中小学机器人课程的开发与实践探究

石淑晓 常利亚 王淑娟

摘 要：近年来，伴随着科技和技术的不断进步，机器人教学逐渐走入了中小学的课堂之中，机器人在中小学教学中的运用是教学模式的一大创新，同时也是国家进行机器人技术人才培养的一项重要举措。基于此，本文将就中小学机器人课程的开发与实践进行探究和讨论。

关键词：中小学教育;机器人;课程开发

当前，推进机器人教学在中小学教育中的普及已经成为了时代发展下的必然趋势，通过学习、利用机器人这一新型科技产物，可以更好地为国家培养相关的技术人才，除此之外，做好机器人教学的开发与研究还有利于促进我国教育事业的进一步发展。

一、课程性质

中小学阶段的机器人教育在很大程度上和大学阶段的机器人教育有所不同。这种不同具体表现在大学阶段的机器人教育被包含在了自动化以及人工智能等方面的专业课程之中。在大学阶段，机器人学被当做是一门设计内容广泛的学科，包括机器人学概况、运动学、动力学、数理基础、程序设计、高层规划、传感器等诸多内容[1]。而中小学阶段的机器人教育课程则是以智能技术为核心的，其外延通常涉及到机械制造、生物仿真以及电子通讯等技术。就信息技术而言，主要包含了程序设计以及传感技术等方面的内容。

二、课程目标

中小学阶段的机器人教育，是为了更好地培养学生们的创新精神，同时也是为了提升同学们的信息素养和实践能力。同时，以一种综合的、具有探究性和实践性的方式来培养学生们的逻辑思维。除此之外，在中小学阶段的机器人教育主要是为了培养学生们认识和学习机器人的兴趣，从而使其能够做到以机器人为载体来更好地学习各种信息技术以及通用技术的基本技能和相关知识，进而认识到技术的应用和发展对人类科技发展和日常生活的巨大影响作用。还要通过机器人教育来开阔学生们的视野，并且帮助其培养交流协作以及更好地处理和解决各种实际问题的能力。

三、教学对象

中小学阶段的机器人教育主要是针对对机器人的制作具有浓厚兴趣的小学四年级以上的学生和初中生。在实际教学环节中，由于处于不同的学习阶段，学生们的认知水平并不相同。因此，如果想要更好地开展中小学机器人教育，就必须正确把握不同阶段的学生的认知水平及发展规律。通常情况下，小学四年级开始，学生的认知发展已经达到了一定的高度，在这个阶段开设机器人的教育课程是合乎其认知水平的。除此之外，在教学对象方面，机器人教育并不是针对那些智力超乎同龄人的学生的，凡是对机器人有兴趣的学生，都可以参与进来，学校不应以学习成绩为限制条件。学习的成绩高低只会对学习速度的快慢和课程内容造成影响，但是并不会对学习这一行为的发生以及最终结果造成影响。

四、小学阶段的教学目标及教学内容

1.教学目标。关于小学阶段的机器人教育教学目标，首先，是让学生们了解机器人的相关应用，同时可以进行一些较为简单、容易上手的机器人组装，从而激发其学习机器人知识的兴趣。其次，是让学生们对机器人工作的一些基本原理有所了解，可以让同学们多了解一些机械传动的装置以及掌握一些常见的通讯方式、傳感器等方面的基础知识。同时还要让同学们掌握一些与机器人运动相关的知识，例如角度的分类及其测量等数学知识，通过这些知识的学习，还可以更好地拓展学生们的直觉思维以及形象思维。再次，还需要让同学们对一些图形化的编程语言有一定的掌握。可以让其学习并自行编写一些简单的算法，通过这些算法来指挥机器人的某些特定动作，进而培养学生们的逻辑思维能力。最后，学生们在对智能机器人的各种相关知识进行学习和实践的过程中，要不断加强与其他同学的相互合作，从而进一步提升学生们的协作能力和组织能力。

2.教学内容。小学阶段的机器人教学主要教学内容可以包括在信息技术课程之中，或者是包括在综合实践课程之中，通常情况下，需要30个学时左右，教学中需要包括组装模块、运动模块、传感器模块、声音传感器模块、触碰传感器模块、逻辑判断模块、角度传感器模块、蓝牙通讯模块、对象块模块，每个模块在3个学时左右[2]。

五、初中阶段的教学目标及教学内容

1.教学目标。关于中学阶段的机器人教育教学目标，首先，要让学生们了解现下机器人的发展状况以及其对人们日常工作的影响。其次，要让学生们对机械的传动装置以及一些比较常见的通讯方式和传感器有所掌握，并且理解其中涉及到的一系列的协同工作方法，进而对机器人的多机协同原理有一个初步的把握。再次，要让学生们做到综合运用机器人工作有关的各种物理学知识，例如，力学知识、杠杆原理、速度和距离等等。最后，要让学生们对Java、C++、C等一些较为常用的办成语言有一个初步的掌握，要使其学会编写一些简单的程序指令，此外，还要让学生们在以上一系列知识的学习和掌握过程中增强协作、配合能力、

2.教学内容。中学阶段的机器人教学主要教学内容同样可以包括在信息技术课程之中，或者是包括在综合实践课程之中，通常情况下，需要30个学时左右，教学中需要包括基础运动模块、超声波传感器模块、颜色传感器模块、屏幕显示模块、声音模块、文件读写模块、蓝牙通讯模块、高级运动模块、模式编程模块，每个模块在3个学时左右。

中小学机器人课程的开展是步入现代化社会的必然趋势，对机器人课程的开发与实践承载着我国中小学的信息教育的诸多重要价值，同时也是对学生信息素质进行综合培养和创新提升的良好途径。

参考文献：

[1]蒙庆华，蓝日海，戴海清.机器人教育校本课程开发探究[J].教学与管理，2019（15）：90-92.

[2]张爽. 创客教育视域下中小学机器人教学活动设计研究[D].江南大学，2017.

注：基金项目：本文系河南省教育科学“十三五”规划一般课题《中小学机器人课程开发与实践研究》（编号：〔2019〕-JKGHYB-1469）研究成果。