陈丁雷
南京市江北新区教育发展中心 210048
摘要：新一轮基础教育课程改革即将实施，新课程体系在课程结构、内容等方面都比原来的课程有了重大创新和突破。通过对项目化学习与机器人课堂融合从而正确定位机器人科技的关键概念和核心知识点，在理论和实践中探究机器人教学基本内涵、表现特征和实践模式并结合学校机器人教学案例进行分析。最终体现跨学科项目化教学对学生学习兴趣与学习动机的提升，培养学生动手动脑能力合作能力及创新和实践精神，笔者就项目化教学方法在中小学机器人教学中的教学运用进行了实践探究。
关键词：中小学 机器人教学 项目化学习
项目化学习，也是问题式学习的缩写，是以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。项目化学习是让学生成为个人学习的主角，允许他们直面挑战、解决问题，在一种自治而有组织的氛围中与同伴合作，教师团队则给他们充当顾问，并全程进行评估，而驱动性问题是项目化学习的标志性特征。
项目化学习设计：项目式教学改变了传统的教学模式，实质是将理论教学与实际生活场景紧密结合起来，机器人教学过程中使用项目化教学设计，学生的参与感增强，在好奇心的驱动下，学生自主学习的意识和水平也相应提高，有助于培养学生的全面素质。以小学机器人课堂教学为研究对象，项目化学习设计主要包括五个维度。
.png)
图1：项目化学习设计五个维度
一、确立机器人项目化学习核心知识点
1．确立以学生为中心的机器人教学项目
项目化学习要以学生的学习为主，教师的教学为辅，对于机器人这样难度的学科来说，我们需要以机器人课程核心知识体中的搭建及编程为主来设计项目化学习任务进而研究并开展机器人机械结构原理、程序设计算法等教学，整个环节以学生自主实践探索为主教师指导为辅。我们需要合理选择课程的知识点，明确每一层次的学生的学习需求，教师要详实分析机器人相关课程知识点进行教学项目安排，同时需要教师设计有多个不同的项目任务，供学生自由选择。比如要想利用机器人解决问题，必须要学生先学会编程，学会用程序控制机器人，学会书本上最基础的编程及搭建知识，所以先将教材中所包含的机器人搭建及编程的基础内容，创设出一些项目让学生选择学习，如在让学生制作《敲编钟的机器人》项目的时候先对主项目进行分类分层的进行拆分依据教材设计了不同的细分学习小项目。例如机器人战车制作（机器人车体组装）、机器人车体编程控制行走转向、机器人战车巡线、会敲钟的机器人乐手等，每一小组通过自学书本课程，参考书本编程方法，理解编程语言，学会解决机器人巡线及敲钟问题。
2．依托课程引导学生学习机器人核心知识点
根据教材或课程寻找项目化学习的关键概念及一系列与之相关的基础知识和技能，确定本学科的核心知识，引导学生学习。比如宁台港澳中小学科技创新教育交流大赛《敲编钟的机器人》项目中确立了以下四个核心知识点环节，①自制乐器选择并进行测试发音。②学会设计及搭建敲编钟的机器人。 ③掌握光电传感器原理与机器人巡线算法。④测试程序与优化机器人结构。综上学生提高动手能力的同时，也收获知识，增强对机器人学科的兴趣。掌握了本项目的核心问题即如何自制敲击编钟的机器人结构并完成场地巡线及敲击编钟任务，同时提高对音乐的感知力。
二、促进学生学习机器人课程的兴趣
传统教学在机器人教学的过程中，学生缺乏主动实践的机会，难以激发学生对机器人的学习积极性，加之机器人实验不仅要求学生要动手，还要求学生要动脑，但目前机器人教学的开展以教师进行实验演示和学生按照步骤操作为主。这样的教学手段使得学生按照明确的步骤即可完成实验，无须自行查找资料、思考并解决问题、进行团队合作，这样导致学生学习兴趣大幅降低。项目式教学中创设的良好的驱动问题情境可以激发起学生强烈的问题意识和探究动机，开展针对现实情景的项目活动极大地增强探究的实际效用，鼓舞学生的探究积极性和成就感。继续以《敲编钟的机器人》项目为例，从如何让机器人敲钟问题引入，学生展开思考，通过设计多种机械臂方案探讨中完成机器人的搭建。其中还深入思考了用什么材料设计编钟敲击声音清脆响亮？如何设计程序控制机械臂能敲击出悦耳动听的音乐？怎么利用光电传感器进行机器人巡线？双光感巡线程序的多种写法哪种稳定性好……。 通过指导过程中的这些问题让学生在课堂所掌握的知识和技能紧密结合生活，使学生紧跟社会的发展步伐，面对新矛盾、新问题时能持续地探索和创造。学生的参与热情十分高涨，小组讨论也十分激烈，过程收获颇多。
三、分组合作学习开展项目化学习实践
1．组建项目化学习小组
项目化学习中的实践具有通用性，为了保证合作学习的有效开展，遵循“组内异质，组间同质”的原则进行分组。明确分工，小组长可以明确每个同学的职责和要求。如让积极好动学生担任小组组长，学会倾听别人的意见并制作项目解决方案；让具有一些不善其辞的学生担任项目分工成员，以提高其学习主动性和语言表达能力等。
