机器人校本课程开发与研究

冯东辉

当今世界，科技的竞争就是人才的竞争，人才的竞争就是教育的竞争。中国要屹立于世界民族之林，中华民族要实现中国梦，需要大量的创新型后备人才。培养具有创新精神和创新能力的后备人才是学校今后的教育目标和方向。

课程开发背景及意义

基于机器人教育的特点 到21世纪中期，人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代。随着科学技术的不断进步，机器人已经逐渐走进我们生活的方方面面。孩子们对机器人天生就有着浓厚的研究兴趣，机器人教育集成了数学、物理、机械、电子、计算机、人工智能、多媒体技术、通信技术、网络技术等众多领域的科学技术知识，它相对于其他科技教育活动模式和传统教育模式有着不可比拟的优势，可以依据学生的创意设计搭建出不同的作品，拥有无穷的变化设计，是一项集培养学生动手能力、解决问题能力、创新精神和创新能力的科技创新教育活动，正逐渐成为培养学生创新素养的一个重要载体。

基于机器人教育的趋势 目前机器人教育走入课堂的时机在渐渐成熟，全国很多学校都开展有机器人兴趣课堂，开展了多样化的机器人课外教学活动，但这些学校多数都是采取课外兴趣小组活动形式，进入课堂较少，而且多数采用厂家提供的教材，知识、能力的培养不成体系，通过大量的调研，目前还没有一套成体系的适合小学机器人教育的课程。另外，近年来，国家也出台了相关文件政策，大力推进机器人进入课堂。2013年3月，中国教育学会综合实践活动学术委员会又颁布了《关于推进各基地实验校机器人校本课程建设的函》，机器人教育走进课堂渐渐提上了议事日程。

基于课程改革的需要 本轮课程改革的一大亮点就是实行国家课程、地方课程和校本课程三级管理模式，校本课程作为国家课程和地方课程的有益补充，以突出学校自身特色等为主要特征，可以为学生提供多样化的选择性课程。本校是一所全国知名的科技创新特色学校，为更好的普适性培养学生的创新精神和实践能力，学校依托优秀的师资和科研力量，决定开发一套具有学校特色的机器人校本课程。

课程开发目标

一是开发适用于小学四年级至六年级学生的特色机器人校本课程及指导纲要。

二是在四年级至六年级开设机器人课，建构小学中高年级机器人教学实施及评价体系。

三是机器人课程实施后测评机器人教育对学生创新素养培养的作用。

主要研究成果

开发校本教材 目前课题组已开发一套具有学校特色的《机器人快乐学》教材6本并正式出版，主要的教学对象为四年级至六年级学生。《机器人快乐学》采用乐高9797机器人教育套装为开发载体，整套课程通过引导孩子认识机器人的构造、传感器、传动、编程控制及机器人搭建测试，来引导孩子认识、学习机器人知识，让孩子对机器人有一个充分而深入的了解，达到培养孩子的创新素养的目的。

整套校本教材外延的设计体现了学生解决问题思维能力的培养，内涵体现了学生动手能力和创新能力的培养，教材每课共分为“观察思考”“探究学习”“头脑风暴”三个版块，内容设计采用任务驱动模式，每课完成一到二个机器人任务，整套教材以任务解决为教材的明线，能力的培养为暗线。

编写校本课程纲要 纲要的主要体系阐述了机器人课程性质、课程内容、课程目标、课程评价及实施建议等。

建构校本课程的教学及评价体系 目前，《机器人快乐学》校本教材已经正式列入学生课表，在学校四、五、六年级开课实施，采用每周1课时的方法进行教学，每学期共计16—20课时。学校配有专业的机器人课教师，建有专业机器人教室1个，配备9797教学机器人30套，建构了完整的机器人教学体系。通过课程的实施研究，学校教师探究出了适用于机器人教学一套任务驱动教学模式，即：任务设计、任务分析、自主探究、反馈评价。

通过一年来的研究，课题组教师还探索出了适合本套机器人课程的评价模式。评价总原则是综合运用过程性评价、阶段性评价、总结性评价等方式，通过对学生搭建机器人测试和编程测试相结合的方法来全面考查学生技术及创新素养的养成水平。

对学生的评价具体有自评、互评和教师评价三方面组成，最终成绩按照“任务完成（50%）+课堂学习（30%）+出勤（20%）”的比例来确定。具体如下：

一是学生上课出勤率评价，计为学时学分（c）。占学业总成绩的20%。出勤率低于60%无分，超过90%计满分。二是课堂学习情况评价，计为任务学分（p）。占学业总成绩的30%。包括平时上课听讲、学习的态度、作业的完成情况。三是任务完成评价。计为成绩学分（k）。占学业总成绩的50%。

学生机器人校本课程学业总成绩=c+p+k。

有效提升了学生的创新素养 学校学生在机器人校本课程实施之后，课题组使用华东师范大学于子轩编制的《学生创新素养自评量表》对学生参与实验前后的创新素养水平进行了测量，发现学生的创新素养有了显著提升。量表共有20道题目，分别对应好奇心、求知欲、问题意识、兴趣、观察力、洞察力、调控力、专注力、想象力和直觉能力、开放性、质疑精神、批判精神、灵感、自信心、冒险精神、抗逆力、独立精神、判断力、责任心和乐群性创新素养的20个方面特征。每道题有五个选项，分别是：得到增强、开始出现、维持原状、一直没有和逐渐减弱，选项对应分值分别为5、4、3、2、1，学生根据自己实际情况选择，得到一个创新素质变化表现的分数。

2015年3月份，对本校现六三班（原五三班）、六四班（原五四班）学生进行前测，发放调查问卷100份，回收有效调查问卷98份；2016年1月份，实施后测，发放调查问卷98份，回收有效调查问卷98份。调查后，采用SPSS19.0进行数据处理，结果见下表。

由下表可知，首先，学生的创新素养总体水平有了显著提升。不仅学生的创新素养均值由3.76提升为4.58 ，而且通过方差分析数据发现差异极其显著。

其次，学生创新素养的各个维度均值都有上升，说明学生创新素养的各个方面都得到了提高，其中好奇心、问题意识、观察力、洞察力、批判精神、冒险精神、判断力、责任心、乐群性等方面差异极其显著，其他方面的差异显著。

课程实施取得的成绩 学校的机器人教育目前采取普及教育和精英教育双轮驱动的方式，即对所有的学生开展普适性的课堂机器人教学，同时选拔一部分成绩优异的学生组成社团开展兴趣走班教学。课程的实施取得了良好的效果，同时也取得了优异的成绩：

一是打造了宽敞明亮的机器人教室和一支专业的机器人师資队伍。

二是刘冕老师在全国第二届机器人优质课大赛上荣获二等奖。

三是在河南省第二届中小学生技术设计与创新成果评选小学组比赛中囊括前三名。

四是在多次河南省机器人大赛多人荣获一、二等奖。

五是学校的机器人校本课程先后接待了国务院教育督查组、北京教育科学研究院、河南省青少年科技活动中心、西觅亚机器人教育集团、开封市教育局、开封市教育科学研究所、开封市基础教育教学研究室、全国10多个省的兄弟学校等相关领导的教师的参观交流，并获得了好评。

通过几年来机器人校本课程的开发、实施、探索，形成了学校鲜明的科技教育特色，锻炼成长了教师队伍，对学生创新素养的培养起到了良好的效果，对于培养和提高学生的信息素养、综合能力、创新素养具有重大的意义。在不久的将来，机器人课程将成为其他课程无法替代的培养和提高学生创新能力、综合素质的优秀平台。

（作者单位：河南省开封市第二师范附属小学）