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基于菜單式材料的機器人教學之個案研究
☆ 目 錄：
☆作者資料 - 1 -
☆ 目 錄： - 1 -
☆ 關鍵詞： - 1 -
菜單式學習材料 機器人普及教學 - 1 -
☆ 前 言 - 2 -
☆ 正 文 - 2 -
一、小學機器人學習現狀 - 2 -
1 重理論 輕行為 - 2 -
2 教學組織困難 - 3 -
二、基于行為特征的菜單式機器人教學模式 - 3 -
1、學生行為特征分析 - 3 -
2、菜單式機器人教學的界定 - 3 -
（1）關鍵點解析（Key points） - 4 -
（2）應用實例資料（Applications） - 4 -
（3）程序勘誤（Correction procedure） - 4 -
3、基于行為特征的菜單式機器人教學模式建構 - 5 -
（1）材料準備 - 5 -
（2）菜單樣式設計 - 5 -
（3）菜單式機器人教學中的教師角色定位 - 7 -
三、基于行為特征的菜單式機器人總結 - 8 -
☆ 關鍵詞：
菜單式學習材料 機器人普及教學
☆ 前 言
☆ 正 文
一、小學機器人學習現狀
小學信息技術課引入機器人教學是07年江蘇省版教材實施以來的新舉措，目的是開發小學生的創新能力，培養學生獲取信息、加工信息、處理信息的綜合能力，并在此基礎上形成初步的結構性思維方式，為后一階段的學習打下基礎。由此之見，小學開設機器人教學的目的是與小學階段學生的行為特征息息相關的，處于此年齡階段的學生從小學高年級學生，由于生理上的變化和抽象思維能力的進一步發展，自我意識隨之迅速發展起來，進入了個體自我意識發展的第二個上升時期。具體運算階段特征為此時的認知特征，如何結合機器人教學，最大程度的挖掘此時學生的潛能，具有重要的作用。
作為首批進行機器人實體教學的嘗試者，信息技術教師在機器人教學方面進行了一系列有益的嘗試，縱觀二年以來的教學情況，可以發現以下情況：
1 重理論 輕行為
首批嘗試實體機器人教學的老師普遍發現，機器人實體教學有著相當大的難度。學生機器人雖然已經是簡化版的智能機器人，但是仍然存在理論知識量巨大，編程內容過多的難題。加之機器人活動需要較大的場地，因此形成了很多信息技術教師把教學重點放在了理論層次，而忽視了機器人行為實踐的狀況。很多學生都是在教室中學習編程、概念，而機器人運動卻成為了空中樓閣，無可企及。
2 教學組織困難
機器人實體教學實施之初，沒有對班級規模提出建議，而開設機器人實體教學課的學校都大多是師資力量較為充足的學校，學生生源數較多，每班的學生人員也大多在近五十人左右，加之機器人教學一般在機房內進行，人多、機器多、地方小的矛盾日益凸顯出來，帶來的直接矛盾就是教學組織困難，師生都很難找到適合的授課形式進行有效的教學，課堂效益差、氣氛熱鬧卻難以控制。這些組織教學中的問題，成為機器人實體教學中最突出的問題。
二、基于行為特征的菜單式機器人教學模式
1、學生行為特征分析
小學信息技術課程中開設實體機器人課是在五、六年級，此時的小學生處于認知發展階段中的具體運算階段到形式運算階段的過渡，在行為特征上具有好奇心強、自尊性盛、邏輯分析能力初步形成的特點，具有一定的行為能力，因此，此時的機器人實體教學應注重學生的行為促發，在保證安全的基礎上積極拓展他們的行為能力和運算能力。
2、菜單式機器人教學的界定
所謂菜單式機器人教學（Communication Robot Teaching）是為相對普通機器人實體教學中的師生單一交流模式的教學形式，它主要通過學生間、師生間的菜單選擇形式，分解教學目標，簡化教學重點，在菜單選擇的過程中強化不理解的部分的學習，弱化已經掌握部分的學習時間，避免部分晦澀難懂的概念的混淆，借助學習小組、核心骨干互助等菜單方式，給與學生感性經驗，從而避免了機械的講授，生硬的任務，能夠讓學生通過自我選擇、自我加工、自我求知的形式來進行知識集成和展示。
