任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于機(jī)器人實(shí)驗(yàn)

1、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于機(jī)器人實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要：描述我校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容及對(duì)教學(xué)的一些設(shè)想，在不斷的實(shí)踐中找到 了“任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法” 這種教學(xué)方法，并總結(jié)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在實(shí)際應(yīng) 用中應(yīng)注意的問題及取得的成效關(guān)鍵字： 機(jī)器人實(shí)驗(yàn) 設(shè)計(jì)任務(wù) 完成任務(wù)2003年 7。318。1日，在河南鄭州舉行的第三屆全國青少年電腦機(jī)器人大賽上， 田家炳實(shí)驗(yàn)中學(xué)代表隊(duì)一舉獲得常規(guī)賽一等獎(jiǎng)， 機(jī)器人足球二等獎(jiǎng)， 機(jī)器人創(chuàng)意三等獎(jiǎng)， 這是田家炳實(shí)驗(yàn)中學(xué)長(zhǎng)期開展創(chuàng)新教育的結(jié)果，也是教練員在培訓(xùn)過程中運(yùn)用“任務(wù)驅(qū) 動(dòng)教學(xué)法”取得成功的例子。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論之上的教學(xué)方法。它強(qiáng)調(diào)在真實(shí)情景的任 務(wù)驅(qū)動(dòng)下，在探究

2、任務(wù)或解決問題的過程中，在自主和協(xié)作環(huán)境中，在討論和會(huì)話的氣 氛中進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)發(fā)最顯著的特點(diǎn)是以學(xué)生為主體，改變了以往“教 師講，學(xué)生聽”一教定學(xué)的被動(dòng)的教學(xué)模式，創(chuàng)造了以學(xué)定教、學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié) 作、探究創(chuàng)新的新型的學(xué)習(xí)模式。新課程教育教學(xué)改革正在逐步實(shí)現(xiàn)這種教學(xué)模式，但在這逐步的轉(zhuǎn)變過程中，教學(xué) 方式仍受到高考、中考?jí)毫Φ挠绊?，?shí)際操作中會(huì)發(fā)生變型，而機(jī)器人實(shí)驗(yàn)是課外興趣 小組，沒有壓力可言，老師需要學(xué)生的創(chuàng)造思維，變異思維。因此，任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的 精髓很容易就在課堂上實(shí)現(xiàn)了。我校在 99 年開始搞機(jī)器人實(shí)驗(yàn)課外活動(dòng)，以后規(guī)模逐漸擴(kuò)大，現(xiàn)擁有樂高機(jī)器人 實(shí)驗(yàn)套裝 12套

3、，80 平米的活動(dòng)室一間，一批批的學(xué)生長(zhǎng)期在此活動(dòng)，收到了良好的效 果，今年我校又把這種實(shí)踐活動(dòng)納入課表，推出了綜合實(shí)踐課，配合新課程改革，并且 想促進(jìn)新課程改革的深入。我校的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)是教師設(shè)計(jì)任務(wù)，讓學(xué)生采用樂高套裝設(shè)計(jì)自己的機(jī)器人，在計(jì) 算機(jī)上為其編寫程序，然后，通過與計(jì)算機(jī)相連的紅外發(fā)射儀將程序從計(jì)算機(jī)上下載到 機(jī)器人的微型電腦 RCX 內(nèi)。啟動(dòng)開關(guān)，機(jī)器人就可以完全脫離計(jì)算機(jī)，按下載到 RCX 里的程序指令獨(dú)立行動(dòng)，完成指定的任務(wù)。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)基本課程如下：1了解樂高機(jī)器人的軟硬件；知道各種傳感器；基本的搭建技巧。2介紹時(shí)間和馬達(dá)模塊3觸感判斷模塊4光感判斷模塊，循環(huán)模塊5溫度傳感器的

