仿真机器人教学中任务设计有效性.docVIP

仿真机器人教学中任务设计有效性 　　由于仿真机器人教学便于组织管理，便于有效普及机器人基本知识，国内越来越多的中小学开展了此类活动。但是由于仿真机器人软件的“先天不足”和教学经验缺乏等原因，不少教师为完成教学而拼凑任务，甚至直接将竞赛任务用于课堂教学，忽视了任务设计的有效性，让仿真机器人教学成了“培训式教学”，影响了教学的效果，不利于学生信息素养的培养。 　　任务的有效性是指在教师的帮助下，在强烈的问题动机的驱动下，学生通过对学习资源积极主动的应用，在完成既定任务的同时在知识、技能、情感等方面获得全面发展的过程。如何设计有效的任务，让仿真机器人教学焕发出强大的生命活力，是一个值得深思的问题。 　　连续情境，突出趣味性 　　我认为，学生对机器人充满着好奇心，对学习仿真机器人抱有很高的热情，但如果在教学中没有符合趣味性的情境任务，对延续学生的学习兴趣反而是极大的伤害。为此，要设计有效的任务，就要创设有效的任务情境：一方面，任务情境要以激发学生兴趣为基点，生动具体，形象逼真，在开始的教学环节能有效激发学生的学习兴趣，引起探索知识的欲望，在后续操作探究教学环节中能让学生兴趣持续下去，激发思维的积极性，持续情绪的活跃性，从而有利于学生有效完成任务；另一方面，任务情境要以积淀学生信息素养为重点目标，与具体的知识与技能、过程与方法相关联，切不可喧宾夺主。 　　例如，在讲授灰度传感器的作用时，若按以往方法，我会将任务设计成小车走轨迹，学生在完成任务的过程中也能够掌握部分知识，但任务情境为教学需要而有意杜撰，比较单一，缺乏真实感、趣味性，也没考虑后续阶段如何维持学生兴趣，学生就感到没有意思。后来，由于杭州萝卜圈公司的3D仿真软件突出了基于物理引擎的设计，能模拟真实的刚体运动以及物体的密度、质量、速度、加速度等各种现实物理动力学属性，在发生碰撞、受力、摩擦的运动时，能模拟出因不同属性而发生的不同运动效果，于是我用这款软件设计了生动具体的《环游金字塔》情境（如图1）。 　　完成任务伊始，逼真的隧道、高高耸??的金字塔等场景一下子吸引了学生的注意力。学生需要让机器人走在规定的路线上，避免掉下车道，这样的情境引起了学生的兴趣，而后设计了机器人穿越隧道时惊险纷呈的情境，一些程序不够完善的机器人就会被旋转的木头打下车道…… 　　在完成任务的过程中，学生必须利用灰度传感器的作用来编写程序，结合使用前几节课所学的传感器知识，才能让自己的小车顺利通过一道道关卡。这个精彩迭起的任务，既能持续引起学生的兴趣，使学生更主动参与完成任务的操作，又能从始至终贯穿本节课的学习内容。 　　在有效任务的驱动下，学生利用所学的知识进行机器人知识的综合运用，同时提升了自身的创作能力，最终有效地提升了信息素养。 　　回归现实 突出科学性 　　仿真机器人教学可以帮助学生通过编制程序控制机器人在虚拟环境的运动来学习科学的思维方式，提高逻辑思维能力，培养分析和解决问题的能力。但以往受仿真软件限制，教师教学中设计的任务常常脱离现实生活，导致机器人运动过于理想化、虚拟化，如仿真机器人上坡与下坡速度一样，运动时不用考虑摩擦力和动力等。学生与这种远离现实的仿真机器人频繁接触，容易忽视真实环境中的因素，这样就容易割断仿真世界与客观世界的联系，导致学生感受不到来自自然与自我的挑战，容易忽视科学解决问题的重要性。 　　机器人的运动本身就是综合了多门学科知识的运动，因此，在仿真机器人教学中，设计教学任务时不能理想化、虚拟化，应回归现实突出任务的科学性，引导学生把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，在探索中掌握其他学科和信息技术的知识，在潜移默化中培养学生科学、综合地分析和解决问题的能力。 　　例如，设计任务《驾驶员考驾照》时，我将任务回归现实，如设计有起伏、弯道、上坡、下坡的道路等。学生在完成任务时会发现：汽车速度过快，在启动时会颠簸，导致行驶方向改变，甚至于冲下道路。于是我引导学生联系实际生活来思考小车的变速运动，学生最终提出方案：在启动时，先慢速起步，等速度上去了再加速至高速就不会颠簸。学生很快又产生了新问题：在走弯道时，高速行驶的小车很容易冲下道路；由于道路有起伏，高速行驶的小车会颠簸，也容易冲下道路。于是我引导学生分析走弯道时汽车速度不能过快的原因，引导学生分析某个瞬间汽车的受力方向，将相关科学知识迁移过来，以完善学生的知识。这样，通过模拟逼真的现实物理运动来促使任务回归现实，强化了现实生活中很多不可忽视的因素，突出了科学性，大大加强了机器人教学与其他学科的整合，有效促了进学生科学素养的形成。 　　以生为本 突出操作性 　　不少比赛任务非常新颖，对学生有很大的吸引力，但这些任务作为课堂教学任务却没有可操作性，如比赛任务《野外生存》非常有趣，可在一个课时内大多数学生因时间限制