任务驱动教学法应用于机器人实验

任务驱动教学法应用于机器人实验

内容提要：描述我校机器人实验课程内容及对教学的一些设想，在不断的实践中找到

了“任务驱动教学法” 这种教学方法，并总结任务驱动教学法在实际应用中应注意的问题及取得的成效

关键字： 机器人实验 设计任务 完成任务

2003年7。31—8。1日，在河南郑州举行的第三届全国青少年电脑机器人大赛上，田家炳实验中学代表队一举获得常规赛一等奖，机器人足球二等奖，机器人创意三等奖，这是田家炳实验中学长期开展创新教育的结果，也是教练员在培训过程中运用“任务驱动教学法”取得成功的例子。

任务驱动教学法是基于建构主义学习理论之上的教学方法。它强调在真实情景的任务驱动下，在探究任务或解决问题的过程中，在自主和协作环境中，在讨论和会话的气氛中进行的学习活动。任务驱动教学发最显著的特点是以学生为主体，改变了以往“教师讲，学生听”一教定学的被动的教学模式，创造了以学定教、学生主动参与、自主协作、探究创新的新型的学习模式。

新课程教育教学改革正在逐步实现这种教学模式，但在这逐步的转变过程中，教学方式仍受到高考、中考压力的影响，实际操作中会发生变型，而机器人实验是课外兴趣小组，没有压力可言，老师需要学生的创造思维，变异思维。因此，任务驱动教学法的精髓很容易就在课堂上实现了。

我校在99年开始搞机器人实验课外活动，以后规模逐渐扩大，现拥有乐高机器人实验套装12套，80平米的活动室一间，一批批的学生长期在此活动，收到了良好的效果，今年我校又把这种实践活动纳入课表，推出了综合实践课，配合新课程改革，并且想促进新课程改革的深入。

我校的机器人实验是教师设计任务，让学生采用乐高套装设计自己的机器人，在计算机上为其编写程序，然后，通过与计算机相连的红外发射仪将程序从计算机上下载到机器人的微型电脑RCX内。启动开关，机器人就可以完全脱离计算机，按下载到RCX里的程序指令独立行动，完成指定的任务。

机器人实验基本课程如下：

1．了解乐高机器人的软硬件；知道各种传感器；基本的搭建技巧。 2．介绍时间和马达模块 3．触感判断模块

4．光感判断模块，循环模块

5．温度传感器的外形，温度判断模块，角度传感器 7．并行分支

8．学习容器的使用 9 学习事件监控模块 10 综合应用各种模块

按一般的多媒体教学方式，教师通过演示搭建、编程的全过程，学生跟着老师一点一点熟悉每一个器件，然后进行综合应用。我们发现这种上课的方法，学生搭建起来的机器都大同小异，少有创新，这和我们机器人实验宗旨很不相符，对于某个机器人，由于有几十、上百个零件组成，应该每一个人都不一样，但在老师演示的过程中，学生受传统的教学影响，依葫芦画瓢跟老师做，很大程度地扼杀了学生的想象力。因此我们改变传统的教学方法，通过设计小任务，让学生在完成任务的过程中熟悉各个器件及编程技巧。这种方法通过一阶段的完善应用于教学，起到了良好的效果，学生的创新思维被激发，想象力很多同学超过了老师。

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我们设计机器人小车跑5米距离，看谁用时最短来让学生熟悉马达模块和驱动小车的马达与齿轮配比；设计机器人完成投篮任务让学生熟悉时间模块和光感模块的编程和各种零件的使用；设计机器人做四个直角转弯来让学生熟悉触感判断模块和循环模块；设计机器人搬运来学习容器模块的使用；设计机器人足球来学习分支程序和监控模块的使用。设计机器人抢险来提高学生的综合应用能力。

机器人实验任务驱动法的一般流程如下： 教师分析教学内容

教师设计任务 教师布置任务

学 生 分 析 任 务

N

涉及新知识 Y 帮助学生回忆 自主学习 教师教学 学生探索任务并完成 教师分析学生实践 N 有普遍性问题 Y 个别辅导 集中点评 任务完成情况的评估 学生探索小结 在使用任务驱动法设计任务的过程中老师还应注意： 1．注意学生学习的层次性

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虽然乐高产品适合于很大的年龄段，对于同一个任务各年龄段的学生都可以产生创新，但由于各年龄段的学生认知水平不一样，对程序的理解程度不一样，对机械构成的认知更会不一样，因此设计任务应有所区别，完成任务的要求也应区别对待。 2．注意细化任务

掌握机器人搭建和编程技巧是一个逐步积累的过程，给学生任务后，应帮助学生学会分解任务，把一个任务分解成几个独立的小任务，如机器人投篮，可分成三个任务：用马达使小车前进、让光感实现小车感知到了指定位置、搭建机械结构使球抛投出去，难点的分解就为学生建立了一个科学的学习顺序，教师逐步把相关知识渗透到学习里，让学生的认知在认识、理解、应用中“螺旋式”地上升。 3．任务必须前后呼应、循序渐进

机器人实验的学习过程是一个系统工程，在整个任务的设计过程中应注意任务的循序渐进，在上面设计的任务中，并不是随便拿一个任务都可以上两节课，如让学生进行初步学习后就让学生完成机器人搬运，学生会束手无策，等着老师来跟他们继续讲解，学生也会产生畏难情绪。任务要不断地让学生在动手动脑中感觉到自己有成就感，因此设计的任务应该是知识的不断提高，是学生兴趣的不断提高，使学生的搭建能力和编程技巧循序渐进不断上升。

