初中机器人专题教学中学习动机激发与维持策略研究——以虚拟机器人专题教学为例

发表时间:2020/12/9   来源:《中小学教育》2020年5月13期   作者:王静
[导读] 信息技术课堂学生学习动机的持续性发展,是课程学习效果提升的保证。
        王静
        陕西省宝鸡市滨河中学
        摘要:信息技术课堂学生学习动机的持续性发展,是课程学习效果提升的保证。本文借助虚拟机器人专题教学模块,针对学习动机、学习兴趣、学习效果的自我感知进行数据调查及分析,整合教学设计原则,有针对性的提出策略,有意识地激发并维持学生学习动机,提升教学效果。
        关键字:学习动机;激发;维持;策略
一、问题提出
        1.信息化教学的探索与创新。在新课改及教育信息化过程中要求教师关注新技术、新理论的发展;机器人教学、创客教育、人工智能教学逐步成为热点,如何有效开展教学,推进教育信息化的普及程度,提高信息素养水平成为共识。
        2.中小学生机器人竞赛需求不断提升。智慧学习、创客教育、机器人大赛的吸引力使更多的学生有系统、专业学习的愿望,期待通过专业辅导和训练满足其成就动机。
        3.游戏教学模式在信息技术课堂中的探索。缓解“教游难容”困境,借助游戏的趣味性达到学习的目的是信息课必须攻克的难题之一。在教育游戏专题教学中,要求教师全面学习教育游戏应用的理论、教学方法、策略,分析学习者、教学内容,确定教学目标,设计教学活动并完成专题教学,帮助学生完成知识的学习,创新信息技术课堂教学模式。
        二、研究背景
        通过文献研究发现,国外机器人教学起步早,发展较国内完善,有成熟的教育机器人产品,受众面高,主要的研究机构集中在研究所及大学,如卡耐基梅隆大学,麻省理工学院;中小学应用主要集中在智能玩具与儿童娱乐产品的设计中,如Pleo,Dash-Dot,爱优乐等产品。国内的机器人教学起步晚,地域差异大,研究机构主要开展人工智能、虚拟技术、仿生技术设计及产品研发;中小学机器人教学集中在信息技术课堂,发展以科技竞赛形式开展,缺乏系统化设计,教学模式处于探索阶段。
        三、数据分析
        教育游戏在设计前需要调查学习者的性别比例、年龄情况、先验知识水平[2]。此次调查问卷的对象为初一、初二两个学年的学生,其年龄分布为13~14岁区间,有一定的知识储备,一部分同学不同程度接触过机器人教学或游戏。在调查中采用随机抽样方式共抽取200名学生,进行《虚拟机器人专题教学中关于游戏玩家的应用调查问卷》的网络问卷调查。剔除无效问卷,共回收有效问卷173份。在调查问卷的设计中共分为三个方面,包含18个项目,主要包括:
        (1)学习者分析:
        在有效数据中,男生占45.09%,女生占54.91%,男女生比例接近1:1,性别分布较为平均;有90.17%的学生锄地接触电脑时间为13~14岁,表明了所有学习者拥有相近水平的知识准备。有53.17%的学生接触IRobotQ3D游戏达到半年以上,有28.32%的学生表示接触时间超过为半年至一年,这一数据表明学生对于IRobotQ3D这款游戏并不陌生,机器人教学有良好的教学基础,部分学生可能在专题教学中充当“小教师”的角色;在对玩IRobotQ3D这款游戏的时间及频率的调查中,有63.58%的学生每次玩半小时,有68.2%的学生每周玩1次,且主要集中在信息技术课堂。


        (2)对IRobotQ3D游戏的认知调查:
        统计数据显示有79.76%的学生在玩IRobotQ3D这款游戏之前没有接触过任何形式的实体机器人;针对游戏设计中的机器人搭建、编程、场景模拟、竞赛模式(过关得分)关注度进行调查时发现:有52.02%的学生表示机器人搭建最能吸引他,有20.27%的学生表示编程是他最为关注的项目,有12.13%的学生表示喜爱场景模拟,对于竞赛模式仅有5.78%的学生关注,学生几乎都能明确表达对虚拟机器人的兴趣点,但对IRobotQ3D的认识局限于低成本、少精力投入的实体机器人模拟。在参与课堂竞赛之后,40.46%的学生认为虚拟机器人带来的玩家体验与实体机器人体验差不多,有31.79%的学生表示“不知道”,不能准确表达虚拟训练与试题训练的差别。在程序编写和机器人搭建这两个教学重点问卷中,72.25%的学生表示更喜欢机器人搭建,27.75%的学生觉得程序编写更吸引人,这反映出学生在这一年龄阶段,抽象思维发展水平不高,更习惯直接的阶段性成果展示(搭建不同样式的车或飞机,体会零件转换为事物的喜悦感,而不论这车或者飞机能不能运行);逻辑思维无法形成有效地知识迁移与联结,因此教学活动的设计要围绕知识的迁移建构及自我效能的提升,将机器人搭建和程序编写有效结合,既能提高学生的整体参与程度,也能激发学生的学习兴趣。
        (3)IrobotQ3D游戏教学调查:
        沉浸体验是决定学生是否继续玩这款游戏的一个决定性因素,在对所有样本进行沉浸体验的调查中,有近1/5的学生不能融入游戏情境,兴趣激发不足或持续时间很短;沉浸感体验很愉悦的学生的比例也低于1/10,这部分学生有很强的自我学习愿望与兴趣,符合学生的认知发展规律。学生能从游戏中获得满足感,这种满足符合学生对成就动机的期待。
        四、问题解决策略
        1、分析学习者特征,切准问题脉络。教育游戏兼具教育性和游戏性的双重特点[6]。在机器人专题学习中,教师通过对教学任务的分解为搭建、编程、竞赛三个模块,教学活动围绕教育性的发掘展开。根据学习者的兴趣、游戏策略选择的自主性、热情持续的时间长短,对学生进行分组,开展协作学习,倡导1+1>2的组合模式,使游戏任务与每个人都产生联结,取长补短。
        2、目标为主,游戏为辅,分层、分段,促进”教游”融合。教育游戏的游戏性是为教育性服务的,教育性是贯穿在游戏专题教学的一条主线,游戏任务是否完成决定着学习动机是否能够激发与维持。为了达成目标,要求对教学目标、教学内容进行分层、分段,借助小步子,“跳一跳摘桃子”的方法灵活安排教学策略与学习方式,确保“教游有序”。
        3、设置教学情境,维持学习动机。在游戏专题教学中,教学情境的设置包括前导性情景设置,教学活动设计,学生竞赛情境,教学评价情境。教师作为引导者、参与者、竞赛组织者,要做好前导性的教学情境,确定教育性在教育游戏中的主体地位;通过设置教学活动设计与竞赛组织,点燃学生的学习兴趣;在评价情境设置中,要多形式、多角度刺激学生的成就动机使其维持在高水平状态。
        4、探究协作学习新体验,创新游戏教学模式。在游戏教学中,高效的协作探究能使每位成员最大可能的沉浸在任务中,不断发掘自身潜能寻求任务解码新方式,刷新竞赛技能,进而刺激自我效能的成长,提升动机维持水平。
        随着机器人教育,人工智能的发展,学生的兴趣点逐步多元化,操作能力持续上升,如何有效激发并维持学习动机是新技能、新理论能否成功进入课堂的关键。在机器人专题教学中,借助游戏竞赛模式,打开学生兴趣点,立足教育性,以过程为导向,以学生为主体,开展教学。通过课堂观察、问卷调查及时发现问题,在不同教学模块下选择教学策略,鼓励学生自主探究,积极展示学生成果,促进深度协作学习,借助多种评价方式及时反馈,以问题解决为导向突出学生活动,自主优化教学活动,强化学习成果,动态解决问题是激发并维持学生学习动机的有效方法。
        参考文献
        [1]尹俊华.教育技术导论[M].北京:高等教育出版社,2003:34.
        [2]范宁,左婧,钱玲.教育游戏中兴趣体验的激发与维持策略[J].中国电化教育,2011,(8):73-76.
        [3]李龙.教学设计[M].北京:高等教育出版社,2010:206.
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