4、外形，溫度判斷模塊，角度傳感器7并行分支8學(xué)習(xí)容器的使用9 學(xué)習(xí)事件監(jiān)控模塊10 綜合應(yīng)用各種模塊 按一般的多媒體教學(xué)方式，教師通過演示搭建、編程的全過程，學(xué)生跟著老師一點(diǎn) 一點(diǎn)熟悉每一個(gè)器件，然后進(jìn)行綜合應(yīng)用。我們發(fā)現(xiàn)這種上課的方法，學(xué)生搭建起來的 機(jī)器都大同小異，少有創(chuàng)新，這和我們機(jī)器人實(shí)驗(yàn)宗旨很不相符，對(duì)于某個(gè)機(jī)器人，由 于有幾十、上百個(gè)零件組成，應(yīng)該每一個(gè)人都不一樣，但在老師演示的過程中，學(xué)生受 傳統(tǒng)的教學(xué)影響，依葫蘆畫瓢跟老師做，很大程度地扼殺了學(xué)生的想象力。因此我們改 變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，通過設(shè)計(jì)小任務(wù)，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中熟悉各個(gè)器件及編程 技巧。這種方法通過一階段的完善應(yīng)用于

5、教學(xué)，起到了良好的效果，學(xué)生的創(chuàng)新思維被 激發(fā)，想象力很多同學(xué)超過了老師。我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器人小車跑5米距離，看誰用時(shí)最短來讓學(xué)生熟悉馬達(dá)模塊和驅(qū)動(dòng)小車 的馬達(dá)與齒輪配比；設(shè)計(jì)機(jī)器人完成投籃任務(wù)讓學(xué)生熟悉時(shí)間模塊和光感模塊的編程和 各種零件的使用；設(shè)計(jì)機(jī)器人做四個(gè)直角轉(zhuǎn)彎來讓學(xué)生熟悉觸感判斷模塊和循環(huán)模塊； 設(shè)計(jì)機(jī)器人搬運(yùn)來學(xué)習(xí)容器模塊的使用； 設(shè)計(jì)機(jī)器人足球來學(xué)習(xí)分支程序和監(jiān)控模塊的 使用。設(shè)計(jì)機(jī)器人搶險(xiǎn)來提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的一般流程如下：在使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)任務(wù)的過程中老師還應(yīng)注意:1 .注意學(xué)生學(xué)習(xí)的層次性雖然樂高產(chǎn)品適合于很大的年齡段，對(duì)于同一個(gè)任務(wù)各年齡段的學(xué)生都

6、可以產(chǎn)生創(chuàng) 新，但由于各年齡段的學(xué)生認(rèn)知水平不一樣，對(duì)程序的理解程度不一樣，對(duì)機(jī)械構(gòu)成的 認(rèn)知更會(huì)不一樣，因此設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)有所區(qū)別，完成任務(wù)的要求也應(yīng)區(qū)別對(duì)待。 2注意細(xì)化任務(wù)掌握機(jī)器人搭建和編程技巧是一個(gè)逐步積累的過程，給學(xué)生任務(wù)后，應(yīng)幫助學(xué)生學(xué) 會(huì)分解任務(wù)，把一個(gè)任務(wù)分解成幾個(gè)獨(dú)立的小任務(wù)，如機(jī)器人投籃，可分成三個(gè)任務(wù)： 用馬達(dá)使小車前進(jìn)、讓光感實(shí)現(xiàn)小車感知到了指定位置、搭建機(jī)械結(jié)構(gòu)使球拋投出去， 難點(diǎn)的分解就為學(xué)生建立了一個(gè)科學(xué)的學(xué)習(xí)順序，教師逐步把相關(guān)知識(shí)滲透到學(xué)習(xí)里， 讓學(xué)生的認(rèn)知在認(rèn)識(shí)、理解、應(yīng)用中“螺旋式”地上升。3任務(wù)必須前后呼應(yīng)、循序漸進(jìn) 機(jī)器人實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程是一個(gè)系統(tǒng)工程，在

