小学信息技术课堂中实施机器人教学的策略研究

王蕾

随着新技术的不断发展，机器人技术越来越多地渗透到各个领域，从军事防卫到生活应用，都能看到机器人的身影。信息技术作为一门以培养学生创新能力、提升信息素养为宗旨的学科，对新技术的学习一直未曾停步。将机器人技术引入信息技术课堂，已经成为当前学科建设的重点内容之一。

● 基于信息技术课堂的机器人教学现状分析

1.主流教材设置情况

根据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》的相关规定，当前各省都采用了自己省辖范围内的省编教材为信息技术课的指定用书。其中多个省份的中小学信息技术教材中，均有“机器人基础”单元的内容。例如，北京地区采用的清华大学出版社出版的信息技术教材，其中六年级的第二学期安排了《机器人单元》教学内容；江苏省采用的是江苏科技出版社编写的信息技术教材，其中在小学六年级及初中九年级，分别设置了一个学期的有关机器人的学习内容。这说明在中小学教材体系中，已经逐渐将机器人学习纳入到常规的信息技术教学内容中。

2.实施教学的可行性分析

机器人教学进入中小学课堂，重点面临的是师资问题，能否建立一支具有合格水平的教师队伍，是机器人教学的关键。以笔者所在的江苏省为例，江苏省的省编教材自2008年引入实体机器人教学内容后，随即于2009年建立了26所省级机器人实验学校，并号召各地级市均挑选一所中学和一所小学加入省级机器人试验学校中。期间每年都组织相应的教师培训课程，进而培养出一批具有较高教学水平的骨干教师。除实验学校外，也有很多学校加入到实体机器人的教学中去，江苏省教研室也积极进行项目推进，组织了多次相关的教师赛事。

● 信息技术课堂中进行机器人教学的环境支持

1.计算机教室的硬件支持

在多数小学无法提供专用机器人实验室的情况下，在计算机教室中实施机器人教学是较为常见的教学方式，而教室基本需要满足如表1所示的硬件要求。

2.机器人器材供给

当前小学机器人教学中，使用较多的器材分为“积木类”和“集件类”两种。“积木类”以乐高机器人为代表，采用积木原件为单位进行搭建；“集件类”以紫光三角机器人为代表，将大部分组件进行固化，形成一个较为完整的机器人小车，并在此之上进行简单的拓展搭建。两种机器人类型各有利弊，适合不同生源数的学校。简而言之，小班化教学适合搭建为主的“积木类”机器人，大班化教学适合编程为主的“集件类”机器人。两者互为补充，相得益彰。

● 机器人教学实施措施

1.教学设计架构

机器人教学有较强的实践应用特性，在教学设计中应注重层层递进的设计关系，保证教学过程以金字塔型的层次进行推进。

案例1：机器人技术起始课《初识机器人》。

在本课的设计中，包括认识机器人的原理、用途、分类等较为琐碎的内容，在普通线性结构的设计中，存在课时紧张的问题。因此，教师可以运用金字塔型的教学设计架构来达到提高教学效率的目的。如图1所示，架构一个认知金字塔，能够帮助学生清晰地了解机器人不同的分类，建立形象的知识框架，并帮助他们在有限的时间内完成知识架构。

2.开放型任务达成设计

机器人教学所要达成的目标与传统的信息技术教学有所不同，它不会有完全相同的作品呈现，而是展现出较为开放的任务达成情况。根据此类情况，教师可以将开放型的任务达成融入到教学设计，让教学评价的过程更加动态，具有弹性。

案例2：机器人实践课《机器人避障》。

教师可以突破传统任务的限制，将机器人的避障对象设置为可选择的内容（如图2），学生根据自己的情况，选择适合的背景对象，进而带来不同的任务达成结果，形成富有特色的行为结果。

3.反思型思维建构方式

触发学生思维、创作具有创新特征的作品是信息技术课程的培养目标之一。承载着创新思维的机器人教学也具有更加明确的思维需求。在思维建构的过程中，反思型特征的建构过程是设计过程中的重点内容之一。

案例3：机器人边缘课《认识传动》。

教师可以将多种传动具象化，并使其与生活实践经验关联，让学生理解何为必要的传动。接着，结合反思思维，引导学生创造具有自我特征的传动作品，从而达到机器人教学的创新设计目的（如表2）。

4.合作型课堂组织方式

机器人教学中，一般采用小组合作的学习方式，以3～4人为单位，共同完成一定的学习任务。在此基础上，教师可以构建合作型的课堂组织方式，突破传统的信息技术课堂教学的组织架构，给予学生更多的学习组织方式。

案例4：机器人小组结构图《认识传感器》。

认识传感器是机器人教学中的重点也是难点，繁多的传感器需要一定的实体机器人为载体。本课的教学设计中，教师可以以小组为基本单位，采用四步规则设置学习环节（如下页图3），让学生有更多的机会感受传感器的作用。

5.促发型学习激励方式

对于小学生而言，机器人的学习过程有着一定的难度，任务达成度的完整与否与教师提供的激励方式有着必然的联系。因此，教师要采用适合的形式促发学生，保证其具有较为丰富的学习动力。

案例5：机器人活动课《机器人行走》。

在讲授本课时，教师可以利用三种评价方式激励学生自主学习（如表3）。教师根据不同的任务难度，设置具有一定驱动力的激励方法，让学生始终保持学习兴趣，并提供实时的支持。

6.多维度学习效果评价方式

在机器人为主题的教学中，如何进行学习效果的评价是检验学习效果的重点内容之一。因而，教师要设计人本化的学习评价，并设计多维度的评价标准。

案例6：机器人综合课《机器人机械手》。

本课，教师可以设置七个维度评价标准（如图4），将学生的知识进行多方位的细化，学生只需将其中的一项内容完善即完成了本节课的任务。这样的过程，不仅能够鼓励学生自主学习菜单选择，而且能够根据自身的需要进行多项的自我反思和修整。