2．依据学生的特长合理分工、搭配小组成员
为了激发组内学生在项目化学习中探究与深入思考，也可以筛选、搭配和重点发展某些实践，使其更有学科性。根据项目进行分组实践。结合学生特长建立项目化学习小组，将学生分层次安排到项目化学习小组，让学生积极主动在合作中研究机器人相关知识。（编程过程中计算思维、机械传动、传感器应用及人工智能等）小组内和小组间都可以互相讨论和交流，提出各自的观点，选择最优方案。通过讨论和交流可以加深学生对问题的理解。
比如在《敲编钟的机器人》项目中，根据项目我根据学生的特长把学生进行了分组，分组如下：①设计师：夏天阳擅长编程，完成机器人车体设计及巡线敲钟程序调试，负责确定完成任务最优方案。②工程师：查旻韬擅长设计制作，负责完成乐器设计及乐手设计。③校音师：韩健禹擅长乐器演奏，配合夏天阳编程及调试巡线敲钟的稳定性，并且学习乐理知识，完成乐器校音。④组长：刘禺擅长组织管理，完成测试过程中的问题记录，及讨论解决方案，项目ppt制作确立分工后师生合作解决问题，并推进《敲编钟的机器人》项目。同时，合作学习可以使每个学生在不同的方面做出自己的贡献，对于某些方面学习不够理想的学生，有助于他们在小组学习中赢得同伴的尊重。从而培养学生提高更具有深度的人际交往能力。
四、促进知识转化，生成高阶认识
项目化学习强调学以致用，而知识只有应用于实践当中，才能检验其正确性，才会产生价值，知识学习和积累的出发点就是对知识的应用。根据知识转化理论，通过知识的实践应用，可以增长个人解决实际问题的经验，有效促进显性知识转化为隐性知识，完成知识的内化。另外，在项目化学习过程中，通过观察、模仿、体验、探究、实践等一方面可以从别人身上学到宝贵的隐性知识，另一方面可以把个人的隐性知识传授给别人，从而完成了知识的社会化。项目化学习中学生通过学习零碎分散的不同学科的知识学习过程进而转变成一个探究世界相互关联的过程，强调学生在学习情境中获得设计能力、合作交流能力、解决编程问题能力和实践创新能力。
以《敲编钟的机器人》项目为例，学生在探究和学习过程中能够提炼对比多种双光感巡线程序设计的优缺点，能够调试并选择一种最稳定的巡线方式应用在敲编钟机器人的场地任务中，能够领悟团队合作的重要性自觉执行每个人的任务，并且可以对每次的合作进行总结和建议。通过多次实践场地测试之后学生的设计、合作、解决思考问题的能力得到大幅度的提升。
图4：
.png)
学生测试后选择的最稳定的巡线算法
五、学生的成果及评价
学科项目化学习的成果往往带有较强的学科性，是能反映学科本质问题的成果，在成果的评价中需要对核心知识的达成程度和水平进行评价。除了纸笔测试需要老师来进行外，其他的评价方式可以放手让学生进行，多注重学生自主评价及对学生所作出的作品的实践如报告、倾听等的评价。以《敲编钟的机器人》项目评价展示和介绍环节，我让项目组展开多方面的评价。①包括机器人场地每次任务完成情况对比、程序设计设计优化前后对比，让学生梳理自己的思维发展过程，通过每次测试评价并且反映了学生团队协作能力和合作精神，进一步提升科学课堂教学的有效性。②学生根据项目进程定期进行自我评估和反思，促进团队形成深层次的理解和思考。③学生对自身在团队中扮演的角色和作出的贡献进行评价。④教师则更需要关注学生的个体经验，针对学生的表达和评价内容巧妙地提供反馈，在教学过程中灵活地融入评估和考核，包括项目表现结果、学生贡献率和团队协作效果等，并运用过程性评估来改进教学。对于学生的每一点进步、每一点成功都及时的给予表扬和鼓励，随时让学生有成功的自豪感，他们在学习的过程中能始终感受着成功的喜悦。在这种愉悦的心情下，也会反过来促使他们自主、自愿的投入到学习、探究中去。
以上通过项目化学习设计五个维度为教学分析模板，旨在培养全面发展的综合型人才。这一教学模式将极大地发挥学生的自主探究意识，培养学生的思维方式、学习习惯，提高学生分析问题、解决问题的能力，激发探索和创新的潜能。 同时， 学生的实践能力也可以在实际生产或模拟的生活情景中得到锻炼。
总之，相对比传统教学模式，项目化教学模式学生的参与热情十分高涨，小组讨论十分激烈，项目式学习能够很好地调动了学生的学习主动性。当然，教学实践中还发现很多不足需要改进。在项目教学的实施中，教师可以充分利用生成性教学资源，适时引导学生探索解决问题的办法，最大限度地发挥学生的创新潜能和实践能力，促进学生各方面素质的提高。
参考文献：
夏雪梅 《PBL项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践》