小学机器人教学微课制作策略初探

付丽霞+杨海茹+罗志国

[摘要]

让机器人教育走进学校，并将其融入课堂是促进机器人教学的有效途径之一。研究分析了当前我国小学机器人教学的现状，以及建设小学机器人教学微课资源的必要性和可行性。文章通过对小学机器人微课制作的探索，以具体案例的形式阐述了小学机器人微课制作的设计原则、开发步骤、教学设计以及相关注意事项，研究旨在使机器人教育更好地深入小学课堂之中，以期利用小学机器人微课来改善机器人教学的现状。

[关键词]小学;机器人;微课;策略

[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1005-4634（2015）02-0119-06

0引言

纵观我国机器人教育的发展，机器人竞赛无疑推动了机器人教育的发展热潮。“然而，机器人教育兴盛发展的同时，机器人教学的状况却明显滞后。目前，只有极少数地区和学校将机器人教学纳入正规的课堂教学。”[1]让机器人教育走进学校，并将其融入课堂无疑是促进机器人教学的有效途径之一。同时，现代社会中由于信息技术飞速发展，互联网和电脑日益普遍，“微课以其时间短、授课形式丰富、 跨越领域广而成为现代社会尤其是网络社会中普遍受欢迎的教学手段”[2]。通过研究分析当前我国小学机器人教学的现状，并在此基础上探究制约小学机器人深入课堂的深层原因，提出新发展时期建设小学机器人教学微课资源的必要性和可行性。

1小学机器人教学的现状

教育机器人作为教学内容进入中小学，无论国内还是国外，目前都处于起步阶段[3]。尚缺乏系统的理论指导，也无可借鉴的成功经验。通过查阅机器人教学的相关文献，研究得出：目前，机器人教学在我国难以深入课堂，主要受制于以下几点原因。

1.1师资匮乏

“首先是师资的问题。”[4]师资队伍是教学发展的核心动力，也是提高教学质量的关键。以“创新教育”为载体的机器人教学，无论其内容还是形式，都突出一个“新”字，这对教师是一个很大的挑战。从各地情况来看，当前我国小学机器人教学的教师主要是由信息技术课程教师或综合实践课程教师担任，他们有的是通过培训，有的是向有经验的教师学习，也有教师是在教学中边学边教，等等，从事小学机器人教学的专职教师、优秀教师少之又少。

1.2设施设备标准不一

现在市场上已有的教育机器人产品可以说是种类繁多，主要有乐高、中鸣、智慧天下等一些品牌，然而每种品牌又包含各种型号。“据不完全统计， 目前国内的教育机器人产品近20余种。”[3]但由于生产机器人的厂家自成体系，没有达成统一的标准， 致使生产的产品差异性大、互不兼容， 这在很大程度上制约着机器人教育产业化的进程。

1.3资金短缺

“机器人需要高额的资金投入，致使一些经济条件较差的学校对机器人教学望而却步。”[5]因此，要想更好地开展小学机器人教育的活动，必要的资金支持是其得以继续的物质保障。

1.4基于教育视角的研究很不够

张国民等认为“要想充分发挥机器人这个优秀平台的价值，就要对机器人教学的定位、尤其是机器人教学的各个要素进行分析。但从教育研究的现状分析可知，基于教育视角的研究还不够”[5]。这就需要教育工作者更深入地看待机器人在小学教育中潜在的教育价值。

1.5重比赛、轻教学

葛文双等认为“人们对机器人比赛关注太多， 忽略机器人教学”[6]，每个人似乎都在关注比赛的赢家是何人，很少有人考虑到机器人教学本身给小学生所带来的教育影响。这种重比赛、轻教学的心理，也是机器人教学在国内难以深入小学课堂的原因之一。

