人工智能背景下小学机器人校本课程的开发研究

李洪涛

摘 要：在当今人工智能大力发展的背景下，机器人智能编程教育进入中小学课程教育已经成为大势所趋。《机器人快乐学》是开封市第二师范附属小学开发的一套基于乐高9898机器人套装的机器人校本课程，教学内容涵盖4～6年级，课题组通过近两年的开发实施，取得了预期的效果。

关键词：人工智能;机器人;校本课程

20世纪以来，伴随着人工智能的大热潮，机器人教育受到了全世界国家的重视。中国也在不断出台政策，推动机器人教育的发展和普及。2017年7月20日，国务院发布了《新一代人工智能发展规划》，规划中明确指出了人工智能已成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能科学，培育复合型人才，形成我国人工智能的人才高地。开封市第二师范附属小学自2013年开始开发实施机器人校本课程，随着机器人套装的升级换代，我校开发实施新一代机器人校本课程提上日程。我们成立了机器人校本课程开发实施课题小组，通过两年来的开发实施，取得了较好的效果。

一、编写实施了《机器人校本课程纲要》和《机器人科学》校本课程

两年来，课题组通过多次的研讨研究，编写完成了《二师附小机器人校本课程纲要》和《机器人科学》校本课程6本，并在学校四、五、六年级同时开课实施，学校新建专业机器人教室1个，配备9898教学机器人共32套，采用每周一课时进行教学。

二、通过机器人课程实施，探索出适合小学生的机器人教学和评价模式

通过一年多的机器人课程实施研究，我们探究出了适用于机器人教学的任务驱动教学模式，即：任务设计、任务分析、自主探究、反馈评价。

第一环节是任务设计。任务设计即根据机器人的特点设计相应的教学任务。任务的设计应注意学生知识和能力结构的层次连贯性、任务完成的难易度、指向性等。

第二环节为任务分析。任务分析是教学中的重要环节。每次教学时，任务都要被分解成软硬件设计、拼装及测试步骤，规划解决任务的步骤和软硬件设计，以方便学生更好地完成任务。

第三环节为自主探究。在自主探究的过程中，学生按照事先的规划进行机器人软硬件的拼装和编程，尝试完成任务，如果在任务完成过程中遇到問题，学生还要尝试找到问题的原因并解决遇到的问题。

第四环节是反馈评价。学生完成任务后，要对任务完成过程、效果做出反馈评价，让学生认识到自身的不足，调整自己的行为，改变学习策略，改进学习方法，主动参与达成任务，矫正不良的心理状态。

三、机器人校本课程实施有助于学生创新素养的培养

创新素养是指一个人平日里创新精神和创新能力的养成和修养，即学生在日常学习和生活中养成的创新意识、创新思维和创新能力。机器人课程的实施，可以发现机器人课程能有效提升学生创新素养的各个维度。

1.机器人课程有利于学生创新意识的培养

创新意识是创造的前提和关键。我们在机器人课程的实施过程中发现机器人的教学与制作过程，是锻炼学生意志、培养和增强学生创新意识的过程。在机器人教学中，学生必须自己亲手设计与制作机器人，自己决定在组装机器人的过程中需要用到哪些零部件。在计算机上设计相关程序，然后再不断地进行试验，不断修改相关参数，实现最优效果。在这个过程中，学生的创新意识得到了很好的锻炼和培养。

2.机器人课程有利于学生创新思维的培养

我们开发的机器人教育课程采用模块化设计，可以依据学生的创意设计搭建不同的作品，拥有无穷的创新设计。学生在机器人的设计、搭建、编程时，往往不止一种答案，孩子们在课堂上多角度思考问题，从不同角度设计机器人完成任务。往往在一节课上，孩子们可以搭建十余种不同外观的作品，抑可以用不同的方法完成任务，学生的创新思维能很好地得到发展。

3.机器人课程有利于学生创新能力的培养

在机器人课程的实施过程中，从机器人的设计从方案制定到具体实施，全部过程由学生独立完成，使学生的学习从被动转向主动，独立分析问题和解决问题，学生通过研究分析，可以用各种方式设计机器人，极大地发挥个人潜能。另外，在机器人课堂教学中，通过搭建可以很好地锻炼学生的动手能力，空间想象与再现能力等，通过机器人大脑程序的编制，可以提高学生的抽象思维能力、逻辑思维能力和分析解决问题的能力，培养了学生的创新能力，提升了学生的创新素质水平。

通过本课题的研究和机器人课程在小学四、五、六年级的教学实施，为机器人进课堂提供了可借鉴的案例和经验。本课题研究证明，机器人课程在学生创新素养的培养中起到了十分重要的作用，通过机器人课程的开发实施，学生的创新素养水平有了显著提升。机器人教育对于培养和提高学生的信息素养、综合能力、创新素养具有较好的效果，本课题的研究成果具有良好的推广应用前景和价值。

参考文献：

[1]董得手.创新教研 激活机制：浅谈“机器人教学”进中小学课堂的实践与研究[J].研究探索，2010（5）.

[2]郭恒武.以校本课程智能机器人为载体提高学生的创新能力[J].学周刊，2014（2）.

[3]吕立杰，袁秋红.校本课程开发中的课程组织逻辑.教育研究[J].教育研究，2014（9）.