核心素養(yǎng)視域下初中信息科技機(jī)器人項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐研究

中圖分類號(hào)：G427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2097-1737（2025）18-0025-03

在人工智能蓬勃發(fā)展的背景下，機(jī)器人產(chǎn)品大量涌現(xiàn)。研究表明，機(jī)器人產(chǎn)品具有豐富的教育價(jià)值，有利于學(xué)生掌握數(shù)學(xué)、工程、科學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域知識(shí)，對(duì)發(fā)展學(xué)習(xí)能力、思維品質(zhì)、動(dòng)手操作能力、創(chuàng)造能力具有重要作用。基于此，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》）將機(jī)器人列為重點(diǎn)課程內(nèi)容，并要求教師在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，《課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)”的課程理念，要求教師創(chuàng)新教學(xué)方式，運(yùn)用真實(shí)問(wèn)題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生經(jīng)歷原理運(yùn)用過(guò)程、計(jì)算思維過(guò)程等，從而建構(gòu)知識(shí)體系，培養(yǎng)核心素養(yǎng)[1]。因此，在《課程標(biāo)準(zhǔn)》的指引下，筆者嘗試以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)策略實(shí)施“搭建巡邏機(jī)器人”教學(xué)。

一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的界定與育人價(jià)值

（一）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的界定

美國(guó)巴克教育學(xué)院將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)定義為：基于真實(shí)問(wèn)題，以小組為主要形式，允許學(xué)生使用各種資源和IT分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，并用某種方式展示成果[2]。本文在借鑒現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合本土化的教學(xué)情況，重新界定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)為：以真實(shí)問(wèn)題為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)小組為主體，由教師指導(dǎo)各組靈活運(yùn)用學(xué)科知識(shí)進(jìn)行合作分析、解決問(wèn)題。

（二）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的育人價(jià)值

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的育人價(jià)值主要表現(xiàn)能夠讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，培養(yǎng)其核心素養(yǎng)。在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師會(huì)結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活和教學(xué)內(nèi)容，選取項(xiàng)目主題，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。真實(shí)情境對(duì)學(xué)生有極強(qiáng)的吸引力，他們會(huì)主動(dòng)走進(jìn)真實(shí)情境中，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、討論問(wèn)題、解決問(wèn)題。實(shí)際上，在分析、解決問(wèn)題的過(guò)程中，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新問(wèn)題，并運(yùn)用適宜的方式、方法進(jìn)行探究。這樣，在“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一分析問(wèn)題一解決問(wèn)題”的良性循環(huán)中，學(xué)生能由淺入深地認(rèn)知所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)提升問(wèn)題解決能力、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，發(fā)展計(jì)算思維等。

二、初中信息科技機(jī)器人項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐策略

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程包括準(zhǔn)備階段、實(shí)施階段和反思階段。其中，實(shí)施階段是關(guān)鍵，直接決定了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)育人價(jià)值的實(shí)現(xiàn)情況。下文將以實(shí)施階段為重點(diǎn)，以“搭建巡邏機(jī)器人”為例，重點(diǎn)介紹機(jī)器人項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐策略。

（一）情境導(dǎo)入，引出主題

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情境中解決問(wèn)題[3]。真實(shí)情境與學(xué)生的日常生活緊密相關(guān)，很容易引發(fā)學(xué)生的興趣和關(guān)注。學(xué)生在體驗(yàn)真實(shí)情境時(shí)會(huì)主動(dòng)地遷移已有認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，順其自然地進(jìn)入課堂。因此，教師要善于圍繞教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)主題，依據(jù)學(xué)生生活經(jīng)歷創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。

