如何在中小学开展机器人普及课程

孙丹江

● 开设机器人普及课程的必要性

智能机器人技术是一门跨学科的综合性的科学技术。它涉及自动控制、计算机和网络技术、传感器、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。智能机器人技术的发展水平已经成为一个国家科技发展水平的重要标志。面对未来的科技发展的外部竞争和现实的创新人才的培养，在大力实施中小学信息技术教育战略的进程中，抓住时机，在中小学引入智能机器人教育，提升学生对现代科技和信息技术的全面认识和理解，激发他们对创意和创新的兴趣，并作为一种培养创意思维和创新人才的新载体，是十分必要、迫切和切实可行的。

● 开设机器人普及课程的实践

智能机器人教育作为创新人才培养的新模式，在目前的教育教学实践中，应该说还仅处在“活动”层面，智能机器人教育大多是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展的。也的确有相当数量的中小学校能够积极组织学生参加各类智能机器人的活动或竞赛，但作为课程引入到教学中的却少之又少。为了让更多的学生能够接触机器人，培养学生的创新意识和动手能力以及团队合作意识，我校在2008年组建了机器人俱乐部，从2011年秋季学期开始尝试着普及机器人课程。

1.课程实施

（1）从2011年秋季学期开始，我校在小学三年级开展机器人普及课程。上学期主要学习中鸣实体机器人制作及程序编写，下学期主要学习创意机器人制作。

（2）从2012年秋季学期开始，我校在尝试一年普及课程的基础上，在小学部三至六年级，初中一年级开设普及课程，课程安排两周一次，每次两节连堂，真正做到科普教育遍地开花，全校普及。通过机器人普及教学，让全校参加学习的学生都能认识机器人，都会制作机器人，了解科技创新的奥秘，体验到智能化带给我们生活的便利。通过在全校各年级开展科技普及课程，真正做到将我校建设成为科创校园、科普基地。

（3）从2012到2013学年开始的这段时间内，我校组织组内教师、优秀机器人俱乐部成员，成立校本课程研究小组，探讨机器人科普教学内容，撰写机器人科普教学校本课程，补充和完善各类教学内容、教学设计，逐渐形成了特有的教学方式。

2.教学方法

根据本课程的特点，我们将俱乐部机器人普及课程教学的方法统一为：任务驱动、新知教授、实践应用。

（1）任务驱动。教师根据每节课的学习内容，合理地设计教学任务。课时安排为每周两节课，两个课时已经足够学生完成一个作品的制作。学生根据任务要求，进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节，让学生发现问题，引起认知冲突，以便引入新知。

（2）新知教授。学生将任务进行仔细剖析，并填写学生工程册（学习工程册是学生学习的一个凭证，也是学生进行任务分解、问题解决过程的记录）后，教师就可以根据学生反映的问题，引出本节课的教学内容。由于机器人普及课程的特殊化，我们可以将每个新知（一般的传感器的应用）分为“是什么、有什么作用、怎么使用、应用了哪些学科知识”几个部分。学生通过以上几个部分可以较为深入地认识每一个固件，也可以扩展学生思维，促进学生进行创作。由浅入深、理论联系实际，让学生能更多地将学习贴近生活，将生活的问题搬进学习中来。

（3）实践应用。在一段时间的教学内，积极组织学生进行小组竞赛。教师应设计与生活相关的主题，让学生将生活与学习有效联系起来，达到培养学生体会生活、观察生活的目的，激发学生热爱科学、探索科学的精神。

3.评价方式

（1）评价主体多维化：改变单一评价主体的现状，指导学生自评、互评。由于作品要求体现各个小组的创新性及与实际生活的相联系性，因此我们还可以请学科以外的教师、学生甚至家长对作品进行评价。

（2）评价内容多元化：不仅评价课内所学，还要评价课外的实践；不仅评价学生对课堂内容的理解掌握情况，还应着重考查学生对生活中细节的把握程度和将理论与实际相联系的能力。

（3）评价过程动态化：评价不仅仅关心的是学生制作了多少作品、制作的作品创新性有多高，更应注重学生发展的过程。在学习中建立机器人普及课程的学生学习工程册，将学生分解问题、问题解决建议、提出和学生作品展示记录下来，让学生能力的提高建立在存量基础之上，遵循循序渐进的发展过程。

（4）评价形式多样化：除了在课堂上进行评价之外，还应该组织学生进行作品展示、参加竞赛。让学生通过成绩的获得，感受到成功的喜悦。

● 反思

新课程改革下，要求教师的教学要遵循以学生为主体、教师为主导的教学理念。根据这一教学理念，我们的课堂教学方式采用“学习—动手—学习”的方式，将机器人基础知识介绍、简易机器人组装及机器人程序教学三个环节用影像展示、实物演示的形式串接起来，让学生更易懂易学，也体现了我校的教育理念——让每一个孩子都快乐成长。

1.积极参与，锻炼动手

在教学中，教师以每一次课时为单位，通过巧妙安排学习任务，驱动学生去观察、研究、分解任务，并融合对新知识的教授，让学生经历问题发现、问题分析、问题解决等过程。要求学生全程参与机器人的制作，重点引导学生的创新精神，避免制作的作品千篇一律。

2.学科整合，重视细节

机器人体验课程本身就不是一个单独的课程，它可以说是一个各类学科与信息技术的有效结合体。例如，我们的一个机关王机器人制作，其中竞赛要求在完成任务的过程中必须涉及机械能、太阳能、电能、位能、重力及浮力等知识点，需要应用杠杆、滑轮等器材。怎样在学习中体现学生不同的创新意识，这就需要学生在生活中对各种细节问题进行仔细观察，具有一颗善于发现问题的心灵，将实际与理论有效联系，才能创作出优秀的作品。

3.课堂开放，注重实践

机器人普及课程本身就要求其具有开放性、活泼性，不能要求学生的作品拘泥于一个固定的模式。例如，在制作Power-tech创意机器人的时候，我们要制作一个万寿之王的形象，由于学生在生活中对万寿之王的认识不一样，加之动手能力也有差异，制作出来的作品就会不一样。我们应该要求学生将生活中的认识有效利用到课程中来，况且实验室中的学习已经不能够满足学生创作的需要，我们需要引导学生有效利用身边的资源进行创作。同时，在教学之余，教师可以带领学生外出，学习其他学校教学或者竞赛中的优秀作品，吸取别人的优秀经验，有利于激发学生的创新意识。

4.提高认知，创设条件

很多老师认为，机器人只是学生的一个高级玩具而已。学生去学习机器人，浪费时间，也会影响学生的学习成绩。机器人的学习，涉及的不仅仅只是单纯的手工制作，还涉及物理学、信息技术、传感器技术以及创新思维等。作为教师应该多给学生创造机会，激发学生学科学、爱科学的兴趣，培养他们动脑动手和独立思考、解决问题的能力，让越来越多的学生参与其中，尽享“机器人王国”带来的知识与快乐。