中学机器人教学问题探析

周德炎

（江苏省南通第一中学，江苏南通 226001）

中学机器人教学问题探析

周德炎

（江苏省南通第一中学，江苏南通 226001）

中学开展机器人教学，旨在提高广大青少年的科学素养，引导更多的学生关注科技、热爱科技、走进科技，涌现出更多未来的科学家和工程师。各类青少年机器人竞赛对机器人教学的普及和推广起到了一定的促进作用，但机器人教学走到今天，唯竞赛是从倾向严重，已经严重影响了机器人教学的良性发展。作者主要从中学机器人教学的现状、可采取的对策等方面进行简单的介绍。

机器人教学；机器人现状；科技教育

作为中学科技教育的一种重要形式，机器人教学主题有趣，更重要的是其具有极大的开放性，从机器人的搭建到项目方案的解决，能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培养学生的开放性思维和团结协作能力。同时，机器人本身具有好玩、神秘的特点，使机器人教学很容易吸引学生进入这个科学的前沿领域，让学生在游戏中学习,在游戏中成长,可以培养学生的科学素养,而科学素养又是人的综合素质中较为重要的核心部分。

曾几何时，在各类机器人竞赛活动的推动下，越来越多的青少年有机会接触、了解和学习机器人这一高科技的产物。青少年机器人竞赛活动极大地推动了机器人进入中学的进程，各地机器人实验室建设迅速，机器人教学也成了很多学校的必设课程。

一、问题

目前看似红火的机器人教学背后所隐藏的问题也越发明显：机器人教学更多的是充当学校形象工程的角色，大部分学校开展机器人教学的主要目的就是为了参加各类机器人竞赛。学校一味追求机器人竞赛带来的社会效益，漠视和扭曲活动本应发挥的作用，非常不利于机器人教学的良性开展。

目前，中学机器人教学存在以下几个突出问题：①机器人器材采购过度追求功能，而忽视其性价比，导致机器人教育几乎变成一种“贵族教育”；②中学具有机器人教学专长的教师十分缺乏，而各类机器人培训主要为竞赛服务，缺乏普及性、系统性，质量也不高；③缺少成熟的机器人教材体系，教学内容主要来自厂商的产品说明书，随意性太大；④教学形式单一，目前中学机器人教学活动的开展主要以课外兴趣小组的形式为主，面向的对象有限，缺乏普及性，活动时间也无法保障，不能常态化、长期化。

二、对策

这些问题如不能及时有效的解决，对中学机器人教学的发展是极其不利的。为了扎实推进中学机器人教学，扭转唯竞赛是从的局面，笔者认为可以从以下几个方面入手：

1.理性选型，搭建机器人教学平台

常言道：巧妇难为无米之炊。现在机器人器材的高投入，让很多学校望而却步。笔者认为，市场炒作模糊了机器人概念和一味追求竞赛成绩，是造成基础教育对机器人选购误区的主要原因。其实，中学机器人教学应面向全体学生，一方面普及机器人科技知识，另一方面作为技术教育课程，重在培养学生的动手能力、创新意识和利用所学知识解决实际问题的能力。基于这样的考虑，笔者认为应该降低教学用机器人成本，一些结构简单、有一定的开放性、基本功能齐全、性价比高，可以开展机器人搭建创意教学和实践应用教学的教学机器人套件完全符合教学需要，可以考虑引进。

我校根据本校实际和教学需要，借助南通市教育装备中心平台，采用竞争性谈判方式整体采购，装备了20套能力风暴智能机器人AS-MII、20套能力风暴工程创新套件AS-EIB、8套教学比赛扩展套件、8套AS-ROBI创新套件、8个AS-EICON控制器和20套乐高9797NXT机器人套装、10套RCX机器人团队套装9794，可满足40～50个学生 （2～3人一组）进行机器人课程的学习，适用开展基于信息技术课、通用技术课、基于机器人的能力培养等课程教学。

2.丰富机器人教学资源，构建良好的软环境

目前国内几乎没有成熟的机器人教材体系，而且适合中学机器人教学需要的各类资源也相对匮乏。因此，为了保障机器人教学的顺利开展，应当高度重视软环境建设：①建设较为完整的机器人教学资料库，比如机器人图书、多媒体光盘等，内容可涉及机器人结构原理、控制原理、程序设计等方面；②机器人教材可以在现有的厂家产品指南和竞赛项目解决方案的基础上，重新选编、修订，尽量系统化，形成体系。有条件的学校最好能自主开发校本教材；③为了提高教师在机器人方面的理论知识和实践操作技能，跟上科技的发展步伐，可以充分挖掘现有教师资源，通过有计划的培训，以点带面，打造一批事业心强的专家型教师队伍。教育部与乐高“技术教育创新人才培养计划”于2010年1月份正式启动，其中的骨干教师培训计划将为我国培养一批优秀的创新技术教育师资队伍，为推动我国机器人教育事业的发展有着重要意义。

