核心素養(yǎng)視野下虛擬機(jī)器人教學(xué)探討

周忠林

摘要：機(jī)器人教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生核心信息素養(yǎng)、提高學(xué)生多學(xué)科知識(shí)融合的重要途徑，目前在我市實(shí)際的教學(xué)過程中，有不少機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)，本文僅以虛擬機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)探討信息技術(shù)核心素養(yǎng)教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教學(xué);信息技術(shù)核心素養(yǎng);教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G642.41 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）21-0205-02

關(guān)注思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)才是我們開展虛擬機(jī)器人教學(xué)的重心，虛擬機(jī)器人教學(xué)不僅有利于學(xué)生理解科技領(lǐng)域的抽象概念，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和解決問題能力。本文結(jié)合IRobotQ 3D汽車總動(dòng)員項(xiàng)目，就如何引領(lǐng)老師們開展虛擬機(jī)器人教學(xué)進(jìn)行探討，祈望在推動(dòng)區(qū)域虛擬機(jī)器人教學(xué)發(fā)展、促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的生成方面，起到拋磚引玉的作用。

一、虛擬返璞歸真 構(gòu)建問題情景

核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)信息環(huán)境應(yīng)具有真實(shí)性，要有供學(xué)生選擇使用的數(shù)字化工具。虛擬機(jī)器人是在軟件平臺(tái)上對(duì)實(shí)體機(jī)器人進(jìn)行模擬，但這“虛”并不意味著虛擬機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可以停留在“不遵循真實(shí)世界的物理規(guī)律”的狀態(tài)。虛擬源于真實(shí)，也應(yīng)基于真實(shí)，學(xué)生操作虛擬機(jī)器人，最終要建構(gòu)起對(duì)真實(shí)機(jī)器人的認(rèn)知，因此需要選擇恰當(dāng)?shù)奶摂M機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建比較真實(shí)的問題情景。

依據(jù)多年教研實(shí)踐，筆者選擇IRobotQ 3D軟件平臺(tái)作為引領(lǐng)本區(qū)域老師開展虛擬機(jī)器人教學(xué)的平臺(tái)。iRobotQ 3D虛擬機(jī)器人支持物理引擎，場景中的很多元素都具備了多種物理屬性，如質(zhì)量、摩擦等，以致任務(wù)場景真實(shí)感強(qiáng)。

二、問題生成求解 提升信息意識(shí)

具備較強(qiáng)信息意識(shí)，能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)現(xiàn)欲和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，能使學(xué)生根據(jù)解決問題的需要，主動(dòng)地以恰當(dāng)?shù)姆绞将@取與處理信息。虛擬機(jī)器人教學(xué)中，指導(dǎo)教師應(yīng)把教學(xué)設(shè)置在有意義的情景之中，引導(dǎo)學(xué)生挖掘、提出和解決問題，在解決問題的過程中，敏銳獲取信息，對(duì)信息進(jìn)行分析，為解決問題提供參考，完成方案構(gòu)想、抉擇、歸納、評(píng)價(jià)，掌握隱含于問題背后的科學(xué)知識(shí)，提升自身的信息意識(shí)。

例如，在《機(jī)器人走中線》公開教學(xué)中，鎮(zhèn)江市實(shí)驗(yàn)小學(xué)費(fèi)老師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考：虛擬機(jī)器人如何行駛，可能會(huì)遇到哪些問題？學(xué)生結(jié)合生活中汽車在馬路上行駛的情形，不斷提出疑問，生成若干問題，在生生互動(dòng)、師生互動(dòng)中逐漸形成邏輯性較強(qiáng)的問題集，如圖1。課堂上，針對(duì)問題，學(xué)生根據(jù)自己已有的基礎(chǔ)及知識(shí)結(jié)構(gòu)，尋求相關(guān)知識(shí)的支持，自己選擇老師提供的微視頻為學(xué)習(xí)載體，結(jié)合生生互動(dòng)、師生互動(dòng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、項(xiàng)目探究和動(dòng)手實(shí)踐。碰到問題時(shí)，學(xué)生先自主分析相關(guān)信息，嘗試解決問題，如若解決不了，可以尋求幫助。此外，費(fèi)老師及時(shí)收集學(xué)生不能獨(dú)立解決的問題，作為課堂生成性資源，組織學(xué)生進(jìn)行生生合作，討論解決學(xué)生不能獨(dú)立解決的問題;若合作之后仍碰壁，費(fèi)老師進(jìn)行師生合作，加以適量、適度的指導(dǎo)或暗示，使其在心里認(rèn)真忖度，最終從對(duì)問題的茫然中破繭化蝶般走出，發(fā)現(xiàn)和闡述問題的解決方案或自己的新想法。在問題群的引導(dǎo)下，最終，師生共同建立機(jī)器人走中線的動(dòng)態(tài)行駛模型：

