淺談微項目教學模式在仿真機器人教學中的應用
——以無人駕駛項目為例

熊國全 浙江省寧波市鎮海區仁愛中學

為了能夠在教學中有效培養學生核心素養，充分調動學生參與的積極性，教師在教學中經常會選擇項目教學模式。但是，在實際教學中，常常存在以下問題：因為涉及的內容多，需要補充、擴展；因為完成項目所需時間較多，部分學習習慣差、起點低的學生難以跟上教學節奏，影響教學效果；因為項目涉及知識及操作多，教師指導范圍有限，項目實施的過程與質量難以控制等。因此，我嘗試使用微項目教學模式，即引導學生完成一系列相對獨立、短小的微項目，使學生的學習更有針對性和實用性，有效達到培養學生核心素養的目的。下面以蘿卜圈仿真機器人無人駕駛項目為例，探究微項目教學模式在仿真機器人教學中的應用。

● 聯系生活, 項目情境化

在教學過程中，有目的地引入或創設具有生活氣息的場景，引起學生一定程度的態度體驗，能有效激發學生的求知欲，促使學生充分參與項目學習，發揮主觀能動性。

例如，蘿卜圈仿真機器人無人駕駛項目就是在三維的模擬城市環境中，設計一個仿真機器人，使其從指定的起點出發，選擇合適路線，到達終點，途中模擬完成各類無人駕駛交通行為。教學開始，我先借助視頻引導學生了解汽車行駛在城市中可能遇到哪些交通行為。學生結合自己上學、放學路上觀察到的交通現象，將項目內容和現實生活聯系起來，調動原有認知結構。接著，引導學生結合真實的生活情境，將無人駕駛可能遇到的交通行為列舉出來（如圖1）。這樣，學生通過思維的內部整合，容易理解或產生新的認知結構，針對各類無人駕駛交通行為的價值觀、情感、人生態度建立起來，從而激發了完成項目的興趣，促進自己進入特定的情境之中，為有效提升核心素養做好鋪墊。

● 橫向聯系，微項目整體化

學習的最基本規律就是由整體感悟到部分完成，再由部分回歸到整體。在完成項目的過程中，應讓學生對項目先有一個整體認識，然后將項目分解成相對獨立的各個微項目。學生成功解決每個微項目后，再找到微項目之間的橫向聯系，對整個項目形成完整認識，進而提高教學效率。

例如，無人駕駛項目比較大，涉及的知識比較多，學生不可能一下子做完整個項目。因此，將無人駕駛項目分解成多個微項目，學生條理清晰地完成各個微項目，這樣更符合學生的認知規律。教學時，我先引導學生思考：無人駕駛項目應分解成哪些微項目。學生分組討論，使用思維導圖展示分解效果，并由學生小組代表講解要分解成哪些微項目及分解的理由。接著，由全班學生討論完善，并提出不同意見，說明理由，個別地方教師加以補充（如圖2）。學生可以逐步解決各個微項目，對相互影響的微項目進行整合，不斷進行迭代完善。學生在完成所有的微項目后，也容易找到各微項目間的關系，最后將不同微項目的方案進行整合，進一步完善，最終可以形成項目的最佳方案。這樣將碎片化的知識轉變為結構化的知識，能增強學生解決問題的能力，形成有效的核心素養。

圖1

圖2

圖3

● 質疑釋疑，微項目問題化

在學習過程中，學生不斷發現問題，提出問題，用問題鏈將項目的要求鏈接起來，學生為了求解問題就會去探索知識，尋找方法，這樣容易培養自主探究的學習習慣。學生通過解決問題不斷深化學習，提升主動獲取知識的意識，并在對問題的求解中找到相關知識之間的橫縱聯系，增強綜合運用所學知識解決實際問題的能力，從而將知識提升到能力，有效發展核心素養。

例如，在講解微項目《機器人避讓行人》時，首先我在備課時依據教學要求提取項目所蘊含的信息，將其組織成一個個問題相互聯系又層次清晰的問題集，然后在課堂上，我讓學生分組結合現實生活，不斷提出自己認為是重點的問題，并在生生互動時，交流、討論這些問題，查漏補缺，在師生互動時，一起完善微項目的問題集。經過全班師生整合，共同討論、補充，形成了避讓行人問題圖，如圖3所示。針對問題解決，教師可以先降低要求，以完成任務為宜，逐步完善解決問題的方案，接著求解另一個問題，待完成求解方案，可以將兩個問題的方案合并，盡可能使兩者產生“合力”，進一步完善方案,如在解決問題“避讓行人時，如何設置最佳檢測值”時，就需要考慮前一問題“如何安裝傳感器”的方案，兩者結合考慮才能有最佳值。經過這樣的不斷迭代完善，學生才能完成整個微項目的方案。當然，在解決問題過程中，學生可能會進一步發現新的問題，如由綠波道路而提出新的問題“能不能不檢測行人，直接安全通過人行道”。這時，教師可以讓學生先嘗試探究、解決問題，若有自己解決不了的，可以讓更多的學生參與解決，甚至教師一起參與，幫助解決。

