1、機器人課堂教學模式的探索摘 要：在機器人行業飛速發展的背景下，隨著素質教育的不斷深入，機器人走入學校走進課堂已經成為一個必 定的趨勢，機器人教學已經成為大中小學教育領域里的新課 程，并有其獨特的教學模式。關鍵詞：機器人課堂教學；“ 4C”教學模式；引入；實施；意義在機器人行業飛速發展的背景下，隨著素質教育的不斷深入，機器人走入學校走進課堂已經成為一個必定的趨勢， 機器人教學已經成為大中小學教育領域里的新課程。由于機 器人在開發學生智力、動手能力和創新能力上具有顯而易見 的優越性，正越來越受到教育部門和學校的重視，所以機器 人教育普及全國各地乃至全世界， 這是一個好的趨勢。 但是， 在這好的趨勢

2、中也出現了令人憂患的傾向，這就是：機器人 教育越來越成為為進行機器人競賽而存在和發展。各種各樣 的機器人比賽如火如荼地展開，機器人教學的狀況卻明顯滯 后，只有極少數地區和學校將機器人教學納入了正規的課堂 教學，較多的學校只是以課外活動、興趣小組、培訓班的形 式開展機器人教學。有關機器人教育、機器人研究的相關文 章偏少，研究者把主要的注意力集中在機器人的競賽上，缺 乏對機器人教育理念的研究，缺乏對機器人課堂教學模式、 教學方法的探究。 2003 年 4 月，普通高中技術課程標準 （實 驗）在“信息技術”科目中加入了“人工智能初步”的知 識，同時針對人工智能重要應用領域中的機器人問題，明確 指出將

3、“簡易機器人制作”列為選修課程。既然作為一門課 程，作為教師的我們就應該把這門課程開好，尋求或嘗試適 合其的教學方法、教學模式。“4C”教學模式的引入機器人設計包括搭建、 編程、 調試、運行等一系列過程，每個過程都富有挑戰性、互動性、創新性，在課堂上能夠滿 足各種層次學生的需求，不僅設計的主題有趣，而且解決問 題的方案是開放性的，學生集思廣益，可以采用不同方法達 到同一個目標，這樣既可以培養學生的動手實踐能力、創新 能力、協作能力、進取精神、挑戰意識，又可以讓學生親身 體驗抽象的理論如何在短時間內通過自己的設計變成觸手 可及的答案呈現出來，讓機器人“動”起來。這種機器人教 學使學生在學習時隨時

4、都可能產生一個驚喜、一種成功、 個期待、一個新思路，所以學生對機器人設計特別“有癮 學生對機器人十分感興趣，激情高，易于興奮，但是如何有 效控制課堂、 “動靜結合”提高課堂效率是值得探究的一個 問題。于 2011 年 7 月由省教育廳推薦參加了教育部樂高 術教育創新人才培養計劃”骨干教師集中培訓。通過澳大利亞昆士蘭法大學教授執教，接觸了樂高“玩中學”做中學”先進的教育理念，學習了“ 4C”教學模式，即 Connect （聯 系）一Construct （建構）一Contemplate （反思）一Continue延續），讓學生在“做中學” ，在做的過程中快樂地掌握知 識。經過兩年實踐，在課堂上不斷

5、嘗試運用 “4C”教學模式， 取得了良好的課堂效果。“4C”教學模式的實施“4C ”教學模式的實施過程借助一個案例進行說明。依據信息技術（教育科學出版社）必修一第三章第三節信息 的智能化加工的內容要求，提升學生對人工智能的認識， 揭開人工智能的神秘面紗，為此設計了一堂“簡易機器人設”課。借助此案例說明“ 4C”教學模式的各個環節。1.聯系Connect （把已有知識與真實世界聯系） 機器人在我們的社會中越來越普遍，在社會的各個領域扮演著重要的角色，如，工業、機械、空間探索等。比如火星機器人，為什么我們要輸送一個機器人去火星？世界博弈 是機器人比人更聰明？機器人無所不能，甚至能控制人類 嗎？機器

6、人是不是確實比人更厲害？它的智能是由誰賦予 的？要想知道答案就開始今天的設計挑戰吧！激發了學生強 烈的求知愿望和進行挑戰的激情。大賽中“更深的藍”戰勝了國際象棋大師卡斯帕羅夫，是不2.建構 Construct （搭建、編程和評價）分組合作搭建模型，根據任務編寫程序，分組比賽進行評價，反復調試完成任務。本節課任務設置分層進行，從易 到難，首先呈現最簡單的任務一一讓機器小車走直線，接著 轉彎，然后走一段黑線，最后按照布置的軌跡行走，即軌跡 小車。結果的評價不僅要求行走的準確性，還要求時間的長 短性。根據比賽評價，分組調試。學生通過親歷設計過程， 對機器人的工作方式有更深入的了解，對機器人不再感到特

7、 別陌生，從而可以很好地了解人工智能的本質。建構過程以 小組形式進行，搭建模型可以提高學生的動手實踐操作能 力，編寫、調試程序可以讓學生開動腦筋，提高分析問題、 解決問題的能力，評價、比賽可以讓學生意識到分工合作的 重要性、團隊力量的重要性。3.反思 Contemplate 讓學生對他們看到或建構的內容進行思考，對方案進行討論、反思并調整他們的看法。借助“ （1）更深的藍是不是比國際象棋大師卡斯帕羅夫更厲害？（2）智能機器人 會不會比人更聰明？（ 3）機器人的智能由誰賦予的，人工 智能的本質是什么？（ 4）人工智能帶給我們的只有好處 嗎？”等問題的思考，讓學生深刻認識到人工智能的本質。人工智能

8、在許多方面給人類的生活帶來了方便，同時也有 定的局限性（比如對文化、道德、法律的沖擊） ，引導學生 學會辯證地分析和看待事物。4.延續 Continue （略）“4C”教學模式的意義4C”教學模式倡導在實踐中學習， 在動手操作中學習。知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情境，在獲取知識的過程中借助他人（教師或伙伴）的幫助， 并利用必要的學習資料，在自我建構的方式中得到的。學生 在“玩”“做”的過程中快樂地掌握知識。課堂中有實踐有 反思有歸納，既讓學生動了手，又讓學生動了腦。既讓學生 經歷了實踐，又讓學生經歷了思維，既可以培養學生的動手 實踐能力，又可以提高學生分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新精神和探索意識。這樣的課堂充滿歡樂，充分體現了“做中學”“玩中學”的教學理念。“ 4