盧曉琦++秦健

摘 要：本文通過查閱國內(nèi)外文獻梳理了基于項目的學習在教育中的應用現(xiàn)狀，結(jié)合機器人在教育中的應用，以及筆者參與2016-2017年全國大學生VEX U兩屆賽事的實踐經(jīng)驗，提出基于項目式學習的VEX U機器人競賽選手準備過程的學習模式以及注意事項。以期為大學以及中小學開展同類機器人競賽的準備過程提供參考。

關鍵詞：PBL；VEX機器人比賽；教學模式

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）17-0079-03

一、引言

PBL是一種基于建構(gòu)主義理論的情景化學習方式，使學生通過應用知識、動手操作的方式來學習知識，進而加深學生對學習材料的理解，強調(diào)積極建構(gòu)、合作學習[1]。VEX機器人競賽由美國RECF（機器人教育與競賽基金會）創(chuàng)辦，大賽的目標是教給學生STEM跨學科整合的知識和興趣，培養(yǎng)學生的批判性思維、動手實踐能、團隊合作精神、領導才能和解決問題等能夠適應現(xiàn)代社會的各方面綜合素質(zhì)。近年來創(chuàng)客教育背景下的機器人教育的研究也逐漸興起，而目前將創(chuàng)客教育和STEM教育所提倡的項目式學習模式應用于VEX機器人比賽選手準備過程中的研究還比較少，且沒有代表性。以VEX機器人競賽為載體的項目式學習更能培養(yǎng)學生的在各方面的綜合能力，例如，能夠鍛煉良好的心理素質(zhì)和卓越的領導才能。因此，將PBL應用于VEX機器人競賽選手準備過程中，為相關機器人比賽備賽過程提供參考，具有較強的現(xiàn)實意義。

二、PBL在教育教學中的應用現(xiàn)狀

1.國外PBL在教育中的應用現(xiàn)狀

通過文獻研究發(fā)現(xiàn)，近年來國外對于PBL的研究和應用主要集中在基于項目的協(xié)作學習和網(wǎng)絡環(huán)境下項目式學習上。

2.國內(nèi)PBL在教育中的應用現(xiàn)狀

國內(nèi)對PBL的研究主要是對 PBL進行理性辨別和在部分學科應用。例如，結(jié)合中國的教育經(jīng)驗，對PBL引入學校后的應用前景和是否符合這一階段的教育現(xiàn)狀進行思考；借助互聯(lián)網(wǎng)技術，把PBL應用于網(wǎng)絡教學實踐中，與在線教學情境相對應，探索網(wǎng)絡環(huán)境下如何進行相應的PBL的教學設計；將 PBL 的研究范圍從學校教學擴展到更細化的單一學科教學、具體專題的教學設計、中小學教師專業(yè)化發(fā)展等領域。最后，項目式學習也已經(jīng)被引進目前新興的創(chuàng)客教育等領域。

綜上所述，國內(nèi)外的研究更多關注網(wǎng)絡環(huán)境下的項目式學習，混合學習中的項目式學習的設計等等，可見PBL教學模式是對傳統(tǒng)教學模式的一個很好的補充和優(yōu)化。

三、VEX U機器人比賽簡介

VEX機器人大賽是由美國機器人教育與競賽基金會（RECF）發(fā)起并創(chuàng)辦。以2016-2017年VEX機器人比賽為例，此次比賽的主題為“星光璀璨”。比賽規(guī)則要求參賽隊要憑借自己的想象力和創(chuàng)造力搭建機器人、撰寫工程筆記、并完成自動程序和手動程序的編寫。搭建成型的機器人大小和所用零件必須在規(guī)則之內(nèi)，并能完成規(guī)則指明的各種挑戰(zhàn)和對抗。在備賽過程中，通過團隊成員之間的協(xié)作、研究、搭建、編程、調(diào)試、練習，一直到參與比賽。整個過程融合STEM理念，以項目式學習的方法開展。最終實現(xiàn)項目預期目標。培養(yǎng)跨學科的綜合技能。

