机器人教学在小学信息技术课堂中的开展策略探究

摘要：随着智能时代的到来，机器人教育也受到了前所未有的重视。本文从机器人学习兴趣的激发、机器人教学由浅入深，逐步放手的教学原则，课堂探究学习支架的提供、机器人课堂竞赛的组织以及机器人课堂教学的评价等五个方面探讨机器人课堂教学的开展。

关键词：小学信息技术;机器人教学

机器人教学对于培养学生的创新、动手能力以及问题解决能力有着显著的意义。因此，机器人教学在中小学校园中开展得如火如荼。机器人教学作为小学信息技术教学的重要组成部分。机器人进信息技术课堂成为新的教学研究热点。

一、 激发兴趣，动力持久

兴趣是推动学习最有效的内驱力。有了兴趣的驱动，再枯燥的学习都会变得轻松。在机器人教学过程中，笔者发现学生在开始时兴趣都很足，但随着教学的深入，学生的兴趣也逐步降低，严重影响了教学效果。一方面，学生在开始时对机器人非常好奇，认为机器人非常高大上，新鲜期过后学习热情就减少了。在机器人搭建教学中，大部分学生都非常积极。但是到了编程阶段，学生的学习热情开始锐减。另一方面，机器人运行受到多方面的影响，有的因素是小学生发现不了的。学生在一次又一次的失败中容易产生挫败感，进而失去學习兴趣。比如，灭火机器人上的红外传感器受光线影响非常大，同样的程序有时能成功运行，有时候却达不到预期效果，让学生非常迷茫，甚至很恼火。有些意志不坚定的学生会放弃机器人学习。持续地激发学生学习兴趣是机器人教师必须要做的工作，也是机器人教育成功的关键。首先，教师要创设有趣的教学情境。很多小学生对机器人的认识都来自电视或者电影，但是教学中的机器人看起来却更像玩具小车，和“人”根本不沾边，学生难免会失望。教师可以将学生引入有趣的教学情境，让学生沉浸其中。比如，笔者在进行《机器人行走》教学时，笔者先在白色地板上贴出一个黑色的圈，让机器人在圈里一直来来回回地走，却怎么也走不出黑色的圈，只要机器人碰到黑圈，就会退回来。接着创设了这样的情景：孙悟空用金箍棒画了个圈，把妖精禁锢在圈中，以免妖精出来伤害师傅。笔者利用学生喜欢的《西游记》故事成功调动了学生的积极性。其次，利用简单有趣的比喻揭开机器人神秘的面纱。在机器人制作的第一课，教师往往要给学生讲解机器人的构造和原理。但是对于小学生来说，传感器、主控制、伺服电机等概念太高深，很难理解。笔者便把光传感器比作人的眼睛、声音传感器比作人的耳朵、主控器比作人的大脑，伺服马达比作人的四肢。通过简单有趣的比喻，学生不仅掌握了机器人各部件的功能，还了解了其工作原理，对于提高学生的机器人调试能力有着积极的意义。培养学生的兴趣不能光靠学生对机器人的新鲜感，还要教师通过科学合理的手段激发学习热情。

二、 由浅入深，逐步放手

教学要由浅入深，很多教师都认同的道理，但是实际操作起来却是另一回事。机器人制作对于小学生来说有一定的难度。目前很多学校都是为了比赛才进行机器人教学。然而比赛项目比较复杂，具有很强的综合性和系统性，对于小学生来说是不小的挑战。为了提高效率，很多教师就直接做比赛项目。小学生在一次次挫败中失去了学习的热情。对于小学机器人教学，教师需要由浅入深，逐步深入。比如，在上《机器人寻光》时，笔者在指导学生做“灭火机器人”时，先让学生制作一个能动的小车。学生在教师的演示下，一步步搭建小车，再编写最简单的程序，下载到主控器进行调试。通过一系列简单的搭建、编程就能拥有一台自己的机器人。然后，教师又指导学生制作“趋火机器人”。教师在机器人前端安装了两个光感用来寻找火源。最后教师抛出问题：机器人找到火源后，怎样灭火呢？学生改装“趋火机器人”，有的加风扇把火吹灭，有的加机械臂直接把火盖灭。机器人教学不仅要遵循由浅入深的原则，还要求教师不能包办，学会放手让学生自己做。笔者在进行机器人教学时，先是直接演示，让学生跟着教师一步步搭建，或者让学生看搭建说明书搭建机器人，然后让学生动手改装机器人，最后要求学生直接根据需求设计机器人。在机器人课堂上，教师由浅入深，逐步引导学生掌握机器人设计技巧，放手让学生自己探究，拥有一台凝聚自身辛劳与智慧的机器人，从而促进学生创新思维、综合分析能力和动手能力的发展。

