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摘要：在我国，越来越多的中小学已经开设了以机器人为主题的系列课程。机器人课程作为创客教育的实施载体，其目标是培养学生用跨学科知识解决实际问题的能力以及学生的创新实践能力。但是研究发现，我国大多中小学机器人课堂教学停留在形式阶段，虽然从一定程度上能够提高学生的动手能力，但是不利于学生创新思维、创新能力的培养。经过分析发现，造成这种现象的很大一部分原因在于教师对机器人教学的理解还停留在表面，对机器人课堂教学活动设计缺乏理论支撑。基于这一问题，本研究旨在以“寻线小车”为案例基于“6E”模式进行教学活动设计，最后结合实践经验给出机器人课堂教学活动设计的一些建议：建议一是活动主题选择应当注重多方面联系；建议二是在知识讲解、科学探究、工程设计之间保持动态的平衡；建议三是建立多元化的评价体系。希望能给一线教师提供参考和借鉴。
关键词：机器人教学；6E模式；教学活动设计
本文引用格式：潘磊等.基于“6E”模式的机器人课堂教学活动设计[J].教育现代化，2019，6（92）：216-218.
近年来，随着我国基础教育课程改革的不断深入实施[1]，教育关注重点逐渐从培养知识技能的熟练者转移到重视学生的创新思维、创新意识、创新能力的培养，同时也越来越关注学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。机器人是一门涉及运动学、动力学、系统结构、传感技术控制技术等多领域的交叉学科，其教育实施正是促使学生整合科学、技术、数学等领域的知识，以工程标准化的思想进行综合实践的过程，是培养学生创新实践能力的重要途径，与STEM教育思想理念具有高度契合[1]。
机器人教育作为STEM教育和创客教育的实施载体，其主要目的是培养学生的创新能力和运用多学科解决实际问题的能力。但是研究显示我国中小学机器人课堂教学在实际“落地”过程中出现了如下问题：重技能培养而轻知识学习、重活动形式而轻科学精神、重学习结果而轻学习过程[2]。笔者通过查阅相关文献发现以上问题存在的很大一部分原因在于任课教师对机器人教学的理解停留在表面形式层面上，认为机器人教学实际上就是让学生按照“说明书”对机器人半成品部件进行简单的拼接，然后将已有的程序考入到机器人，最后让机器人做出相对应的操作。基于以上这些误区，本研究旨在运用“6E”模式[3]作为基础，以一个实际机器人教学案例进行中学机器人课堂教学设计，希望能给有需要的机器人教学任课教师提供借鉴和参考。
一 理论基础
（一）建构主义学习理论
建构主义学习理论认为学习的结果依赖于学习者的原有经验，是基于学习者积极主动的自我建构，学习是学习者在与环境相互作用的过程中主动建构内部心理表征的过程。[4]“情境”“协作”“会话”“意义建构”是建构主义学习环境中的基本要素。[4]建构主义有以下几点共识：以学生为中心、强调要充分发挥学习者的主动性、学习过程同时包括两方面的建构，即对旧知识的改造和重组和对新知识的意义建构、学习需要交流与合作、重视教学过程对情境的创设。[4]建构主义学习理论为课堂机器人教学的实施打下了坚实的理论基础。教师在进行机器人课堂教学设计时应该充分考虑以上四个基本要素。首先创设情境时应该以实际生活问题和学生的实际认知经验为引入；其次要重视学生小组交流协作能力的培养；最重要的是应该培养学生在做项目的过程中运用多学科知识解决问题，在运用的过程中达到对所学知识的深入理解最终内化入自身知识体系的意识。
（二）“6E”模式
针对工程取向的机器人教学实践，美国国际技术与工程教育学会于2014年提出的6E设计型学习模式是近年来广受推崇的以工程设计为主轴的课程设计模式[3]。其六个阶段分别为。
参与（Engage）：这一阶段主要目的是提高学生的参与度。第一步在课堂开始阶段，教师首先应该进行精彩的引入，从而激发学生学习的兴趣，从而提高学生的学习参与性；第二步教师提出具有挑战性的任务或者问题。最常用引入的方式：视频引入法，指用一个与本教学主题相关的视频来让学生进行观看，为了让学生集中注意力观看，观看之前可以以任务的形式向学生表明观看完成之后会随机抽学生来进行回答问题；问题引入法，指课堂开始的时候教师抛出一个问题让学生自主思考，然后逐步过渡到教学内容。当然这两种方法要想取得良好的效果，视频内容或者问题本身要基于真实生活情境中出现的问题而且要以学生已有的认知水平和生活实践经验和未来发展相适应。
探究（Expolre）：这一阶段主要进行的是方案的设计。教师首先应该列出项目涉及的不同学科的知识和跨学科的知识，并且运用启发式的方式引导学生掌握项目涉及的科学原理知识。在此基础上给学生介绍建模概念并且鼓励学生进行头脑风暴。学生的主要工作就是在掌握项目所需科学知识原理的基础上通过小组协作然后制定出可行的设计方案，画出相对应的设计方案图。
解释（Explain）：这一阶段的主要用意在于让学生分享本小组的设计方案，并且在听取完不同小组的汇报之后对自身设计进行反思，然后进一步完善自身的方案设计。本阶段教师的主要工作就是针对每组汇报情况进行专业的点评同时给以改进意见。学生的主要任务一方面要完成本组创意汇报和草图展示，另一方面要认真倾听他人的方案分享，然后进行比较，并且综合老师的点评和建议进行方案的完善。
