案例教学法在高中机器人教学中的应用研究

什么是机器人教学？机器人教学是一种将机器人技术与教育相结合的教学方式，旨在通过让学生参与机器人的设计、搭建、编程和操作等活动，培养他们的多种能力和素养。

我国机器人教学研究始于 20 世纪 80 年代中期，有一定的理论基础和实际应用。而且很多高中都开展了机器人教育，高校自主招生也很重视学校对学生这一方面的培养，在我国教育信息化大发展的背景下，机器人教学实践的研究符合时代发展的潮流，无论是理论研究、实践探索还是技术手段方面，都有文献或者是经验供我们参考。智能机器人是现代高科技的集成体，是 21 世纪的科技至高点之一，一些发达国家已把智能机器人比赛作为创新教育的战略性手段。

一、研究意义

提高教学质量：案例教学法将抽象的机器人知识融入具体案例，使教学内容更生动、直观，有助于学生理解和掌握复杂的概念和技术，从而提高机器人教学的质量和效果。

培养学生能力：在分析和解决案例问题的过程中，学生的创新思维、批判性思维、团队协作能力、沟通能力和实践能力等都能得到有效培养，提升学生的综合素质，以更好地适应未来社会对创新型人才的需求。

促进教师专业发展：教师在选择、设计和指导案例教学的过程中，需要不断学习和研究机器人领域的新知识、新技能，以及掌握案例教学的方法和策略，这有助于促进教师的专业成长，提高教师的教学水平和教育研究能力。

丰富教学资源：对案例教学法在高中机器人教学中的应用进行研究，可以开发出一系列具有针对性和实用性的教学案例，丰富高中机器人教学的资源，为其他教师的教学提供参考和借鉴。

二、研究方法

1. 文献研究法：主要是收集、整理和归纳计算思维和机器人课程相关的参考文献，通过对文献的研究对课题的开展提供一系列的理论基础，通过调查研究法对当前高中信息技术计算思维培养现状进行调查。2. 问卷调查法和访谈法：问卷调查是指为统计和调查所用的、以设问的方式表述问题的表格。访谈法是指研究者通过与受访对象之间的面对面沟通，直接获取信息的一种方法。3. 个案研究法：个案研究法是指追踪研究某一个体或团体的行为的一种方法。它包括对一个或几个个案材料的收集、记录，并写出个案报告。

三、研究内容

案例教学法二十世纪初起源于美国，二十世纪九十年代以来在中国受到关注 , 已经在教学上取得了引人瞩目的成就。通过知网检索“案例教学法”，得到了 12308 条结果，由此可见在各个领域都有“案例教学法”的成功实践，其在机器人教学方面的应用也很广泛，笔者通过阅读大量参考文献发现，以往的教学研究，首先在教学案例的内容选择上，多数教师更愿意选择常规程序案例，这种类型的案例具有成熟准确的优势，但案例本身趣味性较低，同时解决问题的算法单一且固定，不具有多样性；在教学案例的形式选择上，多选择文本案例，形式单一，很难吸引学生的学习兴趣，所以本文对教学案例的内容和形式进行创新探索，内容上选择更贴近学生生活的有多种求解方式的案例，形式上多选择视频案例、游戏案例、跨学科案例等，更容易激发学生的学习动力，其次本文将分而治之的思想应用在整个案例教学过程中，鼓励学生小组合作、分解、简约复杂问题，多角度解决问题，循序渐进层层深入，将计算思维的培养渗透到每一个教学细节中；最后在评价方式的选择上，根据学生的个体认知差异，在过程和结果中都采用分层评价，充分肯定每一位学生的存在，从不同角度发现学生的闪光点。将学生引入一个真实的情境中，引导学生根据案例内容展开讨论、质疑和反思等活动，进而提高学习效率，最终能够提升学生的编程解决问题的能力和计算思维。

在情景学习理论、建构学习理论和“从做中学”等理论的指导下，结合机器人课程的实际教学内容，设计出培养以培养学生计算思维为目标的案例教学策略模型，包括构建情境，展示案例；分析案例，发现问题；交流讨论，探索问题；分解问题，制定方案；设计算法，回溯验证问题；编写程序，反馈调试；质疑答疑，成果分享；分层评价，总结迁移；

在案例教学法中每一节课以一个学生感兴趣的案例展开，将学生引入一个真实的案例情境中，引导学生思考，提出问题——思考问题——解决问题，该教学法选择有趣的、贴近学生生活的案例开展课程，激起学生的学习兴趣，使学生对程序设计学习产生好奇心，克服自身恐惧的心理，迎难而上。学生不仅可以掌握每节课的知识点，还能开放思维，积极讨论思考，真正地参与到课堂中，在有限的教学时间上，出色地完成课堂学习任务。

课堂组织策略：根据案例难度和学生特点，合理分组，确保小组成员在能力、知识水平上互补。教师在课堂中要扮演好引导者、组织者的角色，适时介入学生的讨论和实践过程，避免学生偏离学习目标。

信息技术融合策略：利用虚拟仿真软件辅助案例教学，让学生在虚拟环境中模拟机器人运行，降低实践操作成本和风险；借助在线学习平台发布案例资料、拓展学习资源，开展线上线下混合式教学，促进学生自主学习。

四、归纳总结

本文尝试将案例教学法应用于高中机器人教学中，通过选择与学生密切相关的案例去组织教学，把学生感到枯燥的知识点植入案例之中，取得了良好的教学效果。通过案例驱动的教学方式，师生有效互动，学生更易进入角色，通过案例的学习和操作，学生循序渐进的掌握了相关的理论知识及概念，掌握了基本的程序设计技能，学生学起来感到有趣、有收获，教学质量和效率都得到了明显的提高，实践表明，在机器人教学中，采用案例教学法的确大有用武之地。

参考文献：

[1] 王健. 虚实结合的高中机器人教学实践与相关研究[J]. 中学生数理化( 教与学 ),2018(07):41.

[2] 周序, 刘周灵润. 如何认识案例教学?——关于“案例教学法”提法的思考 [J]. 中国教育学刊 ,2020(04):74-78

[3] 张乐 . 案例教学法在 Python 语言程序设计教学中的应用 [J]. 计算机时代 ,2021(04):72-75.DOI:10.16644/j.cnki.cn33-1094/tp.2021.04.020.