7、整個(gè)任務(wù)的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意任務(wù)的循 序漸進(jìn)，在上面設(shè)計(jì)的任務(wù)中，并不是隨便拿一個(gè)任務(wù)都可以上兩節(jié)課，如讓學(xué)生進(jìn)行 初步學(xué)習(xí)后就讓學(xué)生完成機(jī)器人搬運(yùn)，學(xué)生會(huì)束手無策，等著老師來跟他們繼續(xù)講解， 學(xué)生也會(huì)產(chǎn)生畏難情緒。任務(wù)要不斷地讓學(xué)生在動(dòng)手動(dòng)腦中感覺到自己有成就感，因此 設(shè)計(jì)的任務(wù)應(yīng)該是知識(shí)的不斷提高，是學(xué)生興趣的不斷提高，使學(xué)生的搭建能力和編程 技巧循序漸進(jìn)不斷上升。4任務(wù)的設(shè)計(jì)必須不斷激發(fā)學(xué)生的興趣 樂高機(jī)器人的零件就象玩具一樣，當(dāng)學(xué)生剛開始接觸時(shí)會(huì)有濃厚的興趣，但當(dāng)完成 不斷復(fù)雜的任務(wù)時(shí)，興趣就慢慢地消退了，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生畏難情緒，這時(shí)，事先任務(wù)的設(shè) 計(jì)就尤為重要，維持學(xué)生的興趣是設(shè)計(jì)任務(wù)的一

8、個(gè)重要方面。如：現(xiàn)在玩具賽車很多， 你可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)象賽車一樣的車子，會(huì)飛快地跑，然后設(shè)計(jì)讓它沿著某一路線跑，最 后設(shè)計(jì)在跑的過程中完成某一動(dòng)作。這樣學(xué)生的興趣也就越來越高。在學(xué)生實(shí)現(xiàn)任務(wù)的過程中教師的指導(dǎo)應(yīng)注意 1注意個(gè)別學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)的和諧統(tǒng)一 在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)中應(yīng)特別注意個(gè)體發(fā)展，器材足夠的學(xué)校當(dāng)老師提出問題后可以先讓 學(xué)生個(gè)別操作一段時(shí)間，讓每個(gè)人的思維綻放火花，每一個(gè)小火花有可能會(huì)引起一次思 維的突破， 1、2 節(jié)課后可依照學(xué)生的能力，個(gè)性、性別、年齡等特征進(jìn)行分組，進(jìn)行小 組協(xié)作學(xué)習(xí)。對(duì)于同一個(gè)任務(wù)，由于有了個(gè)體思考，合作更能完善和深化個(gè)體對(duì)知識(shí)的 理解和掌握，使學(xué)生們?cè)谙嗷ソ涣髦胁粩?/p>

9、增長(zhǎng)知識(shí)和技能，促進(jìn)學(xué)生間的良好的合作關(guān) 系，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。2鼓勵(lì)學(xué)生大膽探索和創(chuàng)新 機(jī)器人教學(xué)和其他科目的教學(xué)有所不同，其他科目學(xué)生回答問題很多都在老師的意 料之中，老師能考慮到學(xué)生解決問題的可行性。剛開始我也用這種思維去考慮學(xué)生的想 法，當(dāng)學(xué)生提出某種方法解決任務(wù)時(shí)，會(huì)大致考慮一下該種方法的可行性，對(duì)他們的某 些想法不加重視，但在比賽中我確確看到了其他代表隊(duì)使用了該方法，并取得了成功。 因此在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)中對(duì)待學(xué)生思維創(chuàng)新你應(yīng)該經(jīng)常說： 你為什么不試試呢？通過下面 段學(xué)生的心得你就更能感覺到，學(xué)生的創(chuàng)新并不是瞎想，你更應(yīng)該好好地對(duì)待。現(xiàn)高三 學(xué)生吳澤俊的學(xué)習(xí)心得： “在整個(gè)活動(dòng)中

10、，感受最深的是創(chuàng)造力。創(chuàng)造的過程是一種 享受，從最初的設(shè)想到成型，要經(jīng)過不斷的思考和嘗試，當(dāng)其中的困難被一點(diǎn)一滴地攻 克，心里的喜悅是無與倫比的。創(chuàng)造的來源是想象力，通過這幾年的活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)頭腦的 思維經(jīng)常被前面學(xué)到的知識(shí)所框死，束縛住了想象的空間，要獲得想象力，必須拋開一 些日常的規(guī)矩，這是我?guī)啄甑男牡?。同時(shí)，創(chuàng)造并不是胡思亂想，它要依靠生活的經(jīng)驗(yàn) 和理論的有機(jī)結(jié)合，這就使這項(xiàng)活動(dòng)極富挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造力。在平時(shí)的活動(dòng)中，總要問自 己：“你想到了沒有？”，這種想象并不要非常具體，只要一種宏觀設(shè)想，也可以說是 一個(gè)火種，再加上具體的操作便是一場(chǎng)驚人的思維突破?！?制訂完成任務(wù)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和方法 在設(shè)計(jì)任

