基于小班化教學(xué)的小學(xué)機器人教學(xué)及實踐研究

李修元

（重慶師范大學(xué)計算機與信息科學(xué)學(xué)院，重慶 401331）

1 引言

近年來，隨著基礎(chǔ)教育新課程改革的不斷深入，我國中小學(xué)機器人教育也有了較快發(fā)展，其教育價值已初步獲得社會認可[1]。常規(guī)班教學(xué)中，學(xué)生在機器人課程中的學(xué)習(xí)動機不足，教師對個體的關(guān)注度不高。本文將小班化教學(xué)模式引入到中小學(xué)機器人課程，同時在尊重學(xué)生個性化的基礎(chǔ)上，其不僅能夠使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，更能讓教師了解每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，通過與學(xué)生的交流反饋提高教學(xué)效率。此外，貫徹小班化教學(xué)模式在某種程度上還能夠減輕教師的壓力，是我國極力推崇的教學(xué)模式[2]。

2 小班化教學(xué)綜述

小班化教學(xué)是歐美發(fā)達國家普遍推行的一種教學(xué)組織形式。美國一項“視野與文化”的研究表明,在課堂教學(xué)中,教師教學(xué)視野的覆蓋范圍一般不超過25名學(xué)生[3]。新世紀初，我國開始了新一輪基礎(chǔ)教育課程改革。這事實上意味著一場教育思想和教育觀念大變革的到來[4]。小班教學(xué)有自身的優(yōu)勢。第一，有利于提升教學(xué)質(zhì)量，傳統(tǒng)班級學(xué)生人數(shù)多，老師只能以理論知識為主，再以視頻為輔，老師很難關(guān)注到每個學(xué)生的在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。第二，小班教學(xué)可以根據(jù)學(xué)校機器人配件的套數(shù)進行分配，減低了學(xué)校資金的投入。在教學(xué)過程中，老師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生遇到的問題，并提供個性化的指導(dǎo)。第三，小班教學(xué)中學(xué)生都可以參與進來親自動手搭建機器人、編寫代碼。鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，更好促進學(xué)生全面發(fā)展。

3 機器人教育發(fā)展現(xiàn)狀

機器人教育近年來快速發(fā)展，涉及的研究人員越來越多。機器人比賽越來越受到重視，更多的學(xué)校和教師與學(xué)生參與進來。我國機器人教育可以分為兩個階段：①2000到2011年機器人教育為起步期。教育政策的支持和機器人技術(shù)發(fā)展，推動了機器人教育的初步發(fā)展。②2011年到2018年為高速發(fā)展期。信息技術(shù)課程中的機器人教育規(guī)定，將小學(xué)信息技術(shù)課程中增加機器人入門[5]。隨著技術(shù)的發(fā)展，將編程進行模塊化設(shè)計，既降低了學(xué)習(xí)門檻，又增加了學(xué)習(xí)的趣味性。使學(xué)生在機器人制作過程中鍛煉動手能力，又培養(yǎng)了學(xué)生編程的邏輯思維能力。

4 小班教學(xué)的過程

小班教學(xué)關(guān)系圖由課前準備階段，常規(guī)班教學(xué)，和小班教學(xué)三部分組成。課前準備階段，是小班教學(xué)展開的基礎(chǔ)，做好前期規(guī)劃，后面的活動才能良好的展開。中間是常規(guī)版教學(xué)，教學(xué)過程中理論基礎(chǔ)為主，掌握理論基礎(chǔ)才能更好的和其后的實踐結(jié)合。小班教學(xué)階段，它是學(xué)生實踐學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，更好的提升學(xué)生們的綜合素質(zhì)、鍛煉學(xué)生的實踐能力。這三個階段遞進又相互影響，共同構(gòu)成了小班教學(xué)的完整性。

圖1 小班教學(xué)過程圖

5 M小學(xué)機器人教育的實踐案例

5.1 學(xué)?，F(xiàn)狀

M小學(xué)是重慶市最近幾年建立的私立學(xué)校，機器人教育剛開始組建。學(xué)校十分注重學(xué)生的素質(zhì)教育，希望開展機器人教育來促進學(xué)生們的創(chuàng)新精神和實踐能力。

