摘 要：2015年“创客”走入政府工作报告，李克强主持召开国务院常务会议，确定支持发展“众创空间”的政策措施，为创客教学搭建了新平台。机器人教学作为创客课程的一个重要分支，一直在创客教育中占据重要地位。国内外的教学研究指出，中小学生利用机器人来开展教育教学，有利于培养学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力，机器人教育在基础教育领域受到越来越多的关注。机器人课程的主要任务是培养学生良好的信息素养、创新精神、实践能力。但是大部分学校的机器人教学存在设备不足、传统教学模式无法适应新型创新课堂等问题。面对这样的矛盾，文章以“学习共同体”的形式，探索新型教学模式，发展“普惠教学”，让更多的学生有机会参与进来，共同研究与学习。
关键词：创客;教学模式;机器人;学习共同体
一、 问题的提出
近年来，机器人教育在基础教育领域受到越来越多的关注。机器人不仅有利于学生理解科学，工程学、技术等领域的抽象概念，而且有利于培養学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力。
越来越多的中小学将机器人课程引入社团学习中，取得了较好的竞赛成绩。然而以“社团”形式开展的机器人教学，并没有关注大部分的学生，其偏向“精英教育”的教学模式，注定无法走进寻常课堂，传统的课堂教学模式下，机器人教学课堂不够活跃，学生之间缺乏互动，学习效果不理想。那么如何让更多的学生参与进来，并提高课堂效率呢？当笔者接触到学习共同体理论时，茅塞顿开，并非参与最终的竞赛才意味着学习了机器人，一个好的演讲者，其身后亦有一个优秀的团队，所以，培养学生的重点是创造机会，让所有学生参与进来，过程中发现与培养能力，而非将眼光局限在竞赛之上，为此，笔者进行了以下的实践探索。
二、 开展基于“学习共同体”教学设计的理论基础
（一）建构主义理论
建构主义认为知识的获取是建构的，而不是接受传输而来的，知识的建构来源于活动，因而知识存在于活动之中，知识的建构需要对所学内容进行阐释、表达或展现，这是建构知识的必要方式，意义可以与他人共享，因而意义的建构可以通过交流来进行。
（二）学习共同体理论
“学习共同体”（learning community）或译为“学习社区”，是支撑以知识建构与意义协商为内涵的学习的平台，成为信息时代知识创生的社会基础，强调人际心理相容与沟通，在学习中发挥群体动力作用，学习单位由个人拓展为集体有利于更多的学生参与到机器人学习中。
三、 基于“学习共同体”的创客课堂教学模型
VEXIQ的竞赛不仅关注个人的能力，更关注团队合作能力以及科学探索的过程。学生通过体验、解构、智造、测试、问辩、创造、评价反思、分享环节，培养创新能力，提升科技素养。
（一）体验
项目的引入阶段，通过learnsite平台，发布多媒体学案，学生全体体验作品、探索其功能、明确其结构。
（二）解构
分析作品的组成部分、实现原理、技术知识等进行意义建构的过程，涉及拆解、测量、推理等学习行为。这个阶段从软、硬件两方面进行学习。
（三）智造
任务的模仿与创新学习阶段，重点引导学生边做边撰写工程笔记，将遇到的主要问题、对预定方案的修改与原因、资料来源、新的体会。这既是一个记录的过程，也是一个知识建构和能力提升的过程。
（四）测试
根据项目要求对作品进行软件、硬件的测试与调试，达到预期目标，确保设计作品的稳定性。
（五）问辩
以小组为单位制作汇报PPT，讲述制作的灵感、过程、遇到的问题，其他小组充当评委。
（六）分享
学生以组为单位进行互相交流，学生可以去学习你想要学习的那个小组，也可以去指导其他小组制作。此外，记录设计优秀小组，拍摄照片，添加文字说明等布置创客教室的文化墙、校园文化长廊、校园艺术节，适当时候邀请校领导、专家来观摩点评。
四、 VEXIQ“更上层楼”教学案例
以VEXIQ去年初中组的竞赛项目“更上层楼”为例子。我们以普通教学班为主体，课前通过调查问卷摸底后，对所有成员完成异质分组，共计6个小组，每组4-8名学生。分别命名为“A组、B组、C组、D组、E组、F组”，所谓“异质”，指的是每个小组内学生经过考察，有擅长搭建机器人结构的，有擅长逻辑运算的学生。教师课前准备好一台搭建好的VEX机器模型，准备好比赛场地模型及课件。
（一）任务体验
阅读完赛季要求，提出问题“你认为如何堆叠，可以获得更多得分？”而后小组研究场地结构，并讨论出小组结论，在班级内推选小组代表回答，此处不评价任何小组的方案。接着介绍遥控器与机器的配对方法，学生动手匹配遥控器与机器，按照之前的方案夹取轮毂，到达指定区域搭建一层，而后撤回，再来搭建二层，这个过程中，学生仍然以团体为单位，组员依次体验遥控器的力度、范围变化对机器的影响，以及初时的方案实现情况，非常有趣的碰撞点是，同样的方案，有些小组实践一段时间后能够完成，有些不能，这就自然引发学生的“体验式思考”。学生给出各种答案，如“抓取不熟练”“时间不够”“结构不合理”，体验中学生加深了对项目的理解。
