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摘要：我国早在十多年前已经开展机器人教育，但是总体而言尚处于起步阶段，很多现实性的问题仍然存在，并且阻碍着机器人教育的发展。从目前的情况来看，最大的难题即机器人价格昂贵，很多学校没有能力购买，所以接受机器人学习的学生仍然非常少。在这个背景下，开展3D仿真虚拟机器人教学就具有积极的意义。而若要提高3D仿真虚拟机器人教学的有效性，则必须借助现代教学理论的指导。本文对首要教学原理在3D仿真虚拟机器人教学中的应用展开了详细的探讨，以期能够为3D仿真虚拟机器人教学的推
关键词：首要教学原理；3D仿真虚拟机器人教学；应用
隨着机器人教育价值的逐步提升，国内外许多专家学者呼吁，除开展竞赛之外，还应该在课堂教学中以课程形式开展机器人教育。但是，由于实体机器人价格昂贵，不利于机器人教育的普及，因此近年来各地开始出现虚拟机器人软件。学生通过对机器人的设计、组装、编程，让虚拟机器人在虚拟现实场景中代替实体机器人完成相关实验任务。在这个过程中，学生的创新能力、问题解决能力、综合能力能够得到大幅度的提升。但是，仿真虚拟机器人具有自身的特点，若采用传统教学模式则势必导致课堂效率低下，学生的学习兴趣不高。因此，有必要在仿真虚拟机器人教学中应用先进、有效的教学理念。
1首要教学原理概述
首要教学原理又叫“五星教学原理”，所采用的是五星教学模式，是由美国教学设计专家梅里尔教授首创。2002年，梅里尔教授发表了《首要教学原理》一文，引起了各国教学设计研究者的追捧。一直致力于课堂教学效率的提高，他自己给自己的定位是“教学效能咨询师”。历经40年，始终围绕着“效果、效率、参与”三个基本要素展开，认为教学不仅是要注重信息的传递，还要注重如何传递。梅里尔教授的首要教学原理蕴含了行为主义、认知主义、建构主义等优秀理论的优点，把众理论的相同优势之处汇集，形成通用的一种处方性教学设计原理，这一原理可以简单归纳为五点：①当学习内容介入解决实际问题时，学习才能够得到促进；②当相关旧经验被激活并有助于学习新知时，学习才能够得到促进；③当新知得到充分展示时，学习才能够得到促进；④当学习者运用新知去解决实际问题时，学习才能够得到促进；⑤当新知融会贯通到学习者的日常生活中时，学习才能够得到促进。
2高中虚拟机器人教学现状
第一，教学设计内容零碎，缺乏整体性。目前，大部分教材或教师因时间、难度、科目等问题往往把一个完整的知识拆开来独立教学，而不是从它所包含的各个方面、各个角度整体去感知它，知识的完整性被破坏。例如，在教授编程的技巧时，把每一个功能模块、数据模块分开进行教学。殊不知，功能模块、数据模块就是编程的一部分，只有在整体的视觉下学生对这个知识的认识才是最完整的。
第二，忽视分析学生行为，学习的介入水平受到影响。由于老师忽视分析学生行为，为了完成内容教学常要求学生完成一些指令，最终导致学生只会表层的操作，而未理解真正的内涵。完成一个任务要涉及问题、任务、操作和动作四个方面，动作组成操作，操作来完成任务，任务完成才能解决问题。如果学生不清楚操作的作用和意义，即使对操作感兴趣，也会造成学习目标的不明确而影响介入程度。为此，只有让学生介入到任务和问题中来，才能明确目标，建构知识。传统的虚拟机器人教学，只会让学生了解传感器、模块的功能和参数的设置，学生只是按照老师的操作执行，而对操作背后的意义并不了解，最终导致学生的介入水平受到影响。
第三，任务过于枯燥，学生的学习积极性不够。目前，中小学开设虚拟机器人教学主要是参加各类的机器人竞赛，而能参赛的学生毕竟是少数，面对枯燥的竞赛任务，学生的积极性大打折扣，部分学生无法坚持，最后选择退出。
3基于首要教学原理的3D仿真虚拟机器人教学设计过程
第一，明确教学内容。教学首先要确定解决什么教学问题，要考虑能否解决，是否值得解决，以及如何解决的问题。确定好教学内容就可以制定中心问题，根据中心问题设计问题序列，逐个解决。
第二，分析学生、学习内容以及学习目标。要确定学生的学习起点，包括知识、技能、情感态度价值观等水平；分析学生的学习风格和学习动机、学习态度，从而确定指导方式。学习内容要从整体内容去分析，根据时间、学生的学习水平、教学目标去确定教学内容，同时又要反过来根据教学内容来分析学生能达到的学习程度。还要考虑到序列任务的衔接，实现各个击破，最后解决大任务。
第三，确定学习目标。根据学习内容来制定学习目标，新课改要求的学习目标包括：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。
第四，设计问题、任务。设计的问题要贴近学生的日常生活，符合学生的学习规律和发展规律，能够引起学生的共鸣。而对学习任务的分解，则要求由易到难、层层递进，既要顾及整体，又要顾及局部。
第五，设计教学策略与教学活动。根据学习内容、学习目标、学生特征来安排教学环节，特别是问题序列解决的先后顺序、问题解决的设计；确定有效的教学方式和学习方式；选择合适的教学方法；注重学习氛围的营造，巧妙利用媒体和认知工具辅助教学。
第六，设计评价。教学设计的评价主要是进行实践教学，通过对教学实践得到的数据、资料等信息，以了解教学设计的可操作性和高效性等。评价的关键是能否实现学习目标，并根据目标的达成情况完善方案。