11、務(wù)的過程中，還必須指定一個(gè)明確的可觀察、可評(píng)估的目標(biāo)，便于學(xué)生朝 著一個(gè)明確的方向前進(jìn)。 組與組之間的比賽是使學(xué)生努力達(dá)到目標(biāo)的最直接和行之有效 的辦法。每一個(gè)學(xué)生都有自我欣賞意識(shí)，每做出一個(gè)作品總會(huì)認(rèn)為是很好的了，你叫他 改進(jìn)，半天還是老樣子。但如果小組之間不斷進(jìn)行比賽情形就完全不一樣了，比如機(jī)器 人投籃，如果一個(gè)隊(duì) 2 分鐘最高投了 10 個(gè)，其他隊(duì)就會(huì)開始研究了，怎樣改進(jìn)才能超 過他，組里的競(jìng)爭(zhēng)被激發(fā)，學(xué)生的創(chuàng)新思維也就慢慢被激發(fā)了，半天你會(huì)看到每個(gè)隊(duì)改 進(jìn)了幾十次，投籃數(shù)也在 11、12、13 個(gè)這樣交替超越，幾十次的小改，你會(huì)看到他們 有一個(gè)重大飛躍，幾天后就會(huì)達(dá)到你 30 個(gè)的目標(biāo)

12、。任務(wù)評(píng)估還應(yīng)細(xì)分階段，當(dāng)學(xué)生完成一個(gè)大的任務(wù)時(shí)，教師應(yīng)對(duì)細(xì)分的任務(wù)進(jìn)行不 斷的評(píng)估，由于機(jī)器人實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生在“做中學(xué)，在學(xué)中做，在玩中學(xué)”，一些學(xué)生 會(huì)在學(xué)、玩的過程中產(chǎn)生任務(wù)的偏差，這要求老師在學(xué)生完成每一個(gè)小任務(wù)的過程中就 不斷地督促、引導(dǎo)，使其感覺到任務(wù)的緊迫性，最后高質(zhì)量地完成任務(wù)。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)它融合了計(jì)算機(jī)、電子、機(jī)械、力學(xué)等學(xué)科，是一種綜合實(shí)踐應(yīng)用，教 師在教學(xué)中的作用是組織、引導(dǎo)、促進(jìn)、控制、咨詢，只要教師能設(shè)計(jì)良好的任務(wù)，學(xué) 生會(huì)在里面樂此不疲，而且學(xué)生會(huì)在很多地方超越老師。學(xué)生通過學(xué)習(xí)和比賽，他的動(dòng) 手能力、思維的創(chuàng)新能力、心理承受能力、人際交往能力、團(tuán)隊(duì)精神等等綜合素質(zhì)將得 到很大的發(fā)展， 將會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)其他課程帶來很大的幫助， 我們一位學(xué)生 （2003年高三 白焱）說得好：“一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)我接觸了機(jī)器人。從此我便被充滿無限想象空間的機(jī) 器人活動(dòng)所征服，我深深地愛上了機(jī)器人活動(dòng)。由于課業(yè)負(fù)擔(dān)比較重，我們只能在課后 和節(jié)假日活動(dòng)，但是我很快樂，當(dāng)我接觸到那一堆零件時(shí)，我便會(huì)有一種沖動(dòng)的感覺。 我可以用這些零件任意組合做出我想要的東西，加上一定的運(yùn)行程序，它們就可以完成 我賦予的各種任務(wù)，在這項(xiàng)活動(dòng)中沒有做不到的，只有想不到的。每當(dāng)我面對(duì)這些小零 件時(shí)，我便想把它們組合成一個(gè)“高能”機(jī)器人。在緊張的學(xué)習(xí)生活后，和這