一般而言，菜單式機器人教學材料包括以下幾個部分：
（1）關鍵點解析（Key points）
這部分以機器人的關鍵性的概念解析為主，幫助學生通過各種形式進行概念的學習，主要呈現知識的結構、歷史、形成等主干性內容，目的是通過適當的提示，形成學生的全景式的思維結構圖。
（2）應用實例資料（Applications）
機器人教學中有大量的編程的內容，這些內容與機器人可以完成的動作和任務息息相關。在教學中，提供實例菜單供學生選擇，這些實例包含有機器人實體教學中的前進、后退、轉彎、壁障、循跡等基本動作程序，以期幫助學生在適當的提示下進行組合編程的嘗試。萬變不離其宗，這些程序的反復組合和修改，可以完成復雜的動作，對于自身能力不足的學生，可以起到推波助瀾的作用；對于編程過程已經較為熟練的學生，也可以根據自己的需要選擇沒有把握的菜單材料對自我程序進行驗證。這樣的選擇過程，可以彌補師生間生硬的教學程序，為學生提供自主選擇的機會。
（3）程序勘誤（Correction procedure）
機器人的實體教學中，調試機器人是必不可少的環節，對于檢查自我行為、驗證程序的合理性有著非常重要的作用。在這個過程中，程序勘誤就顯得尤為重要，甚至在一定程度上比編程本身更具有實踐意義。程序勘誤菜單提供給學生典型問題的解析、錯誤程序的提示、運動常見故障的排除等，幫助學生根據實際需要進行修正程序的指導，對機器人的運行進行必要的干預，以完成既定任務。
3、基于行為特征的菜單式機器人教學模式建構
（1）材料準備
菜單式材料的著眼點在于“菜單”和“材料”，因此尋找適合的材料，并以菜單的形式呈現是菜單式機器人教學模式建構的首要因素，重點關注幾個原則：
第一，以教材為本。機器人教學是新版省編教材選修冊的內容，關于教材的編訂和設計理念，在《江蘇省義務教育信息技術實施綱要》中有詳細的介紹，任何學習材料，必修基于《綱要》的基礎，進行材料設計。尤其對于機器人實體教學而言，涉及的概念范圍很廣，甚至包括商業領域中的很多復雜深奧的內容，這些材料如果進入學習菜單，勢必會影響學生的學校效果，而且機器人部分的難度可以無限擴展，如果教師組織材料不利，會打擊部分學生的學習熱情。只有結合教材，以教材為材料選擇的基準，才能在眾多的材料中尋找到適合的內容，幫助學生學習。
第二，以生源為根。機器人教學的對象是小學高年級學生，學習準備處于PC LOGO之后的后編程階段，與PC LOGO一樣屬于選修部分的內容，需要一定的編程基礎作為知識鋪墊。因此，學生在之前編程基礎如何？運算能力如何？部分語句的理解深度如何？都成為制約材料進行菜單設計的因素。如果生源需要尚處于編程的起步階段，就需要教師給與更多的編程基礎知識菜單的設置；如果生源已經可以具有完整的結構性思維過程，則需要教師更多的提供高級編程內容的啟發菜單。
（2）菜單樣式設計
研究了材料的選擇之后，面臨的問題就是菜單樣式的選擇，不同樣式的菜單對學生的影響是不同的。合適的菜單可以幫助學生加深知識的理解，不合適的菜單反而對學習起到負面作用。
第一，套餐式菜單。所謂套餐式菜單是指材料按照機器人的動作類型進行分類，每一種動作為一種套餐，每個套餐內部包括完整的設計流程圖和程序要求、場地準備和運行規則，由學生根據每課的具體環境進行菜單的選擇。這種菜單適用于機器人的整體教學，一般用于起始課和復習課，目的在于給與學生充分的鞏固時間，對機器人的運動知識進行必要的強化識記。例如機器人學習中的“機器人壁障”運動，就具備菜單式材料的選擇因素，可以幫助學生不斷復習舊知，引發新知。
