何制作機器人外殼；對編程感興趣的小組成員，通過探究舵機的使用與編程設計，利用4個舵機先把OTTO機器人的腿和腳最基本動作制作出來。在學生體驗到階段性成功之后，再引導學生完善機器人功能，比如通過距離傳感器，實現遇到障礙物自動停止等動作。在這個探究過程中教師要不斷鼓勵學生，及時為學生提供幫助，引導學生參與機器人制作設計的整個過程，從而激發學習創客課程的興趣。

4.總結提升

整個OTTO機器人的制作過程，培養了學生的分析能力、主動探究能力、動手制作能力和團隊協作能力。學生通過分組完成機器人外殼制作和機器人編程之后，就會形成一個自己的作品。任何一個作品都有美觀、合理、協調之分，在課堂教學過程中，教師要對學生完成任務的結果及時給予不同的評價，不僅有利于教師掌握學生的學習活動情況，也能為學生進行下一步任務的改進進行指導。

在高中科創社團的創客教育中使用“任務驅動”法教學時，在任務的設計時要充分考慮到學生的特征。“任務”的設計只有符合社團成員的特征需求，才能使課堂效果事半功倍。在教師的指導下，學生探究時，根據任務難度由易到難、循序漸進地完成，從而使學生對獲取知識的思路、方法，然后通過學習認知的遷移形成自己的知識。