潘華莉

摘 要：2015年“創(chuàng)客”走入政府工作報(bào)告，李克強(qiáng)主持召開國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，確定支持發(fā)展“眾創(chuàng)空間”的政策措施，為創(chuàng)客教學(xué)搭建了新平臺(tái)。機(jī)器人教學(xué)作為創(chuàng)客課程的一個(gè)重要分支，一直在創(chuàng)客教育中占據(jù)重要地位。國(guó)內(nèi)外的教學(xué)研究指出，中小學(xué)生利用機(jī)器人來(lái)開展教育教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，機(jī)器人教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)器人課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力。但是大部分學(xué)校的機(jī)器人教學(xué)存在設(shè)備不足、傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法適應(yīng)新型創(chuàng)新課堂等問(wèn)題。面對(duì)這樣的矛盾，文章以“學(xué)習(xí)共同體”的形式，探索新型教學(xué)模式，發(fā)展“普惠教學(xué)”，讓更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)參與進(jìn)來(lái)，共同研究與學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)客;教學(xué)模式;機(jī)器人;學(xué)習(xí)共同體

一、 問(wèn)題的提出

近年來(lái)，機(jī)器人教育在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。機(jī)器人不僅有利于學(xué)生理解科學(xué)，工程學(xué)、技術(shù)等領(lǐng)域的抽象概念，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力。

越來(lái)越多的中小學(xué)將機(jī)器人課程引入社團(tuán)學(xué)習(xí)中，取得了較好的競(jìng)賽成績(jī)。然而以“社團(tuán)”形式開展的機(jī)器人教學(xué)，并沒(méi)有關(guān)注大部分的學(xué)生，其偏向“精英教育”的教學(xué)模式，注定無(wú)法走進(jìn)尋常課堂，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式下，機(jī)器人教學(xué)課堂不夠活躍，學(xué)生之間缺乏互動(dòng)，學(xué)習(xí)效果不理想。那么如何讓更多的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，并提高課堂效率呢？當(dāng)筆者接觸到學(xué)習(xí)共同體理論時(shí)，茅塞頓開，并非參與最終的競(jìng)賽才意味著學(xué)習(xí)了機(jī)器人，一個(gè)好的演講者，其身后亦有一個(gè)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，所以，培養(yǎng)學(xué)生的重點(diǎn)是創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓所有學(xué)生參與進(jìn)來(lái)，過(guò)程中發(fā)現(xiàn)與培養(yǎng)能力，而非將眼光局限在競(jìng)賽之上，為此，筆者進(jìn)行了以下的實(shí)踐探索。

二、 開展基于“學(xué)習(xí)共同體”教學(xué)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

（一）建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)的獲取是建構(gòu)的，而不是接受傳輸而來(lái)的，知識(shí)的建構(gòu)來(lái)源于活動(dòng)，因而知識(shí)存在于活動(dòng)之中，知識(shí)的建構(gòu)需要對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行闡釋、表達(dá)或展現(xiàn)，這是建構(gòu)知識(shí)的必要方式，意義可以與他人共享，因而意義的建構(gòu)可以通過(guò)交流來(lái)進(jìn)行。

（二）學(xué)習(xí)共同體理論

“學(xué)習(xí)共同體”（learning community）或譯為“學(xué)習(xí)社區(qū)”，是支撐以知識(shí)建構(gòu)與意義協(xié)商為內(nèi)涵的學(xué)習(xí)的平臺(tái)，成為信息時(shí)代知識(shí)創(chuàng)生的社會(huì)基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)人際心理相容與溝通，在學(xué)習(xí)中發(fā)揮群體動(dòng)力作用，學(xué)習(xí)單位由個(gè)人拓展為集體有利于更多的學(xué)生參與到機(jī)器人學(xué)習(xí)中。

三、 基于“學(xué)習(xí)共同體”的創(chuàng)客課堂教學(xué)模型

VEXIQ的競(jìng)賽不僅關(guān)注個(gè)人的能力，更關(guān)注團(tuán)隊(duì)合作能力以及科學(xué)探索的過(guò)程。學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)、解構(gòu)、智造、測(cè)試、問(wèn)辯、創(chuàng)造、評(píng)價(jià)反思、分享環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提升科技素養(yǎng)。

（一）體驗(yàn)

項(xiàng)目的引入階段，通過(guò)learnsite平臺(tái)，發(fā)布多媒體學(xué)案，學(xué)生全體體驗(yàn)作品、探索其功能、明確其結(jié)構(gòu)。

（二）解構(gòu)

分析作品的組成部分、實(shí)現(xiàn)原理、技術(shù)知識(shí)等進(jìn)行意義建構(gòu)的過(guò)程，涉及拆解、測(cè)量、推理等學(xué)習(xí)行為。這個(gè)階段從軟、硬件兩方面進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（三）智造

任務(wù)的模仿與創(chuàng)新學(xué)習(xí)階段，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生邊做邊撰寫工程筆記，將遇到的主要問(wèn)題、對(duì)預(yù)定方案的修改與原因、資料來(lái)源、新的體會(huì)。這既是一個(gè)記錄的過(guò)程，也是一個(gè)知識(shí)建構(gòu)和能力提升的過(guò)程。

