項目化學習在機器人教學中的應用

唐來軍

【摘 要】本文通過以環保機器人項目化學習為例，闡述了項目化學習在機器人教學中的應用，從項目的準備、項目的實施和項目的評價三個方面做介紹。最后，闡述了項目的實施后的總結與反思，僅供從事機器人教學工作者參考。

【關鍵詞】項目化學習;機器人教學;環保機器人

南京市機器人教學目前呈現的是以賽促練，以賽促教，以賽促學的態勢，現階段機器人教學主要是圍繞著比賽而進行的，筆者思考怎樣將機器人教學作為普及性的教學融入到信息技術課程教學中。筆者進行了一年多的不斷嘗試，將南京市機器人普及賽競賽主題與機器人課堂教學完美結合，形成了以環保機器人項目為主題的項目化學習，促進了機器人教育的普及和發展。

一、項目化學習的內涵

基于項目的學習指的是“學習過程圍繞某個具體的學習項目，充分選擇和利用最優化的學習資源，在實踐體驗、內化吸收、探索創新中獲得較為完整和具體的知識，形成專門的技能和得到充分發展的學習[1]”。基于項目的學習模式的環節主要分為項目的準備階段、項目的實施階段和項目的評價階段[2]。項目學習還原了學習的本質，它是基于真實情境的學習，這種真實情境的學習能促進學生敏銳的發現問題，積極探索解決問題的方法。

二、環保機器人項目設計

（一）項目的準備階段

1.項目背景

將灰度傳感器、馬達、控制器、巡線、轉彎、舵機的使用穿插到一個大的項目中去實施，根據學生的興趣愛好和當前的熱門的垃圾分類回收，結合南京市機器人普及賽的主題環保機器人競賽，確定了以制作環保機器人，實現垃圾分類回收的項目。

2.項目介紹

在我們的生活中，垃圾是隨處可見。垃圾也不全是無用的廢品，有一些還是可以變廢為寶，現在我們城市正在倡導垃圾的分類，請你設計一個環保機器人。具體要求：機器人從場地中起始區（抽簽）出發，將場地中U型區域的不可回收垃圾9V電池（灰色長方形）送至不可回收垃圾站（黃色區域），將場地中可回收垃圾易拉罐（綠色的圓）送至可回收垃圾站（綠色區域），然后回到起始區，完成任務（如圖1）。

3.項目目標

以積木機器人為載體，學生通過觀察、設計、制作和調試機器人完成一系列教學目標，從而實現學習興趣的培養，學習能力的提升。在項目學習中培養學生的實踐能力、合作學習能力、創新精神和團隊意識，讓學生在項目的設計和調試中體驗創新的樂趣。項目課程分為初級和中級兩階段進行，針對不同階段的特點設定不同的目標。初級階段：學會積木機器人器材的使用操作和設計方法;掌握編程軟件的使用、流程圖式編程的基本方法、機器人巡線的基本原理。中級階段：在器材使用的基礎上，根據比賽要求掌握結構設計方法，結合機械設計原理應用機器人完成比賽任務;充分發揮想象力，學會設計制作富有創意的機器人項目。

（二）項目的實施階段

將班級中學生分成4人一組，每組安排一個組長，由組長在組內分工，確定每人每節課的任務。環保機器人項目每周一課時，計劃利用一個學期完成此項目。項目內容分為三個板塊：機器人基礎知識和基礎組件;流程圖編程;設計創新項目。1-4課時主要講解機器人基礎知識和基礎組件。基礎組件包含各種結構件、連接件、傳動件、電子件以及控制器。在掌握基礎組件的基本使用上結合機械結構、傳動結構進行組合設計。5-9課時流程圖編程學習。先學習軟件提供的基本模塊庫的功能，然后結合三種基本程序結構，編寫程序控制機器人完成一系列簡單子任務。10—14課時創新項目的設計。設計項目的過程是學生結合掌握的知識進行創新，也是學生能力提升的關鍵。

（三）項目的評價階段

傳統的評價注重對學生的學習結果的評價，忽視了學生學習過程中表現的評價。項目評價中更加重視的是學生學習過程的評價，在學習過程中評價學生的參與態度、研究行動、研究成果，如環保機器人項目學習綜合評價量表所示。

環保機器人項目學習綜合評價量表

三、環保機器人項目總結與反思

環保機器人項目開展，深受學生的歡迎，學生經過一個學期的學習，利用自己的數學、物理、工程和機器人技術等知識，通過自主探究，協作學習設計出自己的環保機器人，成功地完成了不可回收垃圾和可回收垃圾的分類回收，利用人工智能為保護環境貢獻一份自己的力量。在開展環保機器人項目的過程中，筆者意識到在開展項目學習要避免兩個誤區：一個是教師過多的干預學生的設計;另一個是教師是個旁觀者，放任自流。在完成項目的過程中，教師要充分的相信學生，多多鼓勵學生大膽嘗試，勇于創新，放手讓學生自己去做，即使學生做的有問題，也要鼓勵學生去想辦法解決問題。同時，在每節課要做好基礎知識的鋪墊，讓學生具備必要的基礎知識后去解決問題，當發現學生偏離了項目的方向，要及時提醒學生，讓學生少走彎路。

參考文獻：

[1]高志軍，陶玉鳳.基于項目的學習（PBL）模式在教學中的應用[J].電化教育研究，2009（12）.

[2]姬婭會.基于項目的學習模式在《教學設計》課程中的研究[D].臨汾：山西師范大學，2015.