例如，“搭建巡邏機(jī)器人”選自福建教育出版社福建省義務(wù)教育教科書(shū)（2020修訂版）信息技術(shù)八年級(jí)（下冊(cè)）第一單元開(kāi)源硬件初體驗(yàn)第5課。本節(jié)課的重要內(nèi)容有：人工智能的基本概念、機(jī)器人工作的原理、機(jī)器人程序的流程圖。當(dāng)下初中生成長(zhǎng)于人工智能時(shí)代，在體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活的過(guò)程中，通過(guò)新聞資訊、親身體驗(yàn)等，對(duì)自動(dòng)駕駛汽車已有一定了解，并產(chǎn)生濃厚興趣。為了使學(xué)生掌握本節(jié)課內(nèi)容，教師可先設(shè)定項(xiàng)目主題：設(shè)計(jì)機(jī)器人軌跡導(dǎo)航模擬自動(dòng)駕駛。基于此，教師可創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。

具體地，教師可先在多媒體上展示某公司自動(dòng)駕駛汽車的營(yíng)業(yè)情況，吸引學(xué)生的注意力。接著，教師可播放自動(dòng)駕駛汽車的短視頻，并提出兩個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題一：汽車是如何識(shí)別障礙物的？問(wèn)題二：汽車怎樣才能沿著道路行駛？如此，學(xué)生可以有目的地進(jìn)入真實(shí)情境中，認(rèn)真觀看、思考。在此過(guò)程中，一些學(xué)生會(huì)遷移生活認(rèn)知，積極探尋問(wèn)題答案，并踴躍回答問(wèn)題。之后，教師可直接引出項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題：“自動(dòng)駕駛汽車給人們的生活、工作帶來(lái)了很大的便利。大家想要了解自動(dòng)駕駛的更多內(nèi)容嗎？請(qǐng)跟著老師一起設(shè)計(jì)機(jī)器人軌跡導(dǎo)航來(lái)模擬自動(dòng)駕駛吧。”如此，學(xué)生不但會(huì)感受到自動(dòng)駕駛的巨大價(jià)值以及對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，還能增強(qiáng)信息意識(shí)，為后續(xù)進(jìn)行合作探究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）提出問(wèn)題，指明方向

解決問(wèn)題是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)。然而大部分學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)較為淺薄，難以自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題。針對(duì)此情況，教師要發(fā)揮引導(dǎo)作用，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題或具體內(nèi)容為切入點(diǎn)，提出具有探究性的問(wèn)題，助力學(xué)生明確探究方向，推動(dòng)合作探究活動(dòng)深入開(kāi)展。

在引出項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題后，教師可先播放微課，介紹機(jī)器人軌跡導(dǎo)航，并提出探究性問(wèn)題：機(jī)器人是如何感知的？如何思考的？在學(xué)生進(jìn)入良好的思維狀態(tài)中后，教師播放機(jī)器人小車演示視頻，并提出任務(wù)：借助視頻、課本和筆記本與小組成員一起完成機(jī)器人小車搭建和程序編寫，解決所提出的問(wèn)題。如此，學(xué)生可以明確探究方向，主動(dòng)運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行探究。

（三）搭建小組，合作探究

合作探究是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的重中之重[4。在提出問(wèn)題和任務(wù)后，教師要依據(jù)學(xué)情科學(xué)地搭建合作學(xué)習(xí)小組，并給予他們充足的合作探究時(shí)間，讓他們真正地獲得合作探究機(jī)會(huì)。

具體地，教師可借助日常觀察、學(xué)生成長(zhǎng)檔案記錄袋、教學(xué)評(píng)價(jià)量表等途徑了解每個(gè)學(xué)生的具體情況。在此基礎(chǔ)上，教師可將學(xué)生劃分為A、B、C三個(gè)層次。其中，A層次學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)，興趣濃厚，問(wèn)題解決水平較高，具有較強(qiáng)的組織領(lǐng)導(dǎo)能力；B層次學(xué)生基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，但興趣濃厚，問(wèn)題解決水平有待提高，可以在他人的引導(dǎo)下積極探究；C層次學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，缺少興趣，問(wèn)題解決水平較低，需要在他人的幫助下進(jìn)行探究。基于此，教師可按照1：2：1 的比例從各個(gè)層次中選取學(xué)生，組建異質(zhì)小組。