4．任务的设计必须不断激发学生的兴趣

乐高机器人的零件就象玩具一样，当学生刚开始接触时会有浓厚的兴趣，但当完成不断复杂的任务时，兴趣就慢慢地消退了，有时会产生畏难情绪，这时，事先任务的设计就尤为重要，维持学生的兴趣是设计任务的一个重要方面。如：现在玩具赛车很多，你可以让学生设计象赛车一样的车子，会飞快地跑，然后设计让它沿着某一路线跑，最后设计在跑的过程中完成某一动作。这样学生的兴趣也就越来越高。 在学生实现任务的过程中教师的指导应注意 1．注意个别学习与协作学习的和谐统一

在机器人实验中应特别注意个体发展，器材足够的学校当老师提出问题后可以先让学生个别操作一段时间，让每个人的思维绽放火花，每一个小火花有可能会引起一次思维的突破，1、2节课后可依照学生的能力，个性、性别、年龄等特征进行分组，进行小组协作学习。对于同一个任务，由于有了个体思考，合作更能完善和深化个体对知识的理解和掌握，使学生们在相互交流中不断增长知识和技能，促进学生间的良好的合作关系，进一步培养学生的协作精神。 2．鼓励学生大胆探索和创新

机器人教学和其他科目的教学有所不同，其他科目学生回答问题很多都在老师的意料之中，老师能考虑到学生解决问题的可行性。刚开始我也用这种思维去考虑学生的想法，当学生提出某种方法解决任务时，会大致考虑一下该种方法的可行性，对他们的某些想法不加重视，但在比赛中我确确看到了其他代表队使用了该方法，并取得了成功。因此在机器人实验中对待学生思维创新你应该经常说：你为什么不试试呢？通过下面一段学生的心得你就更能感觉到，学生的创新并不是瞎想，你更应该好好地对待。现高三学生吴泽俊的学习心得： “在整个活动中，感受最深的是创造力。创造的过程是一种享受，从最初的设想到成型，要经过不断的思考和尝试，当其中的困难被一点一滴地攻克，心里的喜悦是无与伦比的。创造的来源是想象力，通过这几年的活动，发现头脑的思维经常被前面学到的知识所框死，束缚住了想象的空间，要获得想象力，必须抛开一些日常的规矩，这是我几年的心得。同时，创造并不是胡思乱想，它要依靠生活的经验和理论的有机结合，这就使这项活动极富挑战性和创造力。在平时的活动中，总要问自己：“你想到了没有？”，这种想象并不要非常具体，只要一种宏观设想，也可以说是一个火种，再加上具体的操作便是一场惊人的思维突破。”

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3．制订完成任务的评估标准和方法

在设计任务的过程中，还必须指定一个明确的可观察、可评估的目标，便于学生朝着一个明确的方向前进。组与组之间的比赛是使学生努力达到目标的最直接和行之有效的办法。每一个学生都有自我欣赏意识，每做出一个作品总会认为是很好的了，你叫他改进，半天还是老样子。但如果小组之间不断进行比赛情形就完全不一样了，比如机器人投篮，如果一个队2分钟最高投了10个，其他队就会开始研究了，怎样改进才能超过他，组里的竞争被激发，学生的创新思维也就慢慢被激发了，半天你会看到每个队改进了几十次，投篮数也在11、12、13个这样交替超越，几十次的小改，你会看到他们有一个重大飞跃，几天后就会达到你30个的目标。

任务评估还应细分阶段，当学生完成一个大的任务时，教师应对细分的任务进行不断的评估，由于机器人实验是要求学生在“做中学，在学中做，在玩中学”，一些学生会在学、玩的过程中产生任务的偏差，这要求老师在学生完成每一个小任务的过程中就不断地督促、引导，使其感觉到任务的紧迫性，最后高质量地完成任务。

机器人实验它融合了计算机、电子、机械、力学等学科，是一种综合实践应用，教师在教学中的作用是组织、引导、促进、控制、咨询，只要教师能设计良好的任务，学生会在里面乐此不疲，而且学生会在很多地方超越老师。学生通过学习和比赛，他的动手能力、思维的创新能力、心理承受能力、人际交往能力、团队精神等等综合素质将得到很大的发展，将会对学生学习其他课程带来很大的帮助，我们一位学生（2003年高三白焱）说得好：“一个偶然的机会我接触了机器人。从此我便被充满无限想象空间的机器人活动所征服，我深深地爱上了机器人活动。由于课业负担比较重，我们只能在课后和节假日活动，但是我很快乐，当我接触到那一堆零件时，我便会有一种冲动的感觉。我可以用这些零件任意组合做出我想要的东西，加上一定的运行程序，它们就可以完成我赋予的各种任务，在这项活动中没有做不到的，只有想不到的。每当我面对这些小零件时，我便想把它们组合成一个“高能”机器人。在紧张的学习生活后，和这些零件在一起，我不仅得到了放松，而且得到了发展。在一次次的组装和调试中，我锻炼了自己的动手能力，培养了自己的创新能力。机器人俱乐部的生活，为我充实的高中生活增添了一道绚丽的风景。”这又是我们机器人实验取得的成果。

常州市田家炳实验中学 沈建光

2005．9．27

参考书目：1。何克抗教授《建构主义环境下的教学设计》

2．多元智能：理论、方法与实践 上海教育出版社 3．走进新课程---与课程实施者对话 北京师范大学出版社

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/egph.html