初中虛擬機(jī)器人拓展性課程實(shí)施策略

貢學(xué)青

基于3D仿真平臺(tái)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬機(jī)器人，也叫3D虛擬機(jī)器人。3D虛擬機(jī)器人的本質(zhì)是一個(gè)將學(xué)生電腦客戶(hù)端和服務(wù)器進(jìn)行連接的3D仿真平臺(tái)，該平臺(tái)不僅以虛擬的方式存在，而且除了電腦等硬件之外不需要任何實(shí)體物品作為支持。在這樣的系統(tǒng)中學(xué)生登錄虛擬的仿真平臺(tái)，就可以看到很多場(chǎng)景任務(wù)，并且可以根據(jù)不同的場(chǎng)景設(shè)計(jì)虛擬機(jī)器人運(yùn)行的程序。由此可見(jiàn)，虛擬機(jī)器人作為信息技術(shù)的拓展性課程，不僅耗材低、操作簡(jiǎn)便，而且對(duì)場(chǎng)地沒(méi)有固定的要求，投入的成本相對(duì)實(shí)體機(jī)器人要低很多，最關(guān)鍵的是學(xué)生可以通過(guò)虛擬機(jī)器人操作達(dá)到同實(shí)體機(jī)器人一樣的效果。所以，當(dāng)前的信息技術(shù)課將其作為拓展性課程是非常有必要的。虛擬機(jī)器人在信息技術(shù)課程中的優(yōu)勢(shì)地位非常明顯，所以本文以IRobotQ3D虛擬機(jī)器人為例，結(jié)合實(shí)踐操作，分析和探究有效開(kāi)展虛擬機(jī)器人拓展性課程的主要策略。

● 選擇符合相應(yīng)成長(zhǎng)特征的教育對(duì)象

教師在設(shè)計(jì)虛擬機(jī)器人相關(guān)課程內(nèi)容時(shí)，一方面要尊重每個(gè)學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，另一方面要尊重同一個(gè)學(xué)生各個(gè)階段呈現(xiàn)出的個(gè)性差異。一般來(lái)說(shuō)，初中生都具備了一定的抽象思維，但是初一學(xué)生的抽象思維比初三學(xué)生要弱一些，但到了初二、初三之后抽象思維就好很多。虛擬機(jī)器人課程內(nèi)容教學(xué)是針對(duì)具有一定抽象思維能力的學(xué)生進(jìn)行的，初中生普遍符合這一條件，所以在初中階段讓學(xué)生接觸虛擬機(jī)器人課程教學(xué)是符合要求的。

另外，課堂教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，初一學(xué)生對(duì)虛擬機(jī)器人的理論部分掌握比較快，但是對(duì)相關(guān)的平臺(tái)操作如界面切換、程序設(shè)計(jì)等比較遲鈍，而初中高年級(jí)的學(xué)生在這兩個(gè)方面基本沒(méi)有什么問(wèn)題。這充分說(shuō)明，初中學(xué)生年齡越大相應(yīng)的實(shí)踐能力和抽象思維能力更好。由此進(jìn)一步說(shuō)明，將初中生作為虛擬機(jī)器人教學(xué)對(duì)象是科學(xué)的，根據(jù)虛擬機(jī)器人的教學(xué)要求選擇符合相應(yīng)成長(zhǎng)特征的教育對(duì)象是有必要的。

● 按照學(xué)生特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容并有序推進(jìn)

首先，各個(gè)年級(jí)應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)制訂相應(yīng)的教學(xué)要求。例如，初一的學(xué)生可以接觸一些理論知識(shí)，編程等深層次的內(nèi)容只能讓其稍微涉及，重點(diǎn)放在注冊(cè)賬號(hào)及頁(yè)面登錄、界面功能熟悉、搭建機(jī)器人、編程的基本原理和簡(jiǎn)單的操作等方面。而初二的學(xué)生可以適當(dāng)在機(jī)器人中添加傳感器等配件，從而讓機(jī)器人的功能更加強(qiáng)大，一步步地實(shí)現(xiàn)智能化。初三學(xué)生的教學(xué)內(nèi)容以綜合性為主，也可適當(dāng)拓展變量、子程序等方面的內(nèi)容。

其次，將教學(xué)任務(wù)先分派下去再綜合起來(lái)。IRobotQ3D虛擬機(jī)器人的綜合性教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)范圍非常廣泛，教師要想將這方面的知識(shí)講得足夠透徹，就需要有足夠的課時(shí)作為保障。這時(shí)候倘若教師把相關(guān)的任務(wù)讓學(xué)生自主完成，由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有限，他們將會(huì)耗費(fèi)很多時(shí)間，教師的上課進(jìn)度也會(huì)受到嚴(yán)重影響。特別是綜合性的內(nèi)容，它們往往非常難，如果讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，很多學(xué)生會(huì)無(wú)法理解，進(jìn)而影響他們的積極性。在這種情況下，教師應(yīng)該將這些任務(wù)進(jìn)行分解，然后對(duì)各個(gè)子任務(wù)進(jìn)行各個(gè)擊破，降低了任務(wù)難度之后學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)輕松許多，最后再將各個(gè)子任務(wù)整合，就達(dá)到了完成整個(gè)任務(wù)的目的。