四、基于PBL的VEX機器人比賽備賽過程的模式構(gòu)建

1.PBL的一般模式

通過文獻研究，目前國內(nèi)外很多學者都提出了PBL實施的過程模式。鐘志賢、劉景福等人認為，構(gòu)成PBL的四大要素分別為：內(nèi)容、活動、情境和結(jié)果。PBL的學習模式主要由確定項目、制定計劃、任務探究、產(chǎn)品創(chuàng)作、成果交流和評價等六個基本流程組成。嚴寒冰提出在信息化教學中實施PBL，主要由規(guī)劃項目、任務分工、制定計劃、合作探究、創(chuàng)作作品、匯報交流和總結(jié)評價等步驟組成。張文蘭等人提出了網(wǎng)絡環(huán)境下基于課程重構(gòu)理念的項目式學習模式分為三個階段項目設計，包括項目團隊構(gòu)建和國家課程重構(gòu)；項目實施階段主要是確定項目、制定計劃、任務探究、作品創(chuàng)作；項目評價階段包括成果交流和總結(jié)評價。

根據(jù)以上學者的研究成果，結(jié)合自己的一些理解，總結(jié)出PBL的一般模式如圖1所示。

2.基于PBL的VEX機器人備賽過程模式

根據(jù)PBL的一般模式，考慮到PBL的六個關鍵特征，結(jié)合 VEX 機器人的學習，構(gòu)建了如圖2所示的基于PBL的VEX機器人競賽選手準備過程模式。

基于PBL的VEX機器人的備賽目標是通過備賽過程中的學習，提高學生的動手操作能力、團隊協(xié)作能力；激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和領導才能。競賽選手準備過程模式中包括三個階段。即前期、中期和后期。前期主要分析比賽的可實施性和有用性和做好賽前規(guī)劃；中期部分也就是備賽過程中最重要的部分，這一部分主要根據(jù)項目式學習的一般模式來制定各個階段的任務。這個階段還包括線下的通過微信、QQ等網(wǎng)絡平臺的交流討論和借助賽事官方網(wǎng)站等各個學習平臺的學習；后期的總結(jié)反思也是此次備賽的重點，并且可以將大家的總結(jié)反思以及備賽過程中的視頻資料等打包，作為下一次備賽的新的案例。模式中期部分部分學習環(huán)節(jié)解釋如下：

（1）確定比賽主題

PBL 的主題是整個教學過程的開始，PBL主題設計的是否適當，與PBL學習的最終效果密切相關。而VEX機器人備賽過程中的學習則是以VEX機器人每個賽季的比賽主題為整個項目的焦點。教師可以根據(jù)這個主題帶領學生學習本賽季的比賽規(guī)則，設計相應的驅(qū)動問題，引發(fā)學生的學習興趣。

（2）以往案例、視頻觀看與分析

在完成任務和解決問題的過程中，學生必須具備一定的基礎知識，掌握完成本次任務的基本技能和技巧，才能將學到的知識綜合運用起來。在學生解決問題過程中，教師可以借助以往的視頻、案例等組織一次相關基礎知識的培訓，或者在學生遇到問題時給予一定的指導與幫助。幫助學生分析問題存在的原因，組織學生觀看以往視頻、案例，觀看過程中引導學生學習相關知識。在VEX機器人學習中，教師需要組織學生觀看學習以往比賽的視頻和案例，引導學生學習機械結(jié)構(gòu)、編寫程序方面的知識。精彩的比賽視頻可以加強學生的備賽信心。endprint

（3）制定計劃、確定方案

在明確項目任務的主題和目標且掌握了機器人學習的基本知識之后，教師需組織學生共同研討，根據(jù)比賽主題和目標和備賽時間節(jié)點等各方面情況制定整個備賽各個階段的任務計劃，根據(jù)比賽規(guī)則和機器人需完成的任務確定大體的機型。

（4）討論分組，協(xié)作完成

明確搭建的機型之后，教師組織學生根據(jù)自己的偏好和每個同學的特點進行分組。PBL中的一般以4-6人為一個學習小組，小組各成員中應能充分發(fā)揮個人的優(yōu)勢，共同協(xié)作提出解決問題的最佳方案。VEX 機器人比賽中需要有搭建、編程、操控、工程日志、策略、填充6個任務，搭建是所有成員共同協(xié)作完成，但也有主搭建手，工程日志、策略和填充可以分給一個人來完成。所以至少4個人一個小組。組內(nèi)各成員需分工明確，每個人都有主要負責的部分，但每個任務都需要組內(nèi)成員的共同合作才能完成。