2建设小学机器人教学微课资源的必要性和可行性

“微课”作为一种全新的教学资源类型表现形式，具有传统课程资源所不能代替的优势和特点。将微课应用到机器人教学中也将具有传统资源不可替代的作用和优势。在一定程度上，微课能够有效改善小学机器人教学现状，对学生的学习、教师的教学实践以及教师自身的专业化发展都具有非常重大的现实意义。与此同时，在经济全球化和技术不断变革的时代，学习也在发生着翻天覆地的变化。最直接且显性的体现是学习资源需求的转变和学习者学习方式的改变，“‘开放、多元、自主无疑是体现当前智慧教育学习文化的重要内容之一”[7]。因此，在新的发展时期，建设小学机器人教学微课资源是可行的、也是非常有必要的，具体分析如下。

2.1时间短，内容少

一节微课时间不超过10分钟，内容只包含一个知识点或一个教学环节，对于教师而言，一节微课就可以很好地解决一个教学重点或是疑难点，减轻教师的教学负担;对于学生而言，微课符合学生学习注意力集中时间短的规律，学生可以在短时间内获得有效的学习。

2.2资源形式多样

学生在机器人学习过程中，可以按照自身需求和兴趣灵活选择，有助于学生进行个性化学习。

2.3指向明确

一节微课只说明一个主题，有助于学生在机器人学习过程中明确学习目标。

2.4应用情景化

微课基于一定的真实情景，从学生的实际经验出发，符合学生认知基础和认知规律。

2.5使用方便

微课以视频为载体，随点随开，随点随停，可重复多次观看。

2.6制作方便

微课制作注重的是设计而不是技术，每位教师都可以成为微课的研发者。

3微课的设计原则和制作步骤

3.1微课设计原则

1） 微小性。微课最显著的特点是时间短、内容少。因此，在选择教学内容的时候，应选择“在10分钟以内，有明确的教学目标，内容短小，能够集中说明一个问题的内容”[8]。它可以是教学中一个具体的教学重点、教学难点、教学疑点或是易错点、常见考点，也可以是一个教学实验活动等。

2） 独立性。在微课制作中，要求在有限的时间内，完成特定知识的传递，那么所选的教学内容针对性要强，并且可以展现出独立解决一个教学问题的过程。

3） 完整性。微课虽然呈现时间短、内容少，但是一节微课所呈现的内容需保证相对完整，即微课的内容必须是一个完整的知识点。同时，这也保证了学生所学知识的完整性。

4） 趣味性。“任何教学都要提高趣味性。”[9]微课作为学习者进行自主性、个性化学习的一种学习工具，学习内容是否新颖有趣关系其是否能够成为有效的学习工具。趣味性的教学可提高学生学习的兴趣，激发学生学习动机，最终对教学效果的提高有所影响。

5） 实用性。微课简单易用，用黎加厚老师的话说就是“一个是学生喜欢微课程，第二个是学生能看懂”[10]。微课的实用性和微课本身所具有的魅力是息息相关的，教师应充分发挥微课在教学中的功能，使学生学有所成。

3.2微课制作步骤

1） 选题。微课制作第一步，就是要确定所要讲述的教学内容。所选内容可以是教学中一个具体的教学重点、教学难点、教学疑点或是易错点、常见考点，也可以是一个教学实验活动等。

2） 设计。根据所选教学内容，撰写教学设计方案。如何教授知识、技能、态度等不同教学内容？如何呈现教学内容才能确保学习者掌握目标？如何使教学富有意义？体现在教学设计的策略上。程岚等认为“微课的教学设计关系其是否能成为学生学习的有效手段”[2]。设计教学设计方案时，要注意以下几点。

知识点来源：为了让学习者进行有针对性、有目的性的学习，在撰写教案时，要确保知识点的来源准确无误。

基础知识：基础知识是学习者在学习新课前必须掌握的知识，在教案撰写时，阐明基础知识，可以确保学习者进行有效的学习。

适用对象：时刻谨记微课的用户是学生。教学设计是否成功的衡量标准就是所涉及的学习者水平是否达到。因此，了解学习者的相关特征，是教学设计过程中的一个重要因素。

3） 制作。根据选题内容以及教学设计思路，运用图形、图像、声音、视频、动画等多媒体元素，将其更好地融入相应的“微视频”制作中。最终作品不仅要具有实用价值，也要具有一定地审美价值。

