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以樂高EV3機器人為載體的問題解決式教學模式實踐研究——以《機器人冰球》一課為例
瞿超 2022/6/7 9:10:49
（上海市師資培訓中心附屬閔行實驗中學 上海市閔行區(qū) 201199）
摘要：機器人教育受到了國內(nèi)外教育界越來越多的重視，對于基礎教育領域而言，競賽模式或興趣小組模式依然占據(jù)絕對的主導地位，普及性的機器人教育亟待發(fā)展。本研究提出的初中機器人問題解決式教學模式的教學流程，它包含“創(chuàng)設情境、激趣引入、新課講授、構建新知，突破難點、進階提升，總結歸納、提高升華”四個過程。課堂中合理運用探究方式，實現(xiàn)目標性、導向性和定向性的探究以及交織性、混合性和互動性探究。機器人課程不只是教會學生怎么解決一個具體的問題，也不僅僅是教會學生怎么搭建機器人、操作編程軟件，更重要的是學生對于問題解決的一般方法的理解和掌握，并較深刻的認識和領悟。
關鍵詞：樂高EV3 問題解決式 教學模式 課程設計
樂高 EV3 機器人是樂高公司研發(fā)小組設計的第三代機器人產(chǎn)品。樂高機器人是最早打開中國市場的一批機器人產(chǎn)品，在2010年，教育部創(chuàng)建了技術教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)示范基地，我校是全國示范基地校之一。我校機器人社團課程起步與2002年，大部分學生科技創(chuàng)意作品選用樂高第一代RCX系列制作；2011年學校引進了樂高EV3機器人作為課堂學習的教學用具，以樂高EV3機器人為載體的《我們的Robot—走進機器人世界》校本教材由上�？萍冀逃霭嫔缯匠霭妗�2012年起，六年級學生每周一節(jié)機器人課屬于必修課。學生通過“玩”樂高EV3 機器人，使得學校對于培養(yǎng)學生的素質教育更進了一步。
機器人教育受到了國內(nèi)外教育界越來越多的重視，對于基礎教育領域而言，競賽模式或興趣小組模式依然占據(jù)絕對的主導地位，普及性的機器人教育有待發(fā)展。我們嘗試了問題解決式教學模式，發(fā)現(xiàn)有良好的實踐效果。在2022年北京冬奧會成功舉辦的背景下，結合學校機器人課程進行重新整合，設計了《機器人冰壺》、《機器人冰球》、《機器人高山滑雪》和《機器人短道速滑》系列課程，我就結合《機器人冰球》一課來闡釋問題解決式教學模式的具體操作過程。
一、初中機器人問題解決式教學模式的教學流程
圖1即本研究提出的初中機器人問題解決式教學模式的教學流程，該教學設計框架是在相關理論支撐下進行設計，并經(jīng)過幾輪實踐經(jīng)驗的修改而完成的，它包含了“創(chuàng)設情境、激趣引入，新課講授、構建新知，突破難點、進階提升，總結歸納、提高升華”四個過程�！皠�(chuàng)設情境、激趣引入”這個環(huán)節(jié)，通常使用的方法為基于生活情境的引入；基于問題對比的引入一般是在同一個主題內(nèi)容的第二節(jié)課應用，多用于引入更深入、更復雜的問題解決。“新課講授、構建新知”和“突破難點、進階提升”是兩個連續(xù)的問題解決的過程，它既可以是一個大問題的進階的不同階段，也可以是兩個獨立的但存在前后進階關系的小問題的解決，但無論是哪種情況，都遵循著問題解決的一般過程：明確問題—分析問題—解決問題—展示點評。其中，對于本研究中的機器人課程而言，分析問題主要是指學生利用自然語言描述問題解決的過程和思路，解決問題主要是指根據(jù)自然語言描述并編程調(diào)試與實踐探索�！翱偨Y歸納、提高升華”主要是一般性方法的歸納、問題解決經(jīng)驗的總結以及提出更進一步的問題。
圖1 初中機器人問題解決式教學模式的教學流程
二、《機器人冰球》—課的具體實施
我校在六年級開設普及性的機器人校本課程已有接近十年的時間，過程中充分利用學�，F(xiàn)有的機器人創(chuàng)新實驗室（上海市首批創(chuàng)新實驗室）以及EV3機器人相關的硬件設施，現(xiàn)以《機器人冰球》一課為例進行分析說明，主要解決冰球快速破門的方法。
1.創(chuàng)設情境、激趣引入
冬奧知識普及。冬奧會分七個大項：冰壺、冰球、雪車、雪橇、滑冰、滑雪和冬季兩項，口訣為“兩冰、兩雪、兩滑和一冬”便于學生記憶。教師播放冰球比賽視頻，引出本課主題《機器人冰球》中重要環(huán)節(jié)：快速破門。本環(huán)節(jié)主要分為兩部分，前一部分為復習鞏固，主要是上節(jié)課學習的基于雙電動機驅動的直行與后退程序結構。借助任務一復習上節(jié)課內(nèi)容，要求小組成員熟讀規(guī)則并明確分工，確保每位學生體驗各種角色（1號角色編程，2號角色計時，下一項任務角色交換）如表1所示。
表1：創(chuàng)設情境、激趣引入
任務一探究方式屬于目標性、導向性和定向性的探究。教師在學生探究開始前為了某種新的教學目標而做服務于目標的內(nèi)容或者范疇的設定與指定，但對學生探究的結果并不會很明（未完，下一頁）
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