第二，協商式菜單。所謂協商式菜單是指學習材料根據學生的實際情況進行羅列，教師在事前備課時準備提綱，提供給學生已有知識材料的名稱，然后學生根據自己的需要進行再次的增刪。在這種菜單形式中，學習材料起到了作料的作用，是學生學習過程中的學習材料，也是認知素材。這種協商式菜單的特點是體現了師生平等對話，協商學習的氛圍，但在設計菜單時，教師還是要充分運用好主導地位，學生由于認知水平及學習能力的影響對學習內容、方式方法不能有全面的概括，教師在鼓勵學生積極參與、合作設計菜單的同時，應明確必須掌握的學習內容的底線，保證基礎知識的鞏固。
第三，交互式菜單。所謂交互式菜單，顧名思義，師生間的學習材料是隨時可以進行交互的。學習材料可以成為教學材料，而教學材料也可以很方便的轉換為學生材料為學習者所用。這種材料形式的應用靈活，有很好的互動性，因此適用于情況變化比較頻繁的機器人比賽等綜合應用課的學習中，可以把實況用即時的形式反映給學習菜單，為后續學習提供反思機會，促進學習過程的完善。這種形式需要借助一定的多媒體教學條件才能正常進行，例如動態網站等即時更新工具可以保障交互的順利進行，這就對教師的個人教育技術應用水平提出了一定的要求，也對實施教學的場地有一定的限制，只有配備服務器的多媒體機房才能實現即時的交互，因此，這種菜單有一定的硬件要求。
（3）菜單式機器人教學中的教師角色定位
基于菜單式機器人教學中中, 學生是在教師的教學引導下進行的一種主動式學習, 不僅參與度方面要大大超越于傳統教學, 效果方面也要明顯優于傳統教學。但是, 基于菜單式機器人教學中課堂中, 教師的角色顯得尤為重要, 既要在備課階段準備很多的機器人相關材料, 又要控制課堂氣氛, 給學生充分選擇的同時，還需要教師有豐富的臨場應變能力, 才能最終實現在教學過程中的主導作用。教師在基于菜單式機器人的教學應注意以下兩點:
第一，為菜單提供選擇指導。教師在學習者學習的過程中，除了提供給學生設計好的菜單式學習材料之外，還有更加重要的任務，就是告訴學生，應該如何選擇這些菜單，選擇的依據是什么、選擇的標準是什么、選擇的時機是什么，這些對菜單的選擇是幫助學生了解如何去應用這些菜單，而不是僅僅把菜單交給學生，教師就可以卸任了。單純的把菜單給學生而不加以指導，反而是讓菜單式的材料代為完成了教師的責任，而從課堂教學變成了學生自學，違反了教學的目的，不利于機器人這類較為復雜的知識的學習。所以，在機器人實體教學中，教師要完成好指導學生選擇菜單式材料的任務。
第二，為學習提供材料伙伴。學生在學習機器人的過程中，團體合作是常見的組織形式，至少要提供二人以上的小組進行合作學習，這點已經得到了行內老師們的認同。但是，教師是如何定位呢？在菜單式材料提供給學生的基礎上，是不是教師就成為旁觀者呢？當然不是，教師是學習者的學習伙伴，要以這樣的身份參與到學習過程中去，幫助學生共同設計程序，選擇學習材料，并對某些交互式的菜單進行共同的修正，在學習過程中完成知識的學習。因此，一節合格的機器人實體教學課中，教師是要不斷變換自身的身份的：課前的菜單制作者、課中的選擇指導者、課間的伙伴協作者、課后的復習延伸者，不同的時間都有不同的要求，有待教師去積極應對。
三、基于行為特征的菜單式機器人總結
總之，基于菜單式材料的機器人教學是在知識、技術、基礎成果、操作技能等方面的主客觀統一，為機器人實體教學提供了一條有效的途徑，幫助信息技術教師解決課堂教學中的難題。對于機器人教學這一新興課題而言，需要不斷研究的方向還有很多，菜單式學習材料，是其中的一種有利的嘗試，幫助師生們共同進步。
☆ 【參考文獻】
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