4智能路灯微课的教学设计

笔者以智能路灯微课为例，依据学习者特征分析、具体的教学目标和涉及的教学内容，制定智能路灯教学设计方案（见表1、表2）。

3.结尾

（20秒） 制作团队介绍20秒

教学反思

（自我评价）通过按照引入问题、分析问题、预设方案、实施方案、效果检测、评价反思的顺序对本课的讲解，可以让学生掌握解决问题的一般流程，培养学生的实践能力;让学生去思考声控智能路灯的设计，可以激发学生的创新激情，培养他们的创新意识;通过案例式教学充分地实现了物理、信息技术和生活实际的有效整合，可以培养学生的综合能力。

附注 录制日期：2013年12月27日上午 录制时间：8分钟

5智能路灯微课的开发步骤

5.1选题

本课选自四川省南充市第十中学校本课程小学四年级《信息技术与机器人》教材中的一个实验活动课，讲解时间和操作演示时间总共不超过8分钟。

5.2撰写教学设计方案

依据学习者特征分析、具体的教学目标和涉及的教学内容，制定本课设计思路：首先通过生活实例创设情景，以低碳生活、节约用电为话题引出问题;其次通过使用亮度传感器、循环和条件嵌套等知识来解决问题，生成预设方案;再通过演示电路搭建、程序编写来实施方案，并进行效果检测;最后总结教学主要内容，并让学生去思考声控智能路灯的设计，以达到巩固升华教学内容的目的。

5.3制作课件

张晓君等认为在微课的制作中“要重视PPT的设计制作，图文并茂、直观生动是 PPT 制作的最基本要求”[11]。在制作智能路灯课件的过程中，笔者依据教学对象的年龄特征以及教学内容的性质，以蓝色作为主色调，同时以橙色、绿色、红色作为辅助色。色彩组合对比强烈，醒目突出。

5.4教学实施与录制

在本课中，教学的实施与录制分为主要的知识点讲解和具体的操作演示两部分。操作演示部分又分为编程演示（通过录制屏幕来实现）和实地操作（通过录像机录制来实现）。因此，在本课微视频中有三种类型的视频片段。录制结束，按照教学流程将这三种类型的视频片段糅合在一起，形成完整的教学过程。为了便于视频后期编辑，在录制本课视频的过程中，将视频、音频片段化，即一次性只录制一个完整的教学片段，并采用视频、音频分离法，先录制讲解视频画面，再根据画面录制配音。

1） 录制知识点讲解。在本课中，主要知识点是通过课件进行讲解。因此，这一视频片段是通过录制PPT课件来完成。用于微课录制的录屏软件很多，在这里详细介绍并推荐Teach Smith Camtasia Studio 8软件，“这是一款录编一体的视频处理软件，使用简单、方便操作，是微课录制较好的一种”[12]。

录制流程：首先打开Teach Smith Camtasia Studio 8软件，点击“录制屏幕”按钮进入屏幕录制界面。在弹出的界面进行录制设置，在选择区（Select area）选择“全屏（Full screen）”设置屏幕大小，在“录制输入（Recorded inputs）”中关闭摄像头（Webcam off）和声音输入按钮（Audio on）。完成设置后， 点击“rec”录制按钮，当出现倒数数字3、 2、 1后便可以录制了。按照正常教学速度播放课件，课件播放结束后，快速按下快捷键 “F10” 结束录制。在弹出的界面可以预览刚才录制好的视频，最后点击 “Save”按钮保存文件。

