机器人(校本)课程开发与研究

夏 瑞

(天津市河西区上海道小学 天津 300204)

1 机器人课程开发背景

21世纪是一个飞速发展的时代，科技发展更是突飞猛进。如何让孩子们更早地接触科技知识，激发他们对科学的兴趣？如何帮助他们更好地面对未来社会激烈的竞争？面对这一切，河西区上海道小学选择了最好的科技教育工具：机器人工作室，逐步引导学生迎接未来的科技挑战，培养他们的创新精神和实践能力。因此，上海道小学开展了把机器人课程引入课堂的可行性研究。在研究过程中，我们分析了在培养学生创新能力、实践能力以及思维能力等方面的问题，同时根据我校 14年来开展机器人活动的深厚底蕴，明确了开设机器人(校本)课程的目的和意义。通过多方面的论证，认为我校是有条件、有能力让机器人课程进入课堂的。

2 机器人课程开发基础

在基础教育阶段，我国的学校缺少对学生创新和实践能力方面的培养，培养学生创新能力、实践能力以及思维能力的最佳时期往往被忽略了。在教育改革不断深入的今天，单一课程体系已不能满足教育的需求，课程设置也呈现出多样化。很多学校根据学校的特色以及师资能力等开设了校本课程，对课程进行补充。

2.1 引入机器人课程的目的、意义

上海道小学的办学理念是“求新绽活，自主发展”。基础教育是多维度的，除了传授基本知识，还要教孩子学习如何感知和理解社会，如何与他人合作从而达到双赢等。我校之所以选定智能机器人这一项目，是因为这项活动的开展有利于培养学生的综合素养，活动内容本身也具有较强的趣味性，易于学生积极参与，还能培养学生的逻辑思维能力、实践能力、临场应变能力和良好的心理素质。

2.2 引入机器人课程的必要性

学校开展机器人活动，更多地是立足于全体学生都能够参与这项活动，让更多的学生通过活动认识机器人，培养他们的科学意识、合作意识。

2.2.1 培养学生的能力

学习机器人对学生来说是个很好的学习与锻炼的机会，对于学生的逆向思维能力、逻辑思维能力、思维严密性能力以及动手动脑能力都有很大的提高，对学生以后的学习有着很微妙的启发，可以提前为学生打好思维基础。

2.2.2 培养学生良好的心理素质

参加机器人竞赛对学生的要求是很高的。教师与学生从赛前的机器人调试开始就已经被隔离开，直到比赛结束，学生只有自己来完成比赛。参赛选手必须具有很高的水平，在极短的时间内完成搭建机器人、编写程序、机器人调试。因此，在平时的学习中，教师会不断训练学生的抗压能力，培养其过硬的心理素质。

2.2.3 培养学生的学习能力

学生通过独立思考拼装机器人并编写程序，对机器人进行反复调试。遇到解决不了的问题时，教师只进行点拨。在完成任务的整个过程中，学生始终都处在主动的位置，直面各类问题并不断克服困难，最终取得成功。学生在过程中学习，既提高了分析问题解决问题的能力，又体验到成功的喜悦。

2.2.4 培养学生的团队意识

学生的团队精神是可以通过教学活动逐步培养的，给学生创设合作学习的机会，提高学生个体与学生群体间的交往能力，通过合理分组、正确引导、精心设计，激发学生内在的自我意识、合作意识；使学生通过“机器人制作小组”的团队活动，不仅提高自身的科学素养、培养创新精神，还能在尊重他人中懂得自尊，在合作交往中懂得自信，在学习机器人技术的过程中享受到团队合作的乐趣。

2.3 引入机器人课程的相关工作

2.3.1 师资情况

我校从事机器人教学的教师在机器人软、硬中方面都具有较强的业务能力，同时注重学生能力的培养。如在 2006年 7月的全国机器人比赛中，裁判组对基本技能项目比赛的任务进行了变更，把黑线变成了白线，这给部分学生完成任务带来了困难。而由于我校教师平时注意培养学生的编程能力，结果在这一届全国比赛中脱颖而出，取得银牌的好成绩。由于所辅导的学生竞赛成绩突出，有两位教师多次获得天津市及全国优秀机器人教练员称号。

