基于“任務(wù)驅(qū)動”模式下小學(xué)機器人教育校本課程的開發(fā)

李士龍 俞秋明

摘 要：隨著人工智能的發(fā)展，機器人教育已成為眾多學(xué)校開展創(chuàng)客教育的重要內(nèi)容，現(xiàn)行課程下小學(xué)機器人教育缺乏行之有效的課程支撐，校外培訓(xùn)中各種課程良莠不齊。從小學(xué)階段的教育實踐出發(fā)，以“任務(wù)驅(qū)動”模式為主要教學(xué)方法，探討小學(xué)機器人教育校本課程開發(fā)的基本思路和開發(fā)策略。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動;機器人;校本課程

科技飛速發(fā)展的今天，人工智能已越來越緊密地融入生活，在STEAM思潮影響下，各地的創(chuàng)客教育成雨后春筍之勢。在現(xiàn)階段的小學(xué)創(chuàng)客教育活動中，機器人教育有極為重要的地位和作用，一方面其能夠依靠自身的實踐性、開放性特點培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識;另一方面其會隨著教學(xué)活動的逐步深入而表現(xiàn)出較強的前瞻性，幫助學(xué)生實現(xiàn)思維、能力的同步發(fā)展。將機器人教育提上日程，已成為教育發(fā)展的必然需求。南陵縣許鎮(zhèn)鎮(zhèn)中心小學(xué)結(jié)合農(nóng)村學(xué)校實際，開展了機器人創(chuàng)客教育，成立了課程開發(fā)課題組，對農(nóng)村小學(xué)機器人教學(xué)校本課程的開發(fā)進行了探索和研究，取得了較好的效果。

一、開發(fā)小學(xué)機器人教育校本課程的基本思路

相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，機器人教育依靠其與生俱來的創(chuàng)新性、實踐性引導(dǎo)學(xué)生，能夠幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中逐步培養(yǎng)自身的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識。但在當(dāng)前的課程建設(shè)中，機器人教育并沒有作為獨立的板塊納入當(dāng)前的中小學(xué)課程體系當(dāng)中，在現(xiàn)有的小學(xué)信息技術(shù)課程中僅有少量涉及，興趣教育的占比較高，能力教育的應(yīng)用價值不大。但是，隨著社會上機器人興趣培訓(xùn)、競賽活動等逐步興起，機器人教育活動的娛樂性正在逐步上漲，教育活動的實踐意義并未得到充分的體現(xiàn)，這與缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的機器人教育課程有莫大的關(guān)系。

機器人校本課程的開發(fā)則為機器人教育的發(fā)展帶來了新的靈感。一方面校本課程的開展形式符合機器人教育的相關(guān)要求，學(xué)?？衫眉扔械慕虒W(xué)資源實現(xiàn)教學(xué)活動的個性化、開放化發(fā)展;另一方面學(xué)校與教師可將學(xué)生歸納為一個有機發(fā)展的整體，依靠教學(xué)理論對學(xué)生進行引導(dǎo)，在展現(xiàn)機器人教育應(yīng)用價值的同時，完成智慧啟蒙和能力培養(yǎng)任務(wù)。

機器人教育校本課程的開發(fā)思路應(yīng)圍繞學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)，從知識、技能、情感態(tài)度三個維度展開，在“任務(wù)驅(qū)動”理念指導(dǎo)下，技能、知識、情感態(tài)度三方面所包含的教學(xué)內(nèi)容都應(yīng)得到創(chuàng)新：技能的教育目標(biāo)不僅要以硬件知識、軟件知識的學(xué)習(xí)為主，更要糅合編程、原理、實踐等綜合知識，使學(xué)生獲得知識與技能的同步發(fā)展;知識教育應(yīng)包含較大的時空跨度，包含機器人的發(fā)展歷史、應(yīng)用方向、基本原理等內(nèi)容，破除學(xué)生對機器人的神秘感，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下基礎(chǔ);在情感態(tài)度教學(xué)環(huán)節(jié)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將機器人教育定義為

“現(xiàn)代科技、生活與學(xué)習(xí)相結(jié)合的產(chǎn)物”，正確認知科技、人工智能在生活中所發(fā)揮的作用，以及當(dāng)下機器人課程學(xué)習(xí)的意義。