5.2 學(xué)生情況

選擇五年級一個機器人課程班作為實踐案例的研究對象，實驗班采用小班化進行教學(xué)。該班共有20名學(xué)生，男生12人，女生8人。

⑴學(xué)生基礎(chǔ)情況

在開班之前，通過教師訪談，了解了學(xué)生的基本情況：學(xué)生們在常規(guī)班對基礎(chǔ)知識進行學(xué)習(xí)和掌握，學(xué)生通過網(wǎng)上編程平臺學(xué)習(xí)簡單的圖形化編程。但是學(xué)生手動實踐不夠，對機器人零件的搭建不熟悉、缺乏元器件工作原理的了解、機器人出現(xiàn)突發(fā)問題的不能很好處理。

⑵機器人課程資源的準備

學(xué)校想學(xué)生們能夠更好的全面發(fā)展，購置了機器人搭建器件，小班教學(xué)可以根據(jù)學(xué)生人數(shù)每個人能夠有一套機器人套件和電腦進行搭建和編程，鍛煉學(xué)生動手技能和邏輯思維。

5.3 小班教學(xué)開展

根據(jù)小學(xué)生的認知特點，圍繞某個主題，采取任務(wù)驅(qū)動法，讓學(xué)生們發(fā)揮自己的創(chuàng)作能力。每次教學(xué)為兩節(jié)課，每節(jié)課讓學(xué)生完成一個小任務(wù)，整個過程圍繞最后的成品展開。

⑴課前準備

本節(jié)課的主題“愚公移山”，保證學(xué)生們每人配有一臺電腦安裝對應(yīng)的編程軟件，既中鳴機器人的機器人快車軟件。

⑵情景創(chuàng)設(shè)

教師：首先提出同學(xué)們平時搬運物品用什么方式，我們搬運物品的步驟有哪些，播放愚公移山視頻，調(diào)動課堂氛圍，隨即提出此節(jié)課的任務(wù)。

學(xué)生：積極的回答問題，觀看視頻，了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

⑶安排任務(wù)

嘗試講解一到兩個圖標的參數(shù)修改；探究如何將圖標連接；嘗試將數(shù)據(jù)下載到主控器；分享自己發(fā)現(xiàn)的老師未講過的內(nèi)容。

⑷教師指導(dǎo)

在程序編寫的過程中，學(xué)生問題：鼠標左鍵和右鍵的使用；學(xué)生對界面的不夠熟悉；對模塊之間的連接不熟練：對程序之間的邏輯能力理解不夠等。教師根據(jù)不同的問題給出針對性的解決方案。

⑸學(xué)生反思，完成任務(wù)

對圖形化編程中遇到的問題，學(xué)生根據(jù)教師的指導(dǎo)，準確的完成程序的編寫，并把程序錄入主板中測試，完成本節(jié)課的目標。

5.4 學(xué)生作品展示活動

根據(jù)教師了解學(xué)生掌握的情況，制定一個活動項目。學(xué)生都以自己的方式完成機器人搭建和編程。引導(dǎo)學(xué)生向大家展示和講解自己搭建機器人的功能。每個機器人來通過完成的項目情況，以及學(xué)生創(chuàng)新想法。評出一等獎、二等獎、三等獎，以及最佳創(chuàng)意獎。活動結(jié)束后，教師和學(xué)生來總結(jié)活動中機器人出現(xiàn)的各種問題情況，進行反思和總結(jié)。

6 建議與總結(jié)

加強機器人課程資源建設(shè)：一方面需要學(xué)校的支持；提供開展的機器人課程的搭建設(shè)備，整理一套完整合適的課程體系。另一方面重視機器人教育師資培訓(xùn)：需要機器人教育教師更好的對知識點進行解釋、建立完善的教學(xué)體系，最大化的利用現(xiàn)有的資源展開教學(xué)，幫助學(xué)生們在實踐過程中提出做針對性的建議。

同時建議采取措施提高學(xué)生對機器人的興趣：本次學(xué)生五年級學(xué)生為對象，根據(jù)小學(xué)生性格特點，設(shè)計一些趣味性的環(huán)節(jié)，以幫助學(xué)生提高他們的整體素養(yǎng)和機器人的興趣。學(xué)生認知情況不同，導(dǎo)致知識理解程度差異，需要教師對每個學(xué)生基本情況有充足的了解，再提出針對性的建議和教法，而小班化教學(xué)剛好能滿足這些需求。最后強調(diào)要加強師生間相互交流：教師和學(xué)生可以通過線上、線下方式聯(lián)系，教師可以通過學(xué)生的反饋在接下來的教學(xué)中進行調(diào)整。