2.3.2 学生情况

我校自 1999年 8月开始开展机器人项目，每年有一千多名学生参加机器人课程学习，使“机器人”项目成为我校的一个亮点。为了给学生一个良好的学习、活动环境，我校在 2004年成立了天津市第一个机器人工作室——上海道小学小海帆机器人工作室。每年，天津市青少年机器人竞赛中我校获得一等奖人数居全市前列。在全国、世界青少年机器人竞赛中多次获得冠军，有多名学生次获得天津市、全国科技创新奖。

2.3.3 学生家长的大力支持

我校大部分学生家长受过高等教育，对学校开展这项活动的目的、意义都很了解，非常支持孩子们参加活动。对学生在参加活动中遇到的困难都能给予积极的帮助。

2.3.4 学校的实力

学校每年都下拨一定的资金，支持机器人工作室的活动。如：机器人专用教室布置、购买机器人零件和配件、比赛专用场地、外出比赛经费等等。

3 研究过程

3.1 成立“做中学”工作室

许多原理单纯从理论上讲，学生是很不容易领悟的，通过动手做，搭建简单的机械模型，学生就能很容易体会机械结构及运动原理，了解结构的奥妙，享受模型机械化的乐趣。“做中学”工作室符合目前教育部提出的“动手做”理念，并使用合适的教育工具，实现了设计与技术的综合能力培养。

3.2 构建机器人校本课程

3.2.1 编写校本课程教材

本教材的编写旨在帮助孩子们通过亲手操作，掌握简单机械及动力机械的原理。此教材分为循序渐进的 6个单元：结构和力、杠杆、轮和轴、齿轮、传动带、其他机械。

3.2.2 校本课程评价的设定

①科学性原则，对课程的评价要运用科学的评价方法，提高评价的效度和信度。②可操作性原则，评价方法要简单可行，操作性强。③素质培养的原则，对课程的评价要注重考查提高学生各方面的素质，培养学生的创新意识和创新能力。④参与性原则，对学生的评价注重校本课程的参与情况，作为学生学分考核的依据。⑤全面性原则，对教师的评价既要考虑到教师课程目标的实施情况，学生能力的提高情况，又要考虑到教材的编写质量。

3.2.3 未来的讲授效果及预期

针对学生年龄特点，我们采用最佳的教学方法，珍惜孩子们的好奇心和创造欲望，以解决问题为基础，让他们在设计和搭建机械、能源和机器人模型的过程中学习物理、数学、电子、传感器等多学科科技知识，锻炼交流和团体合作技巧，培养他们解决问题的能力。

4 成果展示

机器人课程为我们提供了一个教育创新的平台，开发机器人文化的教育功能和发掘机器人的教育价值，对推进教育创新，促进教育改革和教育现代化，提高学生的创新和实践能力，具有重要的现实意义和战略意义。也正因为如此，当前机器人教育已经走进中小学课堂。

4.1 机器人课程使学习成为学生喜爱的一门课程

能够挑战个人能力极限是激动人心、充满乐趣的。在这一过程中，学生会获得丰富的经验，学到新的知识。机器人教育正是以其充满趣味性、挑战性、团队合作性的独特的魅力吸引着众多学生积极参与。

4.2 机器人课程创造出最佳的学习方式——“做中学”

我们都知道，获取知识的最佳途径是让学生置身于充满趣味性、刺激性、挑战性的活动中，主动去探究知识的奥秘。学生积极制作机器人的过程，也是知识在他们脑中建构的过程。在机器人教学中，教师设计的每一个主题任务不仅仅是有趣，更重要的是其问题解决方案是开放性的，学生可以用不同的方法设计不同的机器人来达到同一个目标。在这种创造性的学习过程中，学生对学到的知识也会有更深刻的认识，这就是“做中学”。

4.3 机器人课程将成为教育创新的载体

机器人课程是学生亲自动手参与的创造实践活动，面对的是现实生活中的实际问题，不再是教师预先假设的情景，在这种环境中能够最大限度激发学生的兴趣和创造冲动。同时，机器人教学是一个团队协作的过程，学生通过协作促进彼此的进步，在互相讨论中探究问题解决方法。在这个过程中，学生从心理和精神上经历了科学研究的历程。也正是基于此，机器人教学必将成为教育创新的载体。

5 结 语

总之，机器人进入课堂，会给教育创新带来新的活力和新的天地。机器人课程会为学生创造一个能够充分发挥想象力、创造力的空间，让学生自己去计划未来、去选择、去竞争、去锻炼、去体验、去创造、去完成他们的梦想。机器人课程的不断发展对教育观念的转变，对推进教育创新，对培育创新文化社会都将产生积极的促进意义。