在探究過(guò)程中，教師應(yīng)鼓勵(lì)各組的A層次學(xué)生發(fā)揮帶頭作用，帶領(lǐng)其他層次學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，對(duì)機(jī)器人導(dǎo)航任務(wù)問(wèn)題進(jìn)行要素分析與整體規(guī)劃，并運(yùn)用模擬和簡(jiǎn)易建模等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。B層次和C層次學(xué)生受其積極影響，會(huì)拓寬思維，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題。如此，整個(gè)小組進(jìn)入了“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一分析問(wèn)題一解決問(wèn)題”的良性循環(huán)，并能運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行探究，掌握結(jié)構(gòu)、流程、系統(tǒng)、控制等基本思想和方法。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生會(huì)動(dòng)手操作，認(rèn)真搭建機(jī)器人小車、編寫程序。如此，他們不僅能深入學(xué)習(xí)，還可以自然增強(qiáng)思維的靈活性、深刻性，鍛煉問(wèn)題解決能力，發(fā)展計(jì)算思維。

（四）展示成果，教師點(diǎn)撥

成果展示是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的第四個(gè)環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，教師要給予學(xué)生展示機(jī)會(huì)，了解他們的探究成果和存在的問(wèn)題。在贊賞良好的探究成果的基礎(chǔ)上，教師要有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生解決存在的問(wèn)題。如此，學(xué)生可以獲得查漏補(bǔ)缺的機(jī)會(huì)，從而建構(gòu)深刻的認(rèn)知。

例如，在學(xué)生完成機(jī)器人小車搭建和程序編寫任務(wù)后，教師可以鼓勵(lì)他們登臺(tái)展示探究成果。在展示時(shí)，學(xué)生代表會(huì)操作電腦，按照一定步驟搭建機(jī)器人小車，并講述具體的搭建思路和方法。教師要認(rèn)真傾聽(tīng)，并適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥和補(bǔ)充。如果學(xué)生代表未能準(zhǔn)確地理解機(jī)器人小車使用到的機(jī)械齒輪傳動(dòng)原理，教師便可在播放相關(guān)微課時(shí)進(jìn)行講解。之后，教師可運(yùn)用同樣的方式引導(dǎo)學(xué)生代表展示程序編寫過(guò)程和方法并進(jìn)行點(diǎn)撥。如此，大部分學(xué)生都可以建構(gòu)正確的認(rèn)知，同時(shí)學(xué)會(huì)運(yùn)用流程圖表達(dá)設(shè)計(jì)構(gòu)想，用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)抽象與具體的思維轉(zhuǎn)換，從而提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新水平。

（五）實(shí)踐體驗(yàn)，融入評(píng)價(jià)

實(shí)踐是學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目的，也是學(xué)生展示項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成果的直接途徑[5。教師也可以通過(guò)觀察學(xué)生的實(shí)踐過(guò)程，了解他們的認(rèn)知、動(dòng)手操作、核心素養(yǎng)等發(fā)展情況，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有針對(duì)性地進(jìn)行評(píng)價(jià)，助力他們獲得進(jìn)一步發(fā)展。

例如，在學(xué)生完成機(jī)器人小車搭建、程序編寫后，教師可布置進(jìn)階性任務(wù)一在場(chǎng)地演示操作機(jī)器人小車沿著黑線行走，促使學(xué)生親身實(shí)踐。在實(shí)踐過(guò)程中，學(xué)生會(huì)進(jìn)行頭腦風(fēng)暴聯(lián)想本節(jié)課所學(xué)，手腦并用，認(rèn)真操作。教師則要巡視課堂，觀察他們的操作過(guò)程，洞察其在認(rèn)知、操作能力、核心素養(yǎng)等方面存在的問(wèn)題，并耐心指導(dǎo)。這樣，學(xué)生不僅可以查漏補(bǔ)缺，提高認(rèn)知水平，還可以學(xué)會(huì)用編好程序的機(jī)器人完成相應(yīng)的軌跡導(dǎo)航任務(wù)、優(yōu)化機(jī)器人軌跡導(dǎo)航設(shè)計(jì)方案，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新水平。同時(shí)，教師要肯定學(xué)生的良好表現(xiàn)，幫助他們建立自信心。在了解學(xué)生具體學(xué)習(xí)情況的同時(shí)，教師還要進(jìn)行教學(xué)反思，判斷教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的教學(xué)問(wèn)題，并據(jù)此調(diào)整后續(xù)計(jì)劃，推動(dòng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)朝著更好的方向發(fā)展。