2） 录制编程演示。按照录制知识点讲解的方法录制编程演示。但同录制知识点讲解不同的是录制界面是XLAB图形化编程平台。

3） 录制实地操作。在录制实地操作时，最好选择在光线较好的环境下录制，同时要避免环境中出现引起学习者注意力的无关因素。另外选用专业录像机以确保视频画面质量。

4） 录制配音。完成视频录制以后，根据视频画面录制配音。在这里详细介绍并推荐Gold Wave软件，“Gold Wave是一个功能强大的数字音乐编辑器，是一个集声音编辑、播放、录制和转换的音频工具，它还可以对音频内容进行转换格式等处理”[13]。它体积小巧界面简单而功能强大，可以打开的音频文件相当多。

为了便于后期编辑，在为本课录制配音的时候，录制每个画面相应的讲解并将其作为一个录音文件。微课“时间短、内容小”的特点非常适合这一方法。

5.5视频后期编辑

完成视频录制和配音录制以后，就可进行视频的后期编辑了。本课用到的视频编辑软件是Teach Smith Camtasia Studio 8，它具有以往所有视频编辑软件所不具备的功能。

1） 声画同步。导入录制好的所有视频片段和录音文件，这时导入的文件自动根据不同的分类出现在“剪辑箱（Clip Bin）”里并以图像的形式显示。为了便于编辑，对各个时间轨道进行重命名，如：①“视频”、②“录音”。最后按照教学流程将文件添加到时间轴上，并对视频、音频文件进行剪辑处理，将多余的部分剪切掉，对不满意的部分进行重复录制。最终使视频到达画面流畅、声画同步的效果。

2） 画面切换。要使视频画面流畅、视觉精美，单纯的剪辑处理是不够的。打开“过渡（Transitions）”效果面板，选择合适的切换效果，并将其拖到视频中，就可以为画面添加切换效果了。在该软件中，画面的切换效果可以放在一个画面的开头或是结尾，也可以放在两个画面之间，伸缩过渡条的长度，可以调整由画面切换的速率。

3） 注释、线条。在视频中需要特别注意的地方加入符号图形标注以及带颜色的线条，可以给学生提供提示性的信息。打开“标注（Callouts）”效果面板，点击“添加标注”，在“形状”对话框可选择添加带文本的形状（Shapes with Text）、形状（Shapes）、运动草图（Sketch Motion）或是特效（Special），最后设置不同的选择对象的参数值。

4） 变焦、摇摄设置。在视频录制的过程中，往往会选择全屏录制。这样做一方面可以全面地展示教学内容，另一方面也可以更好地适合学习者的视觉心理。但对于关键操作的演示部分，如果可以进行局部放大录制，就可以让学习者一目了然。例如，本课在编程过程中，有些关键操作是在XLAB图形化编程平台界面的局部画面演示，而大部分处于空白画面，采用全屏的话不便于学习者观看。Teach Smith Camtasia Studio 8软件的“变焦、摇摄（Zoom and Pan）”功能就可以实现这一效果。这一步骤的关键是调整变焦轴。首先调整变焦轴在“视频”时间轴上的位置，可以确定需要突出显示的画面;其次伸缩变焦轴的长度，可以调整由全屏到局部的切换速率;最后在“变焦属性面板”中，拖动矩形选框的位置和大小，可以选定需要演示的局部画面及其大小。

5）片头、片尾。制作精良、引人入胜的片头片尾，是视频的有机组成部分。在视频中，切合主题的片头片尾可以起到深化主题、吸引观众的作用。

6小学机器人微课制作的注意事项

6.1充分体现“做中学”的设计理念

由于小学生学习本身具有的特点是从具体的经验入手，学生是直接参与者，因此，小学机器人教学十分强调“做中学”，制作小学机器人微课也要充分体现“做中学”的设计理念，为学生创设自主发挥的空间。

