具身認知視角下初中信息綜合實踐活動的校本課程教學設計
——以“Yanshee迎賓機器人”的教學為例

■陸春燕

具身認知理論認為，認知是通過身體的體驗及其活動方式形成的。初中信息綜合實踐活動有機結合了動手操作和動腦思考的過程，其實踐性和操作性的特點與具身認知理論的觀點相契合。目前已有教師在信息技術學科中運用具身認知理論構建教學模型并結合案例進行了探討，驗證了該教學設計模型能夠提高學生學習興趣、課堂參與度和參與水平，增強學生的學習效果，促進學生元認知的發(fā)展。因此，筆者認為具身認知視角下初中信息綜合實踐活動的校本課程的開發(fā)與研究十分必要，現以區(qū)級公開課“Yanshee迎賓機器人”的教學為例進行了實踐探索。

一、學情分析

本節(jié)課是“Yanshee 機器人”的起始課，教學對象是七年級學生。學生思維活躍，對新鮮事物有很強的好奇心，對本節(jié)課興趣濃厚，且在小學階段有Scratch 模塊化編程基礎，這為本節(jié)課的教學打下良好的基礎。但同時存在的問題是學生的能力水平參差不齊，教學任務的設計要注意分層遞進，教學過程中要注意關注到每一個學生。

二、教學目標設計

根據初中信息技術學科核心素養(yǎng)要求，結合學生的實際情況，筆者設計了如下教學目標：通過pc-blockly 編程工具，學會編寫模塊化的程序；通過讓Yanshee 機器人完成迎賓的任務，體會實際運用中會出現的各種問題；通過了解迎賓機器人在實際生活和自然界中的作用，體會人工智能的重要性。

三、教學設計片段

1.創(chuàng)設情境，明確任務

教師利用“讓機器人Yanshee 擔任迎賓大使”這一主題，引導學生發(fā)現生活中人工智能的應用；隨后聚焦運用人工智能技術解決實際問題，將機器人Yanshee 的迎賓任務“檢測有無家長進入校園”“檢測家長有無佩戴口罩”“如何高效工作”“如何檢測性別”貫穿整個教學過程，進而培養(yǎng)學生在信息社會的數字化勝任力。

情境創(chuàng)設如下：

學校準備在下周期中考試后舉辦一次家長會，當天會迎來很多家長，需要一名志愿者引導各位家長。請編寫程序，讓機器人Yanshee擔任迎賓大使，完成系列任務。

2.設計任務，層層遞進

基礎任務：利用紅外傳感器檢測有無家長進入校園。

任務目標：機器人要利用紅外傳感器測距功能檢測有無家長進入校園，如果檢測到，執(zhí)行語音“您好，歡迎來到南京市中華中學上新河初級中學”，同時，配備特殊動作“鞠躬”；如果沒有檢測到，胸前綠色燈常亮。

任務提示：（1）先給紅外傳感器一個判斷值，可以用“工具”菜單的“傳感器讀數窗口”感受與Yanshee 迎賓機器人的距離；（2）用到的模塊：感知（紅外傳感器）、邏輯、展示、運動。

提升任務：檢測進入校園的家長有無佩戴口罩。

任務目標：請在基礎任務的基礎上修改程序。因為疫情原因，在檢測到有家長進入校園的同時，還要檢測其是否佩戴口罩。如果檢測到口罩，執(zhí)行語音“請進”，并加上手部動作“招右手”；如果沒有檢測到口罩，則一直執(zhí)行語音“請佩戴口罩”。

任務提示：（1）用到的模塊：感知（紅外傳感器）、循環(huán)（重復直到）、邏輯、展示、運動；（2）重復“直到型循環(huán)結構”：反復執(zhí)行循環(huán)結構，直到條件滿足。

拓展任務1：讓Yanshee 迎賓機器人高效工作。

任務目標：請在提升任務的基礎上修改。為了讓Yanshee迎賓機器人更高效地工作，我們不需要讓其反復執(zhí)行。請學生想一想，應該怎樣修改程序？

任務提示：可以嘗試利用外接觸摸傳感器控制Yanshee 迎賓機器人的工作。當長時間沒有家長進來時，觸摸傳感器被激發(fā)，機器人就可以停止當前的檢測，休息一下。