值得一提的是，小學(xué)生的知識積累水平與技能學(xué)習(xí)能力的發(fā)展速度比較緩慢，機器人、智能化等抽象概念并不利于小學(xué)生的知識理解。在機器人教育校本課程開發(fā)中，教學(xué)計劃應(yīng)適當(dāng)偏向技能、情感兩大維度，充分調(diào)動小學(xué)生探究未知世界的積極性，以“任務(wù)驅(qū)動”模式開展教學(xué)，將抽象的機器人原理、結(jié)構(gòu)、思維具體化為各種實踐性任務(wù)，與諸如WER機器人大賽項目任務(wù)相結(jié)合，盡可能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。

二、基于“任務(wù)驅(qū)動”的小學(xué)機器人教育校本課程開發(fā)策略

1.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法與協(xié)作學(xué)習(xí)

在機器人教育課程設(shè)立環(huán)節(jié)，應(yīng)積極探究校本課程與國家課程的有機融合，全面培養(yǎng)學(xué)生的能力、思維與意識。在校本課程開發(fā)環(huán)節(jié)，教師可積極利用機器人教育的創(chuàng)新性和實踐性培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，進而全面提升學(xué)生的綜合實踐能力，為后續(xù)教材的引入、教學(xué)活動的引入打下良好的基礎(chǔ)。基于機器人教育的基本特征，教學(xué)活動中需要根據(jù)教學(xué)任務(wù)的相關(guān)要求合理應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法，要大膽提高學(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)互動在教學(xué)活動中的出現(xiàn)頻率，以任務(wù)目標(biāo)、任務(wù)分析、任務(wù)完成為核心，要求學(xué)生利用小組協(xié)作、頭腦風(fēng)暴等方式完成對應(yīng)的活動任務(wù)，并通過對活動目標(biāo)、活動過程、活動結(jié)果的分析培養(yǎng)學(xué)生的知識獲取能力、創(chuàng)新能力以及協(xié)作意識，

使信息素養(yǎng)與技能教育融入教學(xué)實踐中。

在建立了完備的教學(xué)體系之后，教師可遵循“舉一反三”的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性：教師給出教學(xué)問題，由學(xué)生進行分析、模仿、討論、探究，進而提升機器人教育的實效性。在分析環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析活動任務(wù)的特點、解決思路，并搜索解決問題需要用到的知識和技能，了解哪些是已經(jīng)掌握的、哪些是需要探究的。在模仿環(huán)節(jié)，教師向?qū)W生演示機器人的運作特點，由學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容進行整理記錄，并將協(xié)作學(xué)習(xí)導(dǎo)入教學(xué)板塊中，為后續(xù)的交流活動提供支持。在討論環(huán)節(jié)，學(xué)生應(yīng)積極主動地發(fā)起互動，對當(dāng)前的展示活動進行討論、假設(shè)，并根據(jù)小組成員的演示進行評價。在任務(wù)的拓展環(huán)節(jié)，全體成員共同發(fā)揮，掌握教學(xué)板塊中的理論知識與實踐技能。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法幫助學(xué)生掌握“要做什么”“應(yīng)該怎么做”的學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師應(yīng)幫助學(xué)生打破自我封閉的學(xué)習(xí)環(huán)境，為其能力發(fā)展、技能發(fā)展提供更多支持。

2.校本教材的設(shè)計

校本教材的設(shè)計應(yīng)從知識學(xué)習(xí)、技能培訓(xùn)、能力拓展等角度出發(fā)，建立完備的機器人教育課程體系，展現(xiàn)校本教材的應(yīng)用與教育價值。機器人教育校本教材應(yīng)包含機器人的基本組成結(jié)構(gòu)、機器人的運行原理、機器人的編程、活動任務(wù)的機器人實現(xiàn)方法等內(nèi)容。在引導(dǎo)學(xué)生解決活動任務(wù)的同時，從知識、技能、思維、情感等多個角度培養(yǎng)學(xué)生的能力。