（四）測(cè)試

根據(jù)項(xiàng)目要求對(duì)作品進(jìn)行軟件、硬件的測(cè)試與調(diào)試，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，確保設(shè)計(jì)作品的穩(wěn)定性。

（五）問(wèn)辯

以小組為單位制作匯報(bào)PPT，講述制作的靈感、過(guò)程、遇到的問(wèn)題，其他小組充當(dāng)評(píng)委。

（六）分享

學(xué)生以組為單位進(jìn)行互相交流，學(xué)生可以去學(xué)習(xí)你想要學(xué)習(xí)的那個(gè)小組，也可以去指導(dǎo)其他小組制作。此外，記錄設(shè)計(jì)優(yōu)秀小組，拍攝照片，添加文字說(shuō)明等布置創(chuàng)客教室的文化墻、校園文化長(zhǎng)廊、校園藝術(shù)節(jié)，適當(dāng)時(shí)候邀請(qǐng)校領(lǐng)導(dǎo)、專家來(lái)觀摩點(diǎn)評(píng)。

四、 VEXIQ“更上層樓”教學(xué)案例

以VEXIQ去年初中組的競(jìng)賽項(xiàng)目“更上層樓”為例子。我們以普通教學(xué)班為主體，課前通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷摸底后，對(duì)所有成員完成異質(zhì)分組，共計(jì)6個(gè)小組，每組4-8名學(xué)生。分別命名為“A組、B組、C組、D組、E組、F組”，所謂“異質(zhì)”，指的是每個(gè)小組內(nèi)學(xué)生經(jīng)過(guò)考察，有擅長(zhǎng)搭建機(jī)器人結(jié)構(gòu)的，有擅長(zhǎng)邏輯運(yùn)算的學(xué)生。教師課前準(zhǔn)備好一臺(tái)搭建好的VEX機(jī)器模型，準(zhǔn)備好比賽場(chǎng)地模型及課件。

（一）任務(wù)體驗(yàn)

閱讀完賽季要求，提出問(wèn)題“你認(rèn)為如何堆疊，可以獲得更多得分？”而后小組研究場(chǎng)地結(jié)構(gòu)，并討論出小組結(jié)論，在班級(jí)內(nèi)推選小組代表回答，此處不評(píng)價(jià)任何小組的方案。接著介紹遙控器與機(jī)器的配對(duì)方法，學(xué)生動(dòng)手匹配遙控器與機(jī)器，按照之前的方案夾取輪轂，到達(dá)指定區(qū)域搭建一層，而后撤回，再來(lái)搭建二層，這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生仍然以團(tuán)體為單位，組員依次體驗(yàn)遙控器的力度、范圍變化對(duì)機(jī)器的影響，以及初時(shí)的方案實(shí)現(xiàn)情況，非常有趣的碰撞點(diǎn)是，同樣的方案，有些小組實(shí)踐一段時(shí)間后能夠完成，有些不能，這就自然引發(fā)學(xué)生的“體驗(yàn)式思考”。學(xué)生給出各種答案，如“抓取不熟練”“時(shí)間不夠”“結(jié)構(gòu)不合理”，體驗(yàn)中學(xué)生加深了對(duì)項(xiàng)目的理解。

（二）解構(gòu)

帶領(lǐng)各個(gè)小組成員分析機(jī)器搭建過(guò)程中的軟、硬件兩方面，這個(gè)過(guò)程是與智造階段互相融合推進(jìn)的。首先明確機(jī)器人設(shè)計(jì)分為軟、硬件兩個(gè)方面。接著從硬件開始，介紹機(jī)器搭建的幾個(gè)部分：底盤部分、抬升裝置、抓取裝置。每個(gè)部分的知識(shí)與技術(shù)要點(diǎn)如下。

軟件設(shè)計(jì)部分包括聯(lián)隊(duì)賽、個(gè)人賽方案設(shè)計(jì)，自動(dòng)賽程序設(shè)計(jì)。

（三）智造

這個(gè)階段，要求小組成員繼續(xù)完善工程筆記的幾個(gè)部分，結(jié)合前面的學(xué)習(xí)過(guò)程，提出一個(gè)完整的工程筆記包括“我們的小隊(duì)、隊(duì)員風(fēng)采、規(guī)則分析、初始機(jī)型搭建、進(jìn)階機(jī)型一、進(jìn)階機(jī)型二、進(jìn)階機(jī)型三、編程調(diào)試（軟件與硬件匹配參數(shù)設(shè)置）、編程調(diào)試（聯(lián)隊(duì)賽、個(gè)人賽）、編程調(diào)試（自動(dòng)賽）、訓(xùn)練測(cè)試與改進(jìn)、訓(xùn)練測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題、方案設(shè)計(jì)（聯(lián)隊(duì)賽）、方案設(shè)計(jì)（個(gè)人賽）、方案設(shè)計(jì)（自動(dòng)賽）、我們的訓(xùn)練計(jì)劃”。實(shí)行“組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制”，組員圍繞著工程筆記的幾個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人設(shè)計(jì)過(guò)程中的理論與實(shí)際的結(jié)合。