在此基礎上，筆者還設計了拓展任務2：請學生思考，如果檢測到有家長進入校園，并且已經佩戴口罩，我們能否讓Yan?shee迎賓機器人區(qū)分性別？如果是男性，執(zhí)行語音“先生請進”；如果是女性，執(zhí)行語音“女士請進”。

設計意圖：基礎任務主要引導學生掌握pc-blockly 編程工具主要功能模塊的使用，以及紅外傳感器的使用。提升任務是對基礎任務的修改，結合真實情境，引導學生進一步認識“迎賓機器人”功能的實現過程，循序漸進了解“如果→執(zhí)行→否則”模塊、“直到型”循環(huán)的基本操作，在探究中不斷優(yōu)化程序，培養(yǎng)計算思維。本節(jié)課的教學難點是“直到型循環(huán)結構”。第一次試講的時候，筆者用“直到型循環(huán)結構”和“當型循環(huán)結構”兩種方法進行模塊化編程，并對兩者進行比較，但是發(fā)現把兩種循環(huán)結構放在一起，學生理解存在難度，并且容易混淆，教學效果不理想。因此，筆者在本節(jié)課把“當型循環(huán)結構”內容刪除了，集中精力把“直到型循環(huán)結構”講透徹，在后續(xù)的教學中再引入“當型循環(huán)結構”。拓展任務1 是在前兩個任務基礎上的再次修改，引導學生使用觸摸傳感器，難度加大。針對學有余力的學生，筆者設計拓展任務2，在前三個任務都完成的前提下，引導其繼續(xù)探究。

總體來說，這些任務銜接緊密、難度層層遞進，結合真實情境，能夠引導學生發(fā)現身邊的人工智能技術，了解深奧的人工智能原理，幫助學生嘗試用人工智能技術優(yōu)化學習和生活環(huán)境。

3.運用流程圖，突破重難點

本節(jié)課的教學重點是“條件判斷語句模塊的使用”。流程圖便于教師描述，有利于學生理解。在基礎任務和提升任務中，筆者給出了以下兩張流程圖（如圖1、圖2）。有了流程圖，學生在進行模塊化編程的時候就容易許多。

圖1

圖2

四、反思

本節(jié)課從具身認知的視角出發(fā)，旨在調動學生全身心地投入學習。在“做中學”思想的指導下，筆者通過創(chuàng)設真實的生活情境，設計探究實踐活動，引導學生自行建構知識的意義。pc-blockly編程工具采用模塊化編程的方法，降低了程序設計門檻，配合分層教學，可以照顧到各個認知層次的學生。

教學實施過程作為教學設計的核心部分，對教學效果具有決定性的作用。依據具身認知理論的情境性，筆者首先創(chuàng)設教學情境激發(fā)學生的學習興趣。以此為基礎，筆者對知識點進行初步講解，讓學生對概念形成初步認識，整體感知本節(jié)課的教學內容。學生在筆者的引導下，通過具身認知過程，建構對知識的理解和感性認識。經歷具身認知過程，學生順利解決問題并掌握知識。最后，筆者從知識、能力以及核心素養(yǎng)3個方面引導學生進行總結以及自我反思。

在傳統(tǒng)的學科課堂教學中，由于學生的身體受到限制，教學過程是離身的。而初中信息綜合實踐活動是動手操作實踐，需要學生進行自主探究，編寫模塊化的程序，體驗獲得知識的過程。在學習過程中，學生對知識的認知除了依靠主體的大腦，還必須身心結合、手腦并用。因此，筆者在進行初中信息綜合實踐活動校本課程開發(fā)與教學時，始終遵循具身認知理念。通過本節(jié)課的實踐，筆者發(fā)現學生的學習興趣、課堂參與度和參與水平、學生的學習效果都有較大提高，這也正是筆者認為的具身認知視角下初中信息綜合實踐活動的校本課程開發(fā)與研究的價值所在。