● 翻轉課堂，微項目差異化

學生已有的知識水平和認知能力存在一定的差異，而完成微項目所涉及的知識和操作步驟較多，若只依靠教師的講解、演示，讓學生模仿操作來完成系統知識的學習，會導致有的學生早早完成項目方案，等待教師公布下一步要求，而有的學生動手操作時一會兒忘記操作步驟的先后，一會兒找不到相應的工具，遲遲完成不了項目。因此，我對教學進行優化，以“項目任務清單+微課”相結合的方法變身為學生建構自身知識體系的引導者和幫助者。同時，在完成項目要求上，允許學生存在差異，有的學生可以只學習項目涉及到的知識點，基本完成項目任務，有的學生已有的知識水平和認知能力比較強，能夠在較短時間內理解相關知識，并能有效應用新知識，則要求其追求更完善的項目求解方案。

例如，在微項目《機器人走中線》教學中，我將距離傳感器的工作原理、機器人走中線方案、安裝距離傳感器、機器人走中線子程序、變量的使用等相關知識及操作做成微課，對學生容易操作失誤的地方進行有針對性的講解，并進行特殊的標注。同時，我要求學生結合項目任務清單觀看微課進行學習，讓學生根據自己的情況來安排和控制自己的學習。此過程中，直觀明了的微課有利于學生及時掌握基礎性知識及操作。而未能及時掌握知識及操作的學生可以根據自己的學習需要隨時暫停、快進，反復學習，琢磨參詳，以收到較好的學習效果。由于微項目涉及的知識不多，完成時間比較短，學生不會感到壓力巨大，同時，機器人仿真效果可以將學生學習的情況及時反饋，教師管理也方便。

● 發展內涵，微項目深度化

傳統教學以單純的知識傳授與技能訓練為主，課堂缺乏情感深度、智慧深度、合作深度。因此，我認為，仿真機器人教學應摒除表層化現象，幫助學生對教學內容深度理解，把握關鍵要素，知道在相似情境中怎樣將學到的知識運用到實踐中，并創造性地解決現實問題，以實現“建構知識、提升能力、培育素養”內涵追求。

例如，在微項目《機器人避讓行人》教學中，當學生能夠完成在一個路口避讓行人時，我就開始引導學生深入理解避讓行人的情境，挖掘出關鍵要素——機器人行駛速度與紅外傳感器的感應值，引導學生超越表層的符號知識學習，進入知識的邏輯形式和意義領域，將知識學習提升為對項目的思想和意義的理解與掌握。首先，讓不同方案的學生分別介紹自己的方案，講解方案的由來及思路，并由其他學生進行評價、反饋。對于有爭論的部分，讓學生自己去思考，找出它們之間的相互關系并嘗試。其次，通過對項目涉及的知識完整的處理，引導學生通過不同方案的展示理解關鍵要素，同時強調在學習過程中應及時構建反思，不斷對自身方案審視反思，聽取其他同學建議，吐故納新。最后，要求學生重視學習內容的有機結合，把多種知識和信息連接起來，針對相似情境能夠做到“舉一反三”,學會主動學習，并創造性地解決現實問題。這樣，在微項目深度化的過程中，通過對項目內涵的共同關注和主動實踐，有效培養了學生的信息分析能力、決策評估能力、團隊溝通合作能力，進而使核心素養獲得良性循環的發展。

● 賽學結合，項目開放化

學生完成項目的解決方案后，容易放棄繼續探究，這時教師應考慮如何引導學生精益求精。我采用的是教學與比賽結合的方法，將項目開放化的方法，如對部分學生提出比賽要求，要求他們按比賽要求去思考，去求解項目方案。這樣，一方面可以給其他同學樹立榜樣，激勵他們盡快完成項目方案；另一方面，給優秀學生提供了新的學習交流機會和發揮創造力的場所，鼓勵學生深層次地主動探索、主動實踐，促使學生進一步完善方案。

教學中，我首先要求學生在規定時間內在蘿卜圈仿真平臺上上傳自己的方案運行成績，通過成績榜的排名競爭,促使學生盡快完成項目方案取得成績，并設法提高成績；然后讓部分成績比較好的學生講解自己的項目方案，其他同學給予評價補充，進而逐漸提高學生語言表達能力，以及善于思考、分析問題和解決問題的能力；最后選部分學生參加無人駕駛項目比賽。參加正式比賽，學生會遇到很多意想不到的問題，進而擴充了學生知識的廣度和深度，培養了學生自主學習和勇于進取探究的精神，促進了其整體素質的全面提高。