4结语
3D仿真虚拟机器人教学是当今科技时代的产物，对教育的发展具有积极的意义。而首要教学原理在3D仿真虚拟机器人教学中的应用无疑能够提高教学效率，使学生能够在较低的学习成本中得到最大的收获。
关键词：首要教学原理；3D仿真虚拟机器人教学；应用
隨着机器人教育价值的逐步提升，国内外许多专家学者呼吁，除开展竞赛之外，还应该在课堂教学中以课程形式开展机器人教育。但是，由于实体机器人价格昂贵，不利于机器人教育的普及，因此近年来各地开始出现虚拟机器人软件。学生通过对机器人的设计、组装、编程，让虚拟机器人在虚拟现实场景中代替实体机器人完成相关实验任务。在这个过程中，学生的创新能力、问题解决能力、综合能力能够得到大幅度的提升。但是，仿真虚拟机器人具有自身的特点，若采用传统教学模式则势必导致课堂效率低下，学生的学习兴趣不高。因此，有必要在仿真虚拟机器人教学中应用先进、有效的教学理念。
1首要教学原理概述
首要教学原理又叫“五星教学原理”，所采用的是五星教学模式，是由美国教学设计专家梅里尔教授首创。2002年，梅里尔教授发表了《首要教学原理》一文，引起了各国教学设计研究者的追捧。一直致力于课堂教学效率的提高，他自己给自己的定位是“教学效能咨询师”。历经40年，始终围绕着“效果、效率、参与”三个基本要素展开，认为教学不仅是要注重信息的传递，还要注重如何传递。梅里尔教授的首要教学原理蕴含了行为主义、认知主义、建构主义等优秀理论的优点，把众理论的相同优势之处汇集，形成通用的一种处方性教学设计原理，这一原理可以简单归纳为五点：①当学习内容介入解决实际问题时，学习才能够得到促进；②当相关旧经验被激活并有助于学习新知时，学习才能够得到促进；③当新知得到充分展示时，学习才能够得到促进；④当学习者运用新知去解决实际问题时，学习才能够得到促进；⑤当新知融会贯通到学习者的日常生活中时，学习才能够得到促进。
2高中虚拟机器人教学现状
第一，教学设计内容零碎，缺乏整体性。目前，大部分教材或教师因时间、难度、科目等问题往往把一个完整的知识拆开来独立教学，而不是从它所包含的各个方面、各个角度整体去感知它，知识的完整性被破坏。例如，在教授编程的技巧时，把每一个功能模块、数据模块分开进行教学。殊不知，功能模块、数据模块就是编程的一部分，只有在整体的视觉下学生对这个知识的认识才是最完整的。
第二，忽视分析学生行为，学习的介入水平受到影响。由于老师忽视分析学生行为，为了完成内容教学常要求学生完成一些指令，最终导致学生只会表层的操作，而未理解真正的内涵。完成一个任务要涉及问题、任务、操作和动作四个方面，动作组成操作，操作来完成任务，任务完成才能解决问题。如果学生不清楚操作的作用和意义，即使对操作感兴趣，也会造成学习目标的不明确而影响介入程度。为此，只有让学生介入到任务和问题中来，才能明确目标，建构知识。传统的虚拟机器人教学，只会让学生了解传感器、模块的功能和参数的设置，学生只是按照老师的操作执行，而对操作背后的意义并不了解，最终导致学生的介入水平受到影响。
第三，任务过于枯燥，学生的学习积极性不够。目前，中小学开设虚拟机器人教学主要是参加各类的机器人竞赛，而能参赛的学生毕竟是少数，面对枯燥的竞赛任务，学生的积极性大打折扣，部分学生无法坚持，最后选择退出。
3基于首要教学原理的3D仿真虚拟机器人教学设计过程
第一，明确教学内容。教学首先要确定解决什么教学问题，要考虑能否解决，是否值得解决，以及如何解决的问题。确定好教学内容就可以制定中心问题，根据中心问题设计问题序列，逐个解决。
第二，分析学生、学习内容以及学习目标。要确定学生的学习起点，包括知识、技能、情感态度价值观等水平；分析学生的学习风格和学习动机、学习态度，从而确定指导方式。学习内容要从整体内容去分析，根据时间、学生的学习水平、教学目标去确定教学内容，同时又要反过来根据教学内容来分析学生能达到的学习程度。还要考虑到序列任务的衔接，实现各个击破，最后解决大任务。
第三，确定学习目标。根据学习内容来制定学习目标，新课改要求的学习目标包括：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。
第四，设计问题、任务。设计的问题要贴近学生的日常生活，符合学生的学习规律和发展规律，能够引起学生的共鸣。而对学习任务的分解，则要求由易到难、层层递进，既要顾及整体，又要顾及局部。
第五，设计教学策略与教学活动。根据学习内容、学习目标、学生特征来安排教学环节，特别是问题序列解决的先后顺序、问题解决的设计；确定有效的教学方式和学习方式；选择合适的教学方法；注重学习氛围的营造，巧妙利用媒体和认知工具辅助教学。
第六，设计评价。教学设计的评价主要是进行实践教学，通过对教学实践得到的数据、资料等信息，以了解教学设计的可操作性和高效性等。评价的关键是能否实现学习目标，并根据目标的达成情况完善方案。
4结语
3D仿真虚拟机器人教学是当今科技时代的产物，对教育的发展具有积极的意义。而首要教学原理在3D仿真虚拟机器人教学中的应用无疑能够提高教学效率，使学生能够在较低的学习成本中得到最大的收获。