浅析在中小学阶段开展创客机器人课程

摘要：创客教育作为创新型人才培养的新型教学模式，得到了越来越多教育工作者的关注。机器人教育承担着培养中小学生创新实践能力的重任，也是创客教育实践的课程基础。机器人教学的现状与存在的问题，将创客教育与机器人教育相融合，基于学习流程，构建出集“知识学习过程”、“模仿过程”、“创造过程”、“分享过程”于一体的教学模式，通过在课堂上实施案例，提现了基于该教学模式的创客机器人教学设计方法。

关键词：创客教育 创客机器人 课堂信息化 合作学习

现阶段的机器人创客教育是创客文化与机器人教学的融合，以学生兴趣为基础，以任务驱动、布置项目的方式，使用先进的教学工具，交流分享，培养在不同学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种比较全面的素质教育。我们实现的目标是开展创客课程机器人，培养小学生的创新意识，提高小学生的动手能力和学习兴趣。理论与实践相结合，不再是单一的学习方式，通过这样的学习方式可以让学生有效地学习到多个领域的不同的知识。

一、机器人创客教育在我们的教育教学中有下列几个方面的作用

（一）让学生了解智能机器人的发展和应用，初步了解机器人的概念和工作方式，为进一步学习制作简单的机器人作品打下基础。

（二）让学生尽可能多的了解机器人各个传感器的功能，学习简单的机器人控制程序编程，提高学生分析问题和解决问题的能力。

（三）参加各种有关机器人制作的比赛，通过完成任务使学生在搭建机器人和编制程序的过程中培养学生的创新精神、创造精神和实践能力。

（四）有目的的培养学生的科学探究意识，充分体现出学生的主体地位和老师的主导作用。

具体途径：理论学习，掌握机器人模块的基础知识。观看案例视频，熟悉机器人在教育教学中发挥的作用。创新技能培养案例制作，通过边学边摸索，上机操作，逐步完善案例。提高审美观，进一步优化实例制作，达到更好的效果。

1.固定搭建——主体形状、造型创意（自由创意）

2.运动搭建——主体搭建中传感器的搭建及连接（以模仿为主）

3.互动搭建——编程

实施方法：

小学机器人学习是以研究小组自主探究，做研究报告的形式。

小学机器人教学分为五个步骤。

1.主题知识：机器人功能，主要配件介绍，主键原理、应用等。

2.主体搭建：运动部件的连接。

3.创意搭建：基于主題的自由创意。

4.编程学习：顺序编程—判断编程—编程的组合。

5.设计修改：与3d打印技术相结合，不断完善作品。

开放的课堂是机器人创客教育的基本要素。教师应该首先向学生介绍机器人的基本相关知识，让学生了解实验室中工具的使用方法以及一些简单机器人的结构。然后由学生自行思考讨论、合作探究、制作作品。在学生遇到问题难以解答的时候，教师可以给予指导帮助，解决问题。

机器人创客教育的资源分享非常重要，教师在课堂中可以展示学生的作品，让其他学生借鉴作品中的优点，互相学习，互相促进，在课程快结束时教师做成果展示以及课堂总结。以小组的形式，各成员分工合作，各司其责加强学习的责任感和自信心。小组成员有能力强的，也有能力弱的。这样可以形成无形的“师徒”关系，孩子在这种氛围中自学能力和学习动力很好的激发出来。

观察思考的内容包括：根据题目找答案，自己设计题目找答案。研究的成果，组与组之间，各成员之间相互检查验证最后得出结论。

机器人创客教育课堂中使用的材料以能力风暴机器人和人形机器人为主。在课程开设的初期，主要采用能力风暴机器人。它拥有非常多的零部件，可供学生搭建成多种不同的结构，满足学生自主设计的基本要求。

二、设计与制作机器人，需要的硬件、软件资源比较多，具体有

图形化编程语言程序、开源硬件以及3D打印机为创客教育提供底层支持。

（一）开源硬件基础知识入门快，而且价格低。Arduino2.0的普及让开展创客教育的师生在很短的时间内开发出属于自己的产品。目前可以使用免费试用版的。

（二）3D打印机，功能强大，技术成熟。学生在创作过程中，有些小零件不好买到，利用3D打印机就能很快的解决。

（三）每名学生要配备一到两种开源硬件模块，如LED模块，多种用途的传感器、各种电阻等。为了能获得更好的教学效果，学校还可以为师生购买多功能示波器、信号发生器等器材。

（四）保证有足够的创作时间

采用课堂教学与虚拟课堂相结合的方法来解决长时间开放创客教室的问题。采用翻转课堂的形式，老师通过学习平台在网络上发布项目，并且把相关的学习资料和微课资料发布到相应项目栏目中。学生通过移动设备在家，在校进行对理论知识的自主学习。遇到问题可以在线咨询老师或者其他同学，或者带着问题回到创客课堂上与老师，同学们一起研究和探讨。

机器人创客教育，是一种启发式、创新式、灵活式的教育，不同于我们在正常的教室教育。它的教学内容还需要不断的完善和改进，让机器人组装和机器人调试更好的融合起来，取得良好的教学效果。因此，如果机器人创客教育能够在中小学中开展起来，可以拓宽学生的思维，提高学生的动手动脑能力，增加学生之间团结合作的意识，引导学生进入更广阔的创客、创造活动中来。

参考文献：

[1]孙学俭，于国辉，周文乔，等.对世界工业机器人发展特点的分析[J].机器人技术与应用，2002，（03）.

[2]王益，张剑平.美国机器人教育的特点及其启示[J].现代教育技术，2007，（11）.

[3]卢燕，赵晓声.中小学机器人教育的现状与对策[J].中小学信息技术教育，2011，（11）.

（作者：惠明超，枣庄师范学校附属小学，研究方向：信息技术教学。）