例如，IRobotQ3D虛擬機(jī)器人場(chǎng)景里面設(shè)置了一個(gè)“汽車(chē)總動(dòng)員”的游戲任務(wù)，要求選手讓機(jī)器人在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將整條賽道跑完，并且通過(guò)觸碰得分物獲得一定的分?jǐn)?shù)。從得分物的排布情況來(lái)看，有的在轉(zhuǎn)彎處，有的在直角路段，都需要機(jī)器人在觸碰之后快速做出轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作，對(duì)機(jī)器人的靈活性要求比較高，按照這個(gè)要求完成整個(gè)賽道非常困難。這個(gè)時(shí)候，教師就可以將該任務(wù)分成若干個(gè)子任務(wù)，如得分、轉(zhuǎn)彎、飛車(chē)等，并對(duì)每個(gè)子任務(wù)進(jìn)行編程，形成子程序后各個(gè)運(yùn)行，最后將它們整合起來(lái)就是機(jī)器人完成該任務(wù)的整個(gè)過(guò)程。不過(guò)，在編程子程序時(shí)，需要保證每個(gè)子程序運(yùn)轉(zhuǎn)之后，如果子程序運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果不成功，不會(huì)對(duì)整個(gè)程序的運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，即仍確保機(jī)器人獲得一定的分?jǐn)?shù)，即使獲得分?jǐn)?shù)相對(duì)更低一些。這樣一來(lái)，通過(guò)每個(gè)子任務(wù)的完成，不僅降低了整個(gè)任務(wù)完成的難度，而且讓每個(gè)小組都有任務(wù)可做，通過(guò)每個(gè)小組之間的協(xié)調(diào)、配合，最終將整個(gè)任務(wù)完美解決。

● 將虛擬世界與實(shí)際生活有效結(jié)合起來(lái)

因?yàn)镮RobotQ3D虛擬機(jī)器人不是實(shí)體環(huán)境中的機(jī)器人，所以在利用IRobotQ3D虛擬機(jī)器人進(jìn)行信息技術(shù)拓展性課程教學(xué)時(shí)，學(xué)生往往需要隔著屏幕和“程序中的機(jī)器人打交道”。如果虛擬機(jī)器人引用了物理引擎等智能化配件，那么虛擬機(jī)器人在運(yùn)行的時(shí)候就會(huì)受到多種因素如重力、摩擦力、慣性等的影響。但是，學(xué)生在隔著屏幕和“程序中的機(jī)器人打交道”時(shí)，往往會(huì)將這些因素忽略，和實(shí)體機(jī)器人的運(yùn)行明顯不同，從而會(huì)讓機(jī)器人的程序設(shè)計(jì)、編制太過(guò)理想化，繼而與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生了不一致的內(nèi)容。這時(shí)候，信息技術(shù)教師就應(yīng)該發(fā)揮指導(dǎo)作用，讓學(xué)生將虛擬機(jī)器人所處的虛擬世界和實(shí)際生活有效結(jié)合起來(lái)，從而從實(shí)際生活中的角度思考虛擬世界中的因素，以形成更科學(xué)的思維方式。例如，在虛擬機(jī)器人場(chǎng)景中的小車(chē)沿著直線(xiàn)行駛時(shí)，小車(chē)的方向會(huì)發(fā)生偏離，而這種情況在學(xué)生理想化思維中不可能出現(xiàn)，這是因?yàn)閷W(xué)生將虛擬世界中的機(jī)器人看得過(guò)于理想化。因此，教師應(yīng)該給予學(xué)生適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，從實(shí)際生活出發(fā)讓學(xué)生思考小車(chē)偏離正確方向的原因。之后，學(xué)生就會(huì)將這個(gè)問(wèn)題放到實(shí)際生活中思考，繼而得出輪胎定位不夠、路面平整度不夠等結(jié)論。這樣一來(lái)，學(xué)生的思維變得更加科學(xué)，所完成的任務(wù)質(zhì)量和效率都會(huì)大大提升。

● 結(jié)語(yǔ)

總之，虛擬機(jī)器人在一些中學(xué)已經(jīng)納入到了信息技術(shù)拓展性課程中，并且逐漸從探索階段走向成熟階段。所以，這就要求信息技術(shù)教師要根據(jù)虛擬機(jī)器人的教學(xué)要求選擇符合相應(yīng)成長(zhǎng)特征的教育對(duì)象，按照學(xué)生特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容并有序推進(jìn)，將虛擬世界與實(shí)際生活有效結(jié)合起來(lái)形成科學(xué)的思維方式。同時(shí)，信息技術(shù)教師需要將“以人為本”的教育理念貫徹下去，為學(xué)生開(kāi)發(fā)更多的虛擬機(jī)器人拓展性課程，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)思維能力，最終讓虛擬機(jī)器人在初中信息技術(shù)拓展性課程教學(xué)內(nèi)容中發(fā)揮更大的作用。