教材設(shè)計的重點，不僅要求學(xué)生認知，更要求學(xué)生應(yīng)用。為了將教學(xué)理論融入教學(xué)實踐中，在教學(xué)工作中，可將教材內(nèi)容分割為硬件、軟件、能力培養(yǎng)三大板塊，并將相應(yīng)的教學(xué)知識融入對應(yīng)的教學(xué)理念中，依靠任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法培養(yǎng)學(xué)生的思維意識。硬件技能的訓(xùn)練應(yīng)以機器人的組裝、功能機械的裝配設(shè)計為主，旨在鍛煉學(xué)生的實際操作能力;軟件技能模塊中，應(yīng)加入程序設(shè)計、傳感器的應(yīng)用、活動任務(wù)的編程解決等教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生更全面地了解機器人的運行原理;在能力培養(yǎng)環(huán)節(jié)，教師可圍繞創(chuàng)意設(shè)計、創(chuàng)新能力等內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生的思維意識。

教材的設(shè)計應(yīng)遵循由淺入深、循序漸進的教育原

則，在引入教材的初級階段，應(yīng)結(jié)合生活中人工智能的應(yīng)用實際，幫助學(xué)生掌握機器人的發(fā)展歷史、應(yīng)用價值等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。隨著教學(xué)活動的逐步深入，教材則可導(dǎo)入機器人的組裝、功能機械的裝配以及編程命令應(yīng)用等板塊，為后續(xù)的編程研發(fā)、技能訓(xùn)練活動打下基礎(chǔ)。整個課程體系的設(shè)計，遵照認識機器人、使用機器人、研發(fā)機器人三大板塊相互配合，落實校本教材設(shè)計活動，使教材內(nèi)容真正成為學(xué)生發(fā)展的平臺。

3.課程資源的建設(shè)

機器人教育的合理推行能夠培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力，并使學(xué)生在開放的環(huán)境中不斷獲得新的技能知識。但在當(dāng)前的教學(xué)活動中，依靠演示、講授等方法展開的教學(xué)方式的應(yīng)用價值較低，學(xué)生的參與意識較差，而在導(dǎo)入操作性較強的“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)模式之后，學(xué)生能夠在探究、互動的過程中反復(fù)錘煉個人技能，進而實現(xiàn)能力與水平的同步提升。

在“頭腦風(fēng)暴”與“任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法”的同步推動下，教師可利用教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)任務(wù)明確約束學(xué)生，使其在“做”的背景下完成“學(xué)”的構(gòu)建，同步落實知識與技能的雙向表達，依靠教師引導(dǎo)、學(xué)生探究的教學(xué)方式完成早期的教學(xué)工作，從而逐步激發(fā)學(xué)生的求知欲望，使其養(yǎng)成勇于探索、開拓進取的創(chuàng)新精神。

在當(dāng)前的機器人教育教學(xué)環(huán)節(jié)，課程資源的建設(shè)與應(yīng)用至關(guān)重要，除利用校本教材、教案等內(nèi)容外，還應(yīng)開發(fā)建設(shè)教學(xué)網(wǎng)站、學(xué)習(xí)空間、微視頻等教學(xué)資源，開展展示及競賽活動，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和空間，還可依靠學(xué)生與家長的意見對相關(guān)教學(xué)資源進行修正。在課程資源建設(shè)及應(yīng)用的過程中，應(yīng)根據(jù)任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法優(yōu)化教學(xué)效果，豐富課程資源，完善課程體系。

三、結(jié)語

從當(dāng)前的教學(xué)活動來看，小學(xué)機器人教育校本課程開展所面臨的挑戰(zhàn)比較復(fù)雜，當(dāng)務(wù)之急是要在“任務(wù)驅(qū)動”模式下開發(fā)出切實可行的校本課程內(nèi)容和教學(xué)方

法，在課程的實踐中從能力、思維等角度入手，發(fā)展學(xué)生的能力。課程開發(fā)的任務(wù)比較繁重，不僅要關(guān)注教材的開發(fā)，更要注意教學(xué)資源的建設(shè)和應(yīng)用。作為人工智能發(fā)展的重要方向，機器人教育校本課程是學(xué)校課程體系的重要內(nèi)容，是學(xué)生未來發(fā)展的基石。

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