左邊電機(jī)速度=基準(zhǔn)速度-（左測距-右測距）/轉(zhuǎn)換比例

右邊電機(jī)速度=基準(zhǔn)速度+（左測距-右測距）/轉(zhuǎn)換比例

老師引導(dǎo)學(xué)生生成問題、解決問題，提升主動(dòng)獲取知識(shí)的意識(shí)，以已有的知識(shí)為生長點(diǎn)，并在對(duì)問題的求解中找到相關(guān)知識(shí)之間的聯(lián)系，增強(qiáng)運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，將信息意識(shí)提升到能力，成為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的助推器。

三、項(xiàng)目分解整合 發(fā)展計(jì)算思維

知識(shí)的整合是針對(duì)知識(shí)的碎片化而言，將孤立化、片面化的知識(shí)經(jīng)過分化、重組，形成富有教育意義又能幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的知識(shí)序列。信息技術(shù)核心素養(yǎng)提出培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)踐問題的能力，這就要求我們教師在教學(xué)過程中需要引導(dǎo)學(xué)生整合所學(xué)知識(shí)，開始于一個(gè)完整的項(xiàng)目，了解這個(gè)項(xiàng)目中將要學(xué)習(xí)什么、有什么意義;然后將完整的項(xiàng)目分解成若干個(gè)微項(xiàng)目，分別思考、求解微項(xiàng)目所涉及的問題，獲得單個(gè)微項(xiàng)目的解決方案;最后，將碎片化的微項(xiàng)目重新構(gòu)建成一個(gè)整體，優(yōu)化整個(gè)的項(xiàng)目解決方案，從而提高利用信息技術(shù)解決問題的能力。

（一）項(xiàng)目分解

《汽車總動(dòng)員》整個(gè)項(xiàng)目涉及的知識(shí)點(diǎn)較廣，相關(guān)操作煩瑣，需要學(xué)生花費(fèi)好幾節(jié)課才能完成。因此，教學(xué)中，指導(dǎo)教師可以引導(dǎo)學(xué)生把整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行分解成若干微項(xiàng)目，使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行展示，并通過小組合作，師生合作，不斷補(bǔ)充，形成一個(gè)系統(tǒng)性、相對(duì)獨(dú)立的各個(gè)微項(xiàng)目，如圖2。這樣，學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)完整認(rèn)識(shí)，能夠理清項(xiàng)目涉及的知識(shí)以及相關(guān)聯(lián)系，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生能依據(jù)微項(xiàng)目制定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃和路線圖，知道該閱讀什么材料能獲取什么信息，該解決哪些問題完成微項(xiàng)目，知道如何檢測自己的方案。由于微項(xiàng)目有利于小范圍技能的探索和實(shí)踐，學(xué)生易于逐個(gè)擊破，先零后整地求解一個(gè)個(gè)微項(xiàng)目，循序漸進(jìn)，如編寫程序時(shí)，求解一個(gè)個(gè)微項(xiàng)目就是編寫一個(gè)個(gè)子程序，再根據(jù)項(xiàng)目路段進(jìn)行合理調(diào)用，最終解決整個(gè)項(xiàng)目的問題、完成任務(wù)。

（二）歸納遷移

歸納能使學(xué)生從具體走向抽象，由現(xiàn)象抵達(dá)本質(zhì);歸納能讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)的質(zhì)變，并有所發(fā)現(xiàn)。要進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維，就必須在教學(xué)中尊重學(xué)生的最新發(fā)展區(qū)，不斷地引導(dǎo)學(xué)生歸納完善問題的解決方案，進(jìn)而實(shí)踐于自我具體的學(xué)習(xí)行為之中，大幅度實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，計(jì)算思維的培養(yǎng)就有可能事半功倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱元龍，王毅軒，王毅剛.多人在線三維虛擬機(jī)器人教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)[J].電子科技，2014，27（09）：44-47+50.