（5）作品制作完成，交流展示練習。

在PBL中，學生的學習結(jié)果以多種方式呈現(xiàn)。VEX 機器人作品完成后，可以進行組間和組內(nèi)的成果交流，互相學習，改進機器。

（6）評價、總結(jié)與反思。

評價主要以過程性和多元化評價為主。對于VEX的學習評價與總結(jié)的方式，教師和學生可以在每天晚上進行一次反思，也可以通過階段性的任務完成情況來進行評價與總結(jié)。建議完成當天任務后，每人交一篇反思。并且教師要對每個人的反思及時進行反饋和改進。總結(jié)性評價主要以學生在比賽時的表現(xiàn)和比賽獲獎情況，以及最終各個小組在此次比賽過程中形成的新的案例和經(jīng)驗等資源包。

以上便為基于PBL的VEX機器人備賽過程的模式。前、中、后各個備賽階段缺一不可，也沒有重要程度之分。每個階段以及階段中的各個項目任務的完成都可以為下一個階段的開展實施做鋪墊。同時微信等網(wǎng)上交流平臺為備賽過程中知識的學習、交流和人員管理等方面都起到了很大的作用。

五、基于PBL的VEX機器人備賽過程中的建議

根據(jù)PBL的特征和教學過程中需注意的問題，并結(jié)合此次參與VEX機器人比賽的經(jīng)驗。對基于PBL的VEX機器人備賽過程提出如下幾點建議：

1.將項目分解成螺旋上升式的小任務

VEX機器人的備賽過程中，以每次的比賽主題為一個大項目。教師在引導學生完成項目時，要將項目分解為一個接一個由簡到繁的螺旋式上升的小任務，有利于學生對知識的意義建構(gòu)，并為學生完成每個任務時搭建相應的腳手架，引導學生完成每個小任務，進而達到相應的學習效果。

2.創(chuàng)設良好的學習環(huán)境

VEX 機器人備賽環(huán)境中需具備的客觀要素就是一個專門的足夠大的實驗室，實驗室區(qū)域大致分為比賽場地區(qū)、搭建區(qū)、編程區(qū)、工具區(qū)等四個區(qū)域。其中比賽場地區(qū)大小必須與比賽現(xiàn)場的場地大小一致，提高了自動賽程序編寫的準確性；搭建區(qū)，需在適合高度的圓形或者方形桌子上，使得組內(nèi)成員可以共同參與搭建；編程區(qū)主要就是配備相應的計算機，一邊學生理論和動手實踐；工具區(qū)需要有足夠的分格的盒子，因為VEX機器人搭建所需的零件和工具，類型眾多。所以需要分類，以節(jié)省時間。

3.充分利用技術工具支持學習

備賽過程中，運用微信、QQ等互動交流平臺可以加強學生的交流互動、頭腦風暴；同時還可以很方便的進行管理比如每天通知到達時間，第二天的具體任務；還可以將自己的反思上傳，大家共同評價、共同進步；最重要的是可以進行知識的分享。

4.引導學生更好的協(xié)作學習

PBL的學習過程中，要引導學生合作完成任務，發(fā)揮各自長處。老師和學生、學生和學生之間形成學習共同體，探索解決問題的最佳方案。 VEX機器人備賽時以4-6人為一個小組。小組成員分工明確，但又要相互配合默契，協(xié)作完成每一項任務。VEX機器人備賽的搭建、編程、操控等每一個任務都有一個主要的負責人，但每個人也需要兼顧其他每一項任務。同時還有一個大隊長，負責協(xié)調(diào)管理整個備賽過程。

5.引導學生學會反思

PBL學習過程中，在完成每一個小任務時，教師和學生都要學會進行相應的總結(jié)、反思，形成生成性學習資源，并通過反思，不斷改進，完成最終項目目標。在VEX機器人學習備賽過程中教師也要組織學生進行反思，一日一小反思，一周一大反思。讓學生在反思中鞏固學到的知識，通過反思創(chuàng)造逐漸新知識并達到深度學習的目的。

6.引導學生學會分享

項目式學習的最終階段要求學生要創(chuàng)造出一件能解決實際問題的產(chǎn)品，是項目式課堂學習的成果，是可以向他人分享的。同樣，在VEX機器人學習中，也要引導學生將自己的作品和創(chuàng)意展示、表達出來，與他人分享交流，共同進步。

六、結(jié)束語

基于PBL的VEX機器人競賽選手準備過程中模式的構(gòu)建與應用，為相關機器人比賽備賽過程提供參考，對于教師與學生都具有較強的現(xiàn)實意義。對機器人教育領域的研究以及PBL在教育中的進一步應用都有深遠的意義。

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（編輯：王曉明）endprint