（二）解构
带领各个小组成员分析机器搭建过程中的软、硬件两方面，这个过程是与智造阶段互相融合推进的。首先明确机器人设计分为软、硬件两个方面。接着从硬件开始，介绍机器搭建的几个部分：底盘部分、抬升装置、抓取装置。每个部分的知识与技术要点如下。
软件设计部分包括联队赛、个人赛方案设计，自动赛程序设计。
（三）智造
这个阶段，要求小组成员继续完善工程笔记的几个部分，结合前面的学习过程，提出一个完整的工程笔记包括“我们的小队、队员风采、规则分析、初始机型搭建、进阶机型一、进阶机型二、进阶机型三、编程调试（软件与硬件匹配参数设置）、编程调试（联队赛、个人赛）、编程调试（自动赛）、训练测试与改进、训练测试中发现的问题、方案设计（联队赛）、方案设计（个人赛）、方案设计（自动赛）、我们的训练计划”。实行“组长负责制”，组员围绕着工程笔记的几个方面，实现机器人设计过程中的理论与实际的结合。
非常有趣的是，组内成员不需要教师来细致分组，便能在明确任务的前提下，自主完成“角色分配、能力匹配”等过程。例如，善于文字工作的同学，能够非常由条理地写出“本小组的方案设计”，擅长绘画美工的同学为小组笔记勾画了很多和项目机器人相关的插图，使得笔记更加灵动有趣，对拼搭零件很有心得的同学两两合作，依照样机拼搭机器，并能适时提出改进意见，影响特别深刻的是对前爪“抬起”时候的拉力问题的改进，其实质就是对皮筋位置的改进。这也充分说明，组织有序的“学习共同体”，具备强大的生长力。
在项目的总体进程中，工程笔记贯穿始终，教学时，首先明确组内的成员学习方法与学习角色搭配。例如，A组共6个人，明确在硬件设计与组装阶段以哪两个学生为主，另外的两个学生则负责配合寻找零件与监督搭建过程，在程序设计阶段，以擅长逻辑的学生为主，其余组员配合分析与测试程序设计中的问题。部分学生工程笔记截图如下。
（四）设备测试
经过前面的几个步骤，学生已经完成程序的编写、硬件搭建过程;接着，在实际场地上让学生进行测试，测试的过程中也会出现问题。比如，由于扭矩的不同，造成小车前进不直，也可能由于用错了齿轮，造成传送比的差异，从而出现一边轮子转动快、一边轮子转动慢的情况。每组学生记录下本组遇到的问题，而后寻求解决方法，不能通过组内或组间学习解决的问题恰恰成了需要共同学习的一个点。所以，某种程度上来说机器人课程具有一定的生成性，课堂预设不可完全掌控整节课。换言之，若整节课完全按照预设，而没有出现这样的生成点，那么课程是失败的。
（五）问辩
以“学习共同体”为单位，制作PPT，汇报完成后，充当评委的学生观察并提问。列举部分问题如下。
Q1：“抓取装置舵机为什么采用水平开合夹取的方法，而不是竖向上下夹取？”
A1：“水平开合的爪子，更加平稳，减少了抬升高度对夹取轮毂的影响，方便操作。”
Q2：“机器底盘的轮子为什么使用万向轮而不是普通的轮子，实际运行过程中有何优势？”
A2：“万向轮就是所谓的活动脚轮，它的结构允许360度旋转，运用在更上层楼上的结构上，机器在转向时候更加灵便，且万向轮的材质使其摩擦力降低。”
Q3：“齿轮的传送比是否还能再增大？”
A3：“齿轮的传送比，不能无限制加大，经过实际测试，16比9已经接近最佳状态，再大，则电机带不起来，且对电机的耗损极大。”
（六）分享
我校参与的VEXIQ项目，获得江苏省省赛获得省一、二等奖，市赛获得了一等奖、区赛获得多个一等奖，我们将这些荣誉通过学校的电子屏、校史档案室、机器人专用教室等分享展示，讓走进校园的人们都能看到学生的研究过程、研究成果，增强学生的自豪感，也为学校增强科技创新力。
五、 结语
作为创客教育的典型代表，机器人教育教学普及化在我校尚处于起步阶段，对机器人教学模式普及化的探究尚且比较浅显，但我相信通过时间的积淀，我们的教师团队将不断研究，深入实践，完善创客普惠课程教育教学模式。
参考文献：
[1]耿书丽.教学评价策略与技巧[M].长春：东北师范大学出版社，2010：19-21.
[2]钟志贤.教学设计的宗旨：促进学习者高阶能力发展[J].电化教育研究，2004（11）：13-18.
[3]钟柏昌.“四位一体”的中小学机器人教育框架设计[J].教育研究与评论：技术教育，2014（4）：52-58.
[4]曾祥潘.步入开源智能机器人教育时代[J].中小学信息技术教育，2012（1）：76-78.
作者简介：潘华莉，江苏省南京市，南京市金陵中学龙湖分校。