（六）出示目標(biāo)，歸納總結(jié)

歸納總結(jié)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生要對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)，回顧課堂學(xué)習(xí)過(guò)程和相關(guān)內(nèi)容，找出認(rèn)知漏洞并主動(dòng)彌補(bǔ)，提高認(rèn)知的完整性。要想推動(dòng)此環(huán)節(jié)順利進(jìn)行，教師就要向?qū)W生出示學(xué)習(xí)目標(biāo)，并搭建歸納總結(jié)支架。

例如，教師在學(xué)生體驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)后，可直接在電腦上出示本節(jié)課的以下學(xué)習(xí)目標(biāo)。

信息意識(shí)：在日常生活與學(xué)習(xí)中能認(rèn)識(shí)利用人工智能機(jī)器人的設(shè)備和場(chǎng)景。

計(jì)算思維：通過(guò)實(shí)踐了解機(jī)器人的原理和步驟，掌握利用程序解決問(wèn)題的一般方法。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過(guò)課本和微課自主學(xué)習(xí)機(jī)器人軟硬件的產(chǎn)生與發(fā)展，并能在日常學(xué)習(xí)和生活中使用。

信息社會(huì)責(zé)任：在搭建機(jī)器人小車過(guò)程中感受機(jī)器人對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響，逐步形成使用人工智能技術(shù)的觀念，共同維護(hù)和遵守智能化社會(huì)的規(guī)范與法規(guī)。

在上述框架的引導(dǎo)下，學(xué)生會(huì)在腦海中回憶整個(gè)課堂學(xué)習(xí)過(guò)程，探究不同知識(shí)點(diǎn)的方法，主動(dòng)建構(gòu)認(rèn)知體系。部分學(xué)生會(huì)因此發(fā)現(xiàn)自己的認(rèn)知問(wèn)題，主動(dòng)地提出問(wèn)題。教師則要借助語(yǔ)言描述或微課，幫助他們解決認(rèn)知問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，教師還可鼓勵(lì)他們自主評(píng)判自己的核心素養(yǎng)發(fā)展情況，制訂核心素養(yǎng)發(fā)展計(jì)劃，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是實(shí)施初中機(jī)器人教學(xué)的重要“法寶”。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，不僅可以扎實(shí)地掌握機(jī)器人知識(shí)，還可以順其自然地發(fā)展核心素養(yǎng)。教師時(shí)刻關(guān)注學(xué)情，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)問(wèn)題，并有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)，有助于推動(dòng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)朝著更好的方向發(fā)展，提升教學(xué)水平。在師生協(xié)同發(fā)展的情況下，初中機(jī)器人及信息科技教學(xué)質(zhì)量可以得到明顯的提高。因此，教師要將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的工具，善于結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生生活設(shè)定主題，創(chuàng)設(shè)情境，并據(jù)此提出問(wèn)題或任務(wù)，驅(qū)動(dòng)學(xué)生合作探究、展示成果，并適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥、評(píng)價(jià)，充分發(fā)揮項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的育人價(jià)值。

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基金項(xiàng)目：本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度課題“‘雙減’政策下山區(qū)中小學(xué)課后服務(wù)開(kāi)展科技教育活動(dòng)的實(shí)踐研究”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號(hào)：FJJKZX23-322）的研究成果。

作者簡(jiǎn)介：連成強(qiáng)（1975.9-），男，福建南平人，任教于福建省建陽(yáng)第一中學(xué)，高級(jí)教師，本科學(xué)歷，曾榮獲福建省教師技能大賽三等獎(jiǎng)，南平市建陽(yáng)區(qū)名師。