例谈初中机器人大班教学的有效实施策略

薛奇秀

近年来，机器人教育受到了教育界的重视，目前全国已有万余所学校开展了机器人教育，对基础教育领域而言，竞赛模式或兴趣小组模式依然占据绝对的主导地位，普及性的机器人教育亟待发展。机器人教育在培养学生问题解决能力及创新能力、提升学生整体的信息素养方面具有毋庸置疑的作用和优势，不少学校也在尝试将机器人教育的普及化、大众化。普及性的机器人课程不同于兴趣小组或社团模式，其存在的主要问题如下：课程内容如何组织设计？教学形式如何体现？师生的课堂角色关系如何？是否需要特殊的教学环境支持？笔者基于教学理论、机器人课程的特点，并结合普及性机器人课程的教学实践，总结了机器人大班教学的有效实施策略。

学科整合，深度建构

机器人课程是STEM教育理念最重要的实现形式之一，课程内容既有基础的机器人相关知识，也有更加深层次的多学科内容的整合。普及性的机器人课程内容要系统完整，且有深度广度。课程内容的设计要遵循由简到难、螺旋式进阶的原则，同时，在关键问题上与其他学科的整合要做到深度建构。

例如，笔者在讲解《让机器人动起来——直行》时，将整节课的内容分为以下几部分：①课堂引入，知识建构。讲解移动转向模块的模式选择及参数设置，目的在于让学生熟悉并掌握小车直行的模块设置，方便后续的实验操作和问题解决。②自主实验探究，测试数据，对比分析，得出结论（度数、圈数、秒数与功率及小车行进距离之间的关系）。这一部分的实验用到了控制变量法，它是与物理学科的实验方法的整合应用，目的在于让学生通过动手实践、自主探究，通过“做中学”的方式习得真知。③针对实际问题，通过结论运用、计算推演解决问题（已知行进距离及车轮直径计算小车行进度数或圈数）。这一部分的计算是与数学学科的整合，涉及圆的周长等的计算，目的在于让学生灵活运用前面得出的结论解决现实问题，提高学生解决实际问题的能力。直行的后一节课是转彎，由于教学内容类似，所以，在教学环节的设计上与直行相同，只是在实验探究方面做了内容的更换（自转、翼转、差速转三种转弯方式各自的特点和使用方法），在计算推演方面做了深度的拓展（已知转弯角度选择合适的转弯方式并计算具体的圈数度数），这样两节课的设计具有很好的延续性，在基础知识建构部分，由直行的移动转向模块的不足部分引出转弯的移动槽模块的特点，在计算推演部分，由直线行进的圈数计算引出翼转的角度圈数计算。整个课程内容的设计是从基础到提高再到综合。

因此，在课程内容的设计上，可用的策略主要有：①关注多学科内容的整合，实现学习内容的深度建构及跨学科的理解和应用;②内容设计遵循螺旋式上升的原则，即由简到难，有梯度、有深度地进行教学设计;③教学设计中应更多地运用实验探究的方式，通过实验对比分析得出结论，有深度的学习活动设计才能激发深度的学习探究。

双师教学，讲练有度

一方面，机器人大班授课具有实践性强、学生参与度高的特点，学生分组进行机器人的搭建编程及调试占用了课堂的大部分时间，对课堂教学管理要求较高。另一方面，教师需要及时了解学生在实践中的问题及进度，根据情况进行针对性的讲解。因此，机器人课堂教学双师的配置很有必要，两位教师分工合理、搭配默契，才能最大化地提高课堂教学效率和质量。

因此，在课程师资配备及分工方面的策略主要有：双师授课，即在课程内容讲解方面，两位教师各有侧重，多数情况下，一位教师偏重基础知识的讲解，另一位教师偏重具体任务的分析;在自主探究及小组合作时，两位教师同时进行针对性指导并发现各组实验过程中的问题，及时交流、反馈生成性的教学内容。

小组合作，自主探究

笔者在实践中发现，明确组员任务及任务单引导的方式可以很好地开展小组合作。通常情况下，机器人大班教学以4人为一组，每节课每个小组的组长由组内成员轮流担任，在上课前组长需要在任务单上安排好每一位组员的具体任务，如画流程图、试验记录、编程调试等，尽可能地让所有学生都参与到活动中来。

因此，在教学组织方面的策略主要有：①开展小组合作，实现深度的小组协作及探究;②设计与使用任务单，既能将小组管理及任务分配落到实处，又能在课程内容上给予学生引导和帮助。

教学环境，数字多元

机器人课程的特殊之处在于有大量的设备操作，学生需要搭建结构、编程调试，教师在授课过程中需要对多个界面或结果进行演示讲解，这就需要有良好的软硬件支持。

例如，在《让机器人动起来——直行》的教学中，笔者在讲解移动转向模块时，一个屏幕显示模块讲解的PPT，另一个屏幕投屏显示iPad的编程界面，实时操作演示具体的编程操作;在后续需要绘制流程图的课程中，一个屏幕显示绘制好的流程图，另一个屏幕通过iPad投屏演示编程操作;在课堂总结展示时，一个屏幕显示小节的内容或注意点，另一个屏幕通过iPad实时投屏展示学生任务完成情况。

因此，在教学环境的设计及搭建方面的策略主要有：①学生端，利用数字化手段，如iPad、电子书，让学生获得良好的学习体验;②教师端，双屏投影是关键，兼顾重要学习内容的痕迹保留以及实时投屏反馈讲解。

结束语

机器人教育的大班化教学为机器人教育的普及提供了基础的载体，为新时代中学生综合能力的培养和提升提供了新的可能。笔者所在学校已连续三年在初一年级开设大班化、普及性的机器人课程，经过三轮教学的不断更新迭代，学校在教学内容、教学设计、教学策略上不断地改进和完善。本研究重点关注的是机器人课程教学的有效实施策略，总结来看，有效实施策略主要分为四个方面，即学科整合，深度建构;双师教学，讲练有度;小组合作，自主探究;教学环境，数字多元。

本论文为南京市“十三五”规划课题“基于stem的初中机器人校本课程开发的实践研究”的阶段性成果。