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第402期 总第5967期 2021年01月11日 星期一
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建构乐高4C模式,开展机器人项目式学习
来源:本站原创 作者:邹扬 发布日期:2021-01-11 08:59:04

机器人教育的出现有助于学生探究兴趣的提高。乐高4C模式包括四个流程:联系(Connect)、建构(Construct)、反思(Contemplate)、延续(Continue)。乐高4C模式下的机器人教学可以将学习的整个过程分为不同项目,在学生可接受、可理解的范围内进行渐进性、持续性的教学,从而帮助学生掌握机器人知识和操作技能。
 

一、联系——推理验证
 

联系是指教师在教学过程中,引导学生将生活中的经验或已经习得的知识和技能与正在学习的内容进行关联,让学生能够根据已有知识进行逻辑上的推理,引导学生说出正在学习知识的猜想结果,并通过实际操作进行验证,从而形成关于机器人的正确知识理解和认知。


如在机器人基础课上,学生要在认识零件和传动的过程中学习机器人零件的相关知识,此时教师可以让学生将已有知识与现在的学习内容联系,进行推理和验证。轴是机器人的重要组成零件,常规教学中会直接为学生介绍这一零件,学生接受起来有很大困难,教师此时可以说:“大家看一下我手里的这个轴,大家认为它与生活中的什么工具相似呢?”学生开始思考,有的学生想到了锄头的杆,有的学生想到挑水的扁担,还有的学生想到了木棒。教师可以先点几名学生回答问题,说出自己的猜想,这样可以让其他学生顺着这些学生的思维进行相似的思考,进入情境。此时教师再向学生讲述:“其实轴的作用与我们原先挑水时的扁担作用相似,扁担连接了两个水桶,通过将其放置在人的肩膀上,带动两个水桶进行移动。那么,同学们通过我举的例子进行一下推理,轴的作用是什么呢?”学生很容易猜到,轴的作用应该也是带动某种零件进行运动,这样就完成了让学生通过联系进行猜想、再到推理验证的过程。


这样的联系环节不仅能够唤醒学生的生活经验,将其移植到学习中去,实现知识的快速消化和吸收,更能通过推理培养学生的联想思维,促进学生潜在智力的开发,有效促进学生对机器人教学内容的学习。
 

二、建构——形成认知


建构是指学生在教师的引导下,通过小组讨论、头脑风暴等活动,形成对知识点、教学内容的认知。这种建构不是一个从无到有的过程,而是一个以新知替代旧知的过程,在这个过程中,学生不仅能够形成对知识的理解,更能在合作和思考中提升解决问题的能力。
 

如在进行简易机器人搭建的学习中,学生要学习如何搭建一个简单的机器人,而在机器人的搭建过程中,最重要的就是传感器。教师首先给学生讲解各种传感器的原理,随后让学生小组讨论。有学生说生活中的鼠标、键盘、遥控器就是触动传感器,有学生则认为手机屏幕根据外界光照的大小调节明暗,就是光电传感器的一种,还有学生将校园中各处的声控灯作为声音传感器的体现来理解。小组讨论后,教师让每组选一名学生代表发言,并给予评价,最后再公布正确答案,从而完成了学生对机器人知识的建构。


通过这样建构认知,学生对某一知识点的印象会尤为深刻,这不仅能促进学生对知识点的记忆和巩固,还能让学生在与其他同学的交流中碰撞出思维的火花,实现机器人知识的触类旁通。


三、反思——完善体系


教师在进行完前两个教学步骤后,要带领学生回顾重要知识点,及时发现学生存在的知识漏洞并补全,从而帮助学生完善这一节内容的知识体系。在这个过程中,学生对知识点的理解会进一步加深,对机器人知识的掌握也会更加娴熟。


如在学习如何让机器人动起来的过程中,学生要学习如何对机器人进行简单的编程,这一部分知识较为零散且需要记忆的知识点较多,教师可以在教完知识点后带领学生集体回顾,完善学生脑海中的知识体系。教师首先带领学生进行编程页面的反思和回顾,询问学生:“编程页面一般包含哪些部分?由哪些组成?请同学们在笔记本上绘出大体的工作区域位置。”此时学生会依靠脑海中的记忆进行操作界面的绘制。
 

绘制过程中,教师可以在教室巡视并给予分别指导:某学生把工作栏位置画错了,教师提醒其改正;某学生早早完成了绘制,教师就可以向其提问,“这一类栏目的具体功能有哪些?是实现什么结构的必要设置点?”从而帮助学生回顾更加细微的知识点。
 

通过教师带领下的知识回顾和反思,学生可以及时发现并弥补原先没有意识到的知识漏洞,这能极大降低学生在实际操作机器人时发生错误的概率,从而促进学生对机器人技能的掌握。


四、延续——解决问题


反思过程完成后,教师应当带领学生将知识延续至知识的实际应用阶段,从而让学生真正利用知识解决问题。
 

如在学习机器人的程序研究时,学生会学到如何对机器人进行实际设置,此时教师就可以让学生运用之前学到的知识来解决实际问题。教师提问:“如何调整机器人的行走方向?”学生此时会想起之前学过的知识,在编程界面将方向向上的箭头调整为方向向下的箭头或停止标志,这样就解决了方向的问题。教师再提问:“如何提高机器人的行进速度?”学生观察编程页面,发现有一栏功率选项与机器人的行进速度有着直接的关系,只要将功率调大,就能解决机器人行进的速度问题。依照此种模式,教师不断提出问题,学生依次解决,从而完成知识认知的延续,实现了学以致用。


通过利用已学知识和已有认知进行实际问题的解决,能够强化学生的知识应用能力,从而促进学生将知识和实践进行有效联结,提升机器人操作技能。
 

开展机器人教育有利于培养学生的综合素质,有助于学生解决问题能力、创造力、自主探索力的提升。通过乐高4C模式,教师能够以项目式学习的方式进行机器人课程的教学,未来期待有更多学者针对这一模式开展更加细致深入的研究,开发出更多有效的促学方法,为学生的机器人学习注入新的活力。

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