6.2画面简洁明了

“有效组织信息资源，提供适度的信息量，在解决教学重点、难点扩大视野的同时，能让教师自主地教学、让学生在教师的指导下自主地对信息进行加工。”[14]要做到这一点，文字信息应尽量少，一般的叙述性文字不必一一呈现在画面中，学生对所呈现信息可一目了然。尤其是对小学生来说，画面的简洁明了更显必要。

6.3画面布局

优质的微课应是教学内容与审美形式的统一。画面展示的对象结构对称，符合小学生的视觉心理。同时，画面的布局要突出重点，同一画面对象不宜过多，尽量避免或减少可能引起学生注意力不集中的无关信息。

6.4表述无误

科学性和准确性原则无疑是教学评价的重要指标之一。因此，视频中出现的文字、符号、公式、图表及概念、规律等的表述，都要力求准确无误，语音配音更应如此。

6.5细节

录制视频时，要防止摄像机的抖动;录屏时，与教学内容无关的图标、背景等都要尽量避免出现，以免影响小学生的学习效果。

7结束语

如果说学校是进行小学机器人教学的实施基地，那么微课将成为推广和普及优质教学资源的媒介。在小学机器人教育可持续发展的道路上，教师应分一些精力去研究如何利用机器人进行合理教学的教学方法，思考如何打造创造性课堂，并借助有效的手段实时推广和普及最新的研究成果。只有这样，小学机器人教育才能真正深入小学课堂，促进小学教育的现代化和信息化。

参考文献

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[2] 程岚，肖贵桥，王英，等.微课教学设计思路探讨[J].中江西电力职业技术学院学报，2013，（2）：79-81.

[3] 张剑平，王益.机器人教育：现状、问题与推进策略[J].中国电化教育，2006，（12）：65-68.

[4] 肖超.小学开展机器人教育的可行性研究[J].实验教学与仪器，2013，（10）：65-66.

[5] 张国民，张剑平.我国基础教育中机器人教育的现状与对策研究[J].现代教育技术，2008，（5）：92-94.

[6] 葛文双，傅钢善，史婷.我国中小学机器人教育发展中的问题分析[J].中国教育信息化，2008，（8）：4-7.

[7] 沈恒，王勇强.碎片化学习下的云端微视频教学初探[J].中学数学，2014，（19）：58-60.

[8] 黎加厚.微课的含义与发展[J].中小学信息技术教育，2013，（4）：10-12.

[9] 陈鹏.微课程的设计与制作[J].吉林教育，2013，（14）：83.

[10] 焦建利.上海师范大学教授黎加厚：怎么设计微课程？[EB/OL].（2014-05-23）[2015-01-17].http：//www.jiaojianli.com/6926.html.

[11] 张晓君.微课程视频制作中的注意引导设计[J].现代教育技术，2013，（8）：105-107.

[12] 万国军.微课的设计与制作[J].中小学电教，2013，（10）：66.

[13] 百度百科.goldwave[EB/OL].（2014-11-27）[2015-01-17].http：//baike.baidu.com/view/91883.htm？fr=aladdin..

[14] walter-75.利用多媒体教学的作用及原则[EB/OL].（2010-12-07）[2015-01-17].http：//www.zxxk.com/ArticleInfo.aspx？InfoID=120404.

Tentative strategy exploration of making micro course

of robot education in primary school

FU Li-xia1，YANG Hai-ru1，LUO Zhi-guo2

（1.School of Educational，West Normal University，Nanchong，Sichuan637000，China;

2.NO.10 Middle School，Nanchong，Sichuan637000，China）

AbstractOne of the most effective ways to improve the teaching of the robot is making it into school，and blending it in the classroom.The authors studied and analyzed the current situation of primary school teaching robot in our country，explored robot micro course in primary school，discussed design principles，development steps，teaching design and matters needing attention in the form of specific case，aimed at making robot education into primary school lesson and improving the current education situation of robot，and prospected the application of micro course on robot education in primary school in the end.

Key wordsrobot education;primary school;micro course;strategy