在虚拟机器人校本课程中培养中学生创新思维能力的策略探析

张尔皇

【摘要】在素质教育背景下，信息技术课程教学应当进一步强化对学生创新思维能力的培养。机器人相关内容既是信息技术课程的重要组成，也是广大初中学生十分感兴趣的部分，更对培养学生综合能力、创新能力、促进学生全面发展有着积极作用。不过受限于资金，部分农村学校只能建设虚拟机器人校本课程代替传统机器人教育。本文将简单介绍虚拟机器人校本课程，并就该校本课程中培养学生创新思维能力的策略展开探讨。

【关键词】虚拟机器人;校本课程;创新思维能力

《走进机器人世界》是初中信息技术课程的重要部分，而且机器人教育有助于信息技术教学中素质教育的实现，对培养学生学科核心素养及综合能力有着积极意义。但是机器人教育需要投入大量资金，因此，有必要通过推动虚拟机器人校本课程开发，以3D仿真虚拟机器人协调资金及教育需求之间的矛盾，有效培养培养学生创新思维能力。

一、虚拟机器人校本课程概述

（一）课程目标及设计

虚拟机器人校本课程指学校根据本校实际情况，利用3D机器人仿真软件构建虚拟机器人、虚拟环境，从而代替传统机器人教育，有效解决机器人教育需要投入大量资金的问题。该校本课程的建设与运行能够有效推动信息技术课程教学创新进步，更有助于学校机器人教育发展，强化学生操作实践能力与创新能力，促进学生全面发展。在构建虚拟机器人校本课程时，应当充分遵循主体性、民主性、创造性、系统性等原则，为学生创造更加宽松、和谐、规范而自由的机器人教育环境，让学生能够在自主探索信息技术与机器人相关内容的同时全面发展。

（二）课程建设

为了保障虚拟机器人校本课程的高质高效开发，学校应当组织成立相应的研究课题小组，建立机器人教室并完善相应管理制度，全面加强对参研人员的培训和管理。研究课题小组需要根据本校实际情况，尤其要考虑学校教育资源、师生特点以及信息技术教材中《走进机器人世界》相关内容，初步形成机器人教学校本教材，并基于该教材对相应的机器人课程课堂教学展开探究。为了保障校本课程实践教学水平，研究课题小组还需要积极参与各级各类机器人比赛。通过审核教材、优化课堂教学及吸收机器人比赛经验等，研究课题小组需要不断改进研究方案，最终进行总结，从而为校本课程建设及运行提供基础参考。在建设虚拟机器人校本课程的过程中，学校应当从硬件及软件两个层面加大信息技术投入力度，投入足够资金支持软、硬环境完善，主要包括电脑、活动场地、器材配件、工具、3D机器人仿真软件等。在编写校本课程教材时需要以信息技术课程的《走进机器人世界》为基础，通过改编、拓展等方式编写符合本校实际情况的校本教材，而且教材内容应当由浅入深地包含基础篇、实践篇与综合篇三部分。同时，学校还需要积极搭建机器人学习资源平台，整合网络资源，让师生能够通过该资源平台获得机器人相关资源、校本教材等教学辅助资源、专题资料文件等，同时师生也能通过该平台进行问卷调查、问题反馈等，从而为虚拟机器人校本课程的良好建设及运行提供重要支持。当然，学校还需要制定完善的虚拟机器人校本课程教学目标、内容、要求、评价体系等，指导校本课程正常运行开展。

二、在虚拟机器人校本课程中培养中学生创新思维能力的策略

（一）提高师资队伍综合素养

虚拟机器人校本课程的建设与开展，对教师综合素养提出的要求也水涨船高。一方面，教师不但需要具备良好信息技术专业知识，熟练掌握专业技能，还需要具有丰富的机器人实践经验，能够充分胜任机器人教育工作;另一方面，教师教育水平也需要足够高，具备科学、先进教育观念，能够结合虚拟机器人校本课程特点以及学生实际情况进行针对性教学，重点培养学生创新思维能力。当前教师团队整体综合素养偏低，无法完全胜任校本课程教学要求，这就需要学校加强教师考核与培训，按照校本课程教学要求对教师综合素养进行规范并制定指标，基于指标对教师进行考核及培训，全面提升教师综合素养，确保他们能够胜任虚拟机器人校本课程教学，并能在教学中有效培养学生创新思维能力。

（二）引导学生自主探索基础知识

基础知识是学生了解和学习机器人相关内容的关键，尤其是其中的编程语言部分，只有学生充分掌握了编程语言，虚拟机器人校本课程教学效率才能得到充分保障。在进行基础知识教学时，教师应当引导学生进行自主探索，让学生通过自主思考、研究与实践巩固基础，熟练掌握编程语言，强化逻辑思维能力及动手实践能力，同时激发学生创新意识。例如在教学与信息技术课程《初步认识机器人》相对应的《虚拟机器人初体验》相关内容时，教师展示了实体机器人并提出一系列问题，让学生带着问题观察机器人并了解机器人主体结构。在教师的“这个机器人包含哪些部件？能够直接放在RCU上？机器人需要几个马达？”等问题的指引下，学生通过自主观察逐渐掌握了机器人主体结构，并在观察及思考的过程中强化了自身创新思维能力。

（三）培养学生合作创新探索能力

在合作中学生更容易做到群策群力，互相启发，从而更加高效地展开学习，解决问题，更对培养学生创新思维能力有着积极作用。故而教师在虚拟机器人校本课程教学中应当积极开展合作教学，引导学生进行合作讨论与探索，让学生能够在互相合作与启发的过程中顺利掌握知识，同时学会如何合作以及如何将自身创新思维有效展示给他人。例如，在教学《让小车机器人动起来》相关内容时，教师利用3D仿真虚拟软件给学生提供实践环境，并将学生分为多个小组，让他们合作讨论及探索如何搭建机器人，有效培养学生合作创新探索能力。

（四）组织机器人专题应用活动

机器人专题应用活动不但能够进一步激发学生学习积极性，为学生提供实践机会，更能有效激发学生创新意识，让学生在专题指引及合作探索中不断创新与实践。教师应当以虚拟机器人校本教材中的专题应用活动为基础，结合学生兴趣爱好以及搭建、编程能力，组织相应的专题应用活动。例如，在《我的机器人会走路》相关内容的校本课程教学中，教师在教学伊始使用微课对本课教学重点进行简单分析，让学生明白设计的目的性、可行性与科学性，并将学生分为多个小组，鼓励各个小组自行讨论并设定机器人行走变成设计目标。然后教师组织学生围绕程序设计进行讨论与合作，通过调整左右轮速度的方式控制机器人行走速度及转向，完成相应的设计目标。

（五）以赛促学

虚拟机器人校本课程通常只是机器人教育的一部分，其受到课堂时间的限制，因此教师应当在校本课程之外指导学生学习机器人知识，而以赛促学正是其中的常见形式。初中学校应当积极与其他学校合作，在举办校内虚拟机器人比赛的同时选拔优秀学生参加省、市机器人竞赛，让学生在外界竞争压力下积极开动脑筋，创新想象与动手实践，争取在虚拟机器人比赛中取得优异成绩。

三、结束语

綜上可知，虚拟机器人校本课程是代替传统机器人教育，全面优化初中信息技术教学的有效方式。初中学校应当通过提高师资队伍综合素养，引导学生自主探索基础知识，培养学生合作创新探索能力，组织机器人专题应用活动，积极推动以赛促学等手段，在虚拟机器人校本课程中全面培养中学生创新思维能力。

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