初中虛擬機器人拓展性課程實施策略

貢學青

基于3D仿真平臺和計算機技術的虛擬機器人，也叫3D虛擬機器人。3D虛擬機器人的本質是一個將學生電腦客戶端和服務器進行連接的3D仿真平臺，該平臺不僅以虛擬的方式存在，而且除了電腦等硬件之外不需要任何實體物品作為支持。在這樣的系統中學生登錄虛擬的仿真平臺，就可以看到很多場景任務，并且可以根據不同的場景設計虛擬機器人運行的程序。由此可見，虛擬機器人作為信息技術的拓展性課程，不僅耗材低、操作簡便，而且對場地沒有固定的要求，投入的成本相對實體機器人要低很多，最關鍵的是學生可以通過虛擬機器人操作達到同實體機器人一樣的效果。所以，當前的信息技術課將其作為拓展性課程是非常有必要的。虛擬機器人在信息技術課程中的優勢地位非常明顯，所以本文以IRobotQ3D虛擬機器人為例，結合實踐操作，分析和探究有效開展虛擬機器人拓展性課程的主要策略。

● 選擇符合相應成長特征的教育對象

教師在設計虛擬機器人相關課程內容時，一方面要尊重每個學生的個性特點，另一方面要尊重同一個學生各個階段呈現出的個性差異。一般來說，初中生都具備了一定的抽象思維，但是初一學生的抽象思維比初三學生要弱一些，但到了初二、初三之后抽象思維就好很多。虛擬機器人課程內容教學是針對具有一定抽象思維能力的學生進行的，初中生普遍符合這一條件，所以在初中階段讓學生接觸虛擬機器人課程教學是符合要求的。

另外，課堂教學實踐發現，初一學生對虛擬機器人的理論部分掌握比較快，但是對相關的平臺操作如界面切換、程序設計等比較遲鈍，而初中高年級的學生在這兩個方面基本沒有什么問題。這充分說明，初中學生年齡越大相應的實踐能力和抽象思維能力更好。由此進一步說明，將初中生作為虛擬機器人教學對象是科學的，根據虛擬機器人的教學要求選擇符合相應成長特征的教育對象是有必要的。

● 按照學生特點合理設計教學內容并有序推進

首先，各個年級應該根據學生的特點制訂相應的教學要求。例如，初一的學生可以接觸一些理論知識，編程等深層次的內容只能讓其稍微涉及，重點放在注冊賬號及頁面登錄、界面功能熟悉、搭建機器人、編程的基本原理和簡單的操作等方面。而初二的學生可以適當在機器人中添加傳感器等配件，從而讓機器人的功能更加強大，一步步地實現智能化。初三學生的教學內容以綜合性為主，也可適當拓展變量、子程序等方面的內容。

其次，將教學任務先分派下去再綜合起來。IRobotQ3D虛擬機器人的綜合性教學內容設計范圍非常廣泛，教師要想將這方面的知識講得足夠透徹，就需要有足夠的課時作為保障。這時候倘若教師把相關的任務讓學生自主完成，由于學生的學習能力有限，他們將會耗費很多時間，教師的上課進度也會受到嚴重影響。特別是綜合性的內容，它們往往非常難，如果讓學生自主學習，很多學生會無法理解，進而影響他們的積極性。在這種情況下，教師應該將這些任務進行分解，然后對各個子任務進行各個擊破，降低了任務難度之后學生學習起來會輕松許多，最后再將各個子任務整合，就達到了完成整個任務的目的。

例如，IRobotQ3D虛擬機器人場景里面設置了一個“汽車總動員”的游戲任務，要求選手讓機器人在規定的時間內將整條賽道跑完，并且通過觸碰得分物獲得一定的分數。從得分物的排布情況來看，有的在轉彎處，有的在直角路段，都需要機器人在觸碰之后快速做出轉彎的動作，對機器人的靈活性要求比較高，按照這個要求完成整個賽道非常困難。這個時候，教師就可以將該任務分成若干個子任務，如得分、轉彎、飛車等，并對每個子任務進行編程，形成子程序后各個運行，最后將它們整合起來就是機器人完成該任務的整個過程。不過，在編程子程序時，需要保證每個子程序運轉之后，如果子程序運轉結果不成功，不會對整個程序的運轉造成影響，即仍確保機器人獲得一定的分數，即使獲得分數相對更低一些。這樣一來，通過每個子任務的完成，不僅降低了整個任務完成的難度，而且讓每個小組都有任務可做，通過每個小組之間的協調、配合，最終將整個任務完美解決。

● 將虛擬世界與實際生活有效結合起來

因為IRobotQ3D虛擬機器人不是實體環境中的機器人，所以在利用IRobotQ3D虛擬機器人進行信息技術拓展性課程教學時，學生往往需要隔著屏幕和“程序中的機器人打交道”。如果虛擬機器人引用了物理引擎等智能化配件，那么虛擬機器人在運行的時候就會受到多種因素如重力、摩擦力、慣性等的影響。但是，學生在隔著屏幕和“程序中的機器人打交道”時，往往會將這些因素忽略，和實體機器人的運行明顯不同，從而會讓機器人的程序設計、編制太過理想化，繼而與相應的實驗結果產生了不一致的內容。這時候，信息技術教師就應該發揮指導作用，讓學生將虛擬機器人所處的虛擬世界和實際生活有效結合起來，從而從實際生活中的角度思考虛擬世界中的因素，以形成更科學的思維方式。例如，在虛擬機器人場景中的小車沿著直線行駛時，小車的方向會發生偏離，而這種情況在學生理想化思維中不可能出現，這是因為學生將虛擬世界中的機器人看得過于理想化。因此，教師應該給予學生適當的指導，從實際生活出發讓學生思考小車偏離正確方向的原因。之后，學生就會將這個問題放到實際生活中思考，繼而得出輪胎定位不夠、路面平整度不夠等結論。這樣一來，學生的思維變得更加科學，所完成的任務質量和效率都會大大提升。

● 結語

總之，虛擬機器人在一些中學已經納入到了信息技術拓展性課程中，并且逐漸從探索階段走向成熟階段。所以，這就要求信息技術教師要根據虛擬機器人的教學要求選擇符合相應成長特征的教育對象，按照學生特點合理設計教學內容并有序推進，將虛擬世界與實際生活有效結合起來形成科學的思維方式。同時，信息技術教師需要將“以人為本”的教育理念貫徹下去，為學生開發更多的虛擬機器人拓展性課程，從而培養學生的實踐能力和科學思維能力，最終讓虛擬機器人在初中信息技術拓展性課程教學內容中發揮更大的作用。