3.积极探索机器人教学活动开展的形式

目前，中学开展机器人教学活动的形式大体有以下几种：

（1）针对部分学生，组成机器人课外兴趣小组或者机器人社团开展活动；

（2）把机器人课程作为物理、信息技术、通用技术的选修模块进入学校课程体系；

（3）机器人教学以研究性学习、校本课程的形式进入学校。

结合中学机器人教育教学活动的任务和特点，机器人教学最为可行的路径就是应该和当前的基础教育课程改革相结合。教育部颁布的 《普通高中技术课程标准》设立了“人工智能”、“电子控制技术”和“简易机器人制作”等模块。同时，在《普通高中课程方案》的具体设置中，还有很多的选修课程、研究性学习课程和综合实践课程。机器人的教学内容完全可以渗透到中学的多门课程和课外活动中，成为这些课程或活动的重要组成部分。

在此值得一提的是：山东省潍坊市高密一中经过多年实践，探索、总结、提炼并被实践检验过的“点、线、面相结合”的机器人教学模式（即以校本课程、研究性学习为面，以兴趣小组活动为线，以竞赛为点），笔者认为很值得学习与借鉴。

2010年江苏省推荐了一批中小学校参加“江苏省机器人教学实验学校”资助项目，各实验学校依据《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要（试行）》的相关要求，面向全体学生开设机器人教学课程，确保机器人教学的教学时间，深入研究教学内容，提高课堂教学的有效性，切实提升中小学生的技术素养，同时也可充分发挥机器人教学的模范带头作用。

4.合理选取机器人教学内容

从中学机器人教学目标价值取向来看，强调通过机器人课程，培养学生良好的科技素养、发展学生的科学创新精神、实践动手能力和团队协作能力。中学生好奇心强，乐于接触新鲜事物，但由于自身知识的欠缺，对机器人制作涉及的自动化、机械设计、微电子技术等技术很难掌握，所以中学机器人教学内容应与大学机器人教学内容区分开来，更多的以机器人基本结构、搭建创意与实践应用为主。同时也应注意与物理、信息技术、通用技术等课程内容的整合。在兼顾普及与提高、理论与实际相结合的前提下，教学内容可包含以下四个模块：

模块一：机器人概况，了解机器人概念、原理、发展、应用领域等内容；

模块二：机器人结构，了解机器人的结构原理，重点掌握利用各种零部件搭建机器人的方法，能搭建有一定实际用途的机器人作品；

模块三：机器人编程，学会常用机器人编程平台 （如Robolab、NXT-G、VJC等）及简单高级编程语言（C、C++）的使用，能编写出实用机器人程序；

模块四：机器人项目实战，能针对各种机器人项目主题 （如轨迹、基本技能、足球、灭火、创意、FLL工程挑战等），创造性地综合运用所学知识。

5.重视教学评价，进行科学评价

教学评价是保障任何教学活动取得成效不可或缺的重要组成部分。由于机器人教学具有极大的开放性，教学组织形式也更多的以小组合作为主，因此机器人教学评价一定要打破现在普遍存在的以竞赛成绩为单一指标的评价标准，不应仅用分数来甄别和选拔学生，而更多的是考虑评价方式是否有利于促进学生潜能、个性、创造性、协作性的发挥。

评价可采用过程性评价与总结性评价相结合的方法进行。过程性评价可以更多运用学生自评、小组互评的方法，将课堂的主动权交给学生，让学生进行自评、互评，在评价的同时收获更多知识，教师可以在学生评价后再进行总评。总结性评价可以形式多样，比如可以采用如下的形式：机器人搭建作品、机器人项目实战解决方案、机器人科技小论文等。

虽然现今的中学机器人教学存在各种各样的问题，但其在中学教育中的意义和前景毋庸质疑。笔者认为，在广大基础教育决策者和工作者的共同努力下，机器人教育必将成为我国基础教育中最绚丽的一道风景线。

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[3]李鸣华，机器人教育的教学设计[J].中国电化教育，2007，（8）:98-101.

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[5]中小学信息技术教育专业委员会机器人学组.中小学智能机器人课程指导意见（试行）（S）.2004.

（编辑：郭桂真）

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1673-8454（2011）12-0021-03