工程（Engineer）：这一阶段主要培养的是学生动手实践能力，主要是进行方案的实物化并且完成制品的测试。本阶段教师主要工作是在学生动手实践过程中出现遇到瓶颈时能及时给以学生帮助并且给以学生积极的鼓励，让学生增强信心。学生的主要任务是根据之前制定的设计方案来制作相关的成品，制作完毕后要进行测试，并且记录测试结果，根据测试结果看看是否达到预期，然后再次对设计方案进行反思，重复进行探究与设计的迭代过程，通过一次次发现问题，然后寻找解决方案解决问题来提高学生解决问题能力和动手实践能力。深化（Enrich）：这一阶段的目标主要是让学生进行更深入的学习，通过知识迁移来进一步深化所学知识。教师在学生有了上述的基础之后可以根据学生的不同发展区情况针对不同的组提出一个更难的新任务，并且引导学生进行进一步的学习。学生则在已有知识与技能的基础上进行更深一步的探索，将原有的设计方案进行拓展和延伸，运用到新的情境中，最终完成更高层次的学习目标，获得更高质量的学习体验。
评价（Evaluate）：这一阶段主要进行最终的作品展示并且采用多元化的评价方式对学生学习过程中表现和作品进行评价。这一阶段教师的工作重点是要制定出科学的评价量规，并且通过“笔试成绩+多维谈话”“学生课堂表现+最终作品”“小组互评+个人自评”[5]这种多元化的评价方式对学生进行客观的科学评价。学生主要的任务是观看他人的作品分享和听老师的专业化点评，并且根据老师制作的量规从“科学探究”和“工程设计”这两个维度分别进行自我评估和组间评价。
二基于“6E”模式的机器人课堂教学活动设计建议
（一）建议一：活动主题选择应当注重多方面联系
与现实生活中真实存在的问题相联系。[6]由于我国机器人教学正处于初步探索阶段，所以系统化的课程体系还有待开发，大部分老师所使用的教材仅仅是购买机器人时配套的“说明书”，这就导致教学内容与实际生活中所出现的问题脱节。项目内容与实际生活紧密联系可以让学生意识到自己现在所做的很有可能能够解决实际生活中存在的问题，从而激发学生的探究欲望和参与度。与学生已有认知基础、兴趣、最近发展区相联系。
根据共同经验原理，教师与学生的交流应该建立在两者共同的认知基础上，所以教师要清楚的得知学生的已有知识水平，然后以此为起点进行项目主题的选择。最近发展区理论认为学生的发展分为两个水平：一个是现有水平，即学生现在已有的知识和技能；另一个是通过学习可能达到的水平，两者之间的差距即最近发展区。所以课程内容应该在基于学生已有知识水平的基础上加大一定难度，让学生通过“跳起来才能够得着”。
与多个学科知识相联系。[6]机器人教育应该打破传统教育学科分割的弊端，重视发现多学科之间的联系[7]，着重培养学生从多维度看待学科之间的联系，能够综合运用多学科知识解决实际问题的素养。
（二）建议二：在知识讲解、科学探究、工程设计之间保持动态的平衡
重技能培养而轻知识学习的现象在机器人教学中屡见不鲜。由于缺乏对机器人教学的深入理解，在进行教学时往往忽略了机器人所涉及的多学科知识原理的讲解和学习，学生所进行的并不是真正意义上的科学探究与工程设计，而更多的是进行半成品机器人的拼接和组装。这样不但不利于学生自主创新性的培养，而且久而久之会让学生对机器人教学失去兴趣。所以在整个课程的前半部分运用启发式的方式引导学生对科学原理知识进行理解还是至关重要的。
在探究和工程阶段，教师首先应该把科学探究和工程设计的流程告知学生，让学生根据流程进行自主探究，而不是一开始就让学生照着“说明书”进行按部就班的组装操作。学生在迭代循环的过程中反复经历发现问题、搜集资料制定方案到最后的解决问题这样一个过程。这样才能真正培养学生的科学精神而不仅仅只是停留在形式上。
（三）建议三：建立多元化的评价体系
研究发现学生在机器人课程学习中刚开始情绪很高涨，但是慢慢大部分同学就会出现持续性不足的现象。笔者通过阅读文献发现，除了缺乏相应的教学法之外，很严重的一个问题就是大部分教师只注重对学生作品进行总结性评价，而忽视了对学生学习过程的评价。通过这种单一的评价方式教师确实能够从一定程度上评价学生的学习成果，但是很难对学生在学习过程中的表现（包括学生在机器人教学中的积极性和参与度、学生在小组协作中所扮演的角色和发挥的作用、学生在小组协作中遇到的难题以及解决问题的逻辑思路、学生在学习过程各个环节所达到的学习目标、学生在学习过程中的批判性思维倾向和能力、创新能力、合作学习能力等方面）进行评价。
参考文献
[1]张丽芳.基于STEM的Arduino机器人教学项目设计研究[D].南京：南京师范大学教育科学学院，2015.
[2]曹培杰.STEM教育在学校如何真正落地[N].中国教育报，2018-10-27(3).
[3]谢丽，李春密.整合性STEM教育理念下的课程改革初探[J].课程.教材.教法，2017，(6)：63-68.
[4]李芒，金林，郭俊杰.教育技术学导论[M].北京：北京大学出版社，2013.
[5]江丰光，蔡瑞衡.国内外STEM教育评估设计的内容分析[J].中国电化教育，2017，(6)：59-66.
[6]金书辉，郑燕林，张晓.高中Arduino机器人课程学习现状调查与分析[J].中国电化教育，2017，(12)：115-120.
[7]周利平，谭明杰.论STEM教育与创客教育的关系[N].广东开放大学学报，2018(4).
[8]刘一锦.如何在中小学进行机器人教育教学[J].教育现代化,2018,5(16):354-355.
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