三、 教学支架，助力探究

探究式教学是让学生主动参与到学习中，通过亲身探究、体验，得出事物本质原理，并内化到认知结构中，有助于提高学生的创新能力和问题解决能力。教师在教会学生原理和方法后，只需要提出要求，学生利用已有的知识设计调试机器人，在经过一轮又一轮的调试之后，终于得到理想的效果。在探究教学中教师由传统的知识传授者变成学习的服务提供者。首先，教师要为学生解答难题。受到知识能力限制，小学生的探究能力和问题解决能力都很弱，教师要及时帮助学生解决问题。比如，学生在做“趋火机器人”时，有的小组选用红外传感器，结果机器人到处乱跑。经过一轮又一轮的调试，还是失败了。这时教师让学生把红外传感器换成灰度传感器，再测光值取临界值，最终使得机器人能够成功找到火源。其次，教师要为学生提供探究支架，助力探究活动。教学微视频一般是针对教学知识点而展开的教学视频，其短小精悍，目的性强受到了广大教师的喜爱。在进行机器人教学时，笔者常常录教学微视频帮助学生探究。在上《机器人平台》时，笔者针对“紫光机器人”平台的使用录了很多视频，详细讲解了各种传感器、马达、串口、系统的设置，深入分析了执行模块、流程控制模块，使得学生通过视频学习能够进行简单的机器人编程。教师把微视频传到主机ftp中，供有需要的学生下载。探究支架是小学生探究学习必不可少的支持。教师要善于分析学生特点和教学内容，制作符合小学生认知规律的教学支持，让学生的探究活动顺利开展。

四、 竞赛教学，推动学习

竞赛式通过竞赛激发学生的学习热情，让学生在竞赛中体验成功的快乐，总结失败的教训，是机器人教师常用的教学方法。机器人课堂中采用竞赛式教学需要注意五点。第一，合理分组。机器人课堂中竞赛式教学往往是以小组为单位。小学生虽然年龄小，但是具有极强的集体荣誉感，都愿意为了团队荣誉努力专研。据笔者多年教学经验，女生的动手能力普遍较低，但是她们具有很强的逻辑思维能力和细致入微的观察能力。男生动手能力较强，机器人搭建能力强。所以，在分组的时候教师要注意组内的男女生比例。教师还要将搭建能力强的和编程能力强的学生进行合理分配。此外，教师还要选出有责任、有热情、有组织能力的学生当组长，带领小组设计机器人，完成比赛任务。第二，针对项目指定比赛规则。笔者在进行《机器人循迹》教学时，先是制作了机器人运行地图，规定机器人的运行轨迹，制定积分规则等。学生会根据教师制定的比赛规则设计机器人。第三，营造比赛氛围，打造竞赛文化。浓厚的比赛氛围不仅能够给学生带来仪式感，还能充分地调动比赛积极性。在学期结束时教师组织了“超级机器人轨迹赛”。教师不仅组织学生布置场地，还在班级征集比赛口号。最终确定了“机器的角逐，智慧的较量”作为本次比赛的口号。比赛当天，教师借来摄像机，在家长群里全程直播比赛过程。第四，引导学生总结。相对于学科竞赛，机器人竞赛充满着不确定性。正是因为不确定性才让机器人比赛更具挑战性和吸引力。机器人比赛过程中常会出现突发情况考验着学生的应变能力和问题解决能力。在比赛结束后，教师应该引导学生总结比赛过程，为以后的机器人学习积累宝贵的经验。第五，表扬先进，鼓励后进。比赛结束后，教师不仅要奖励胜利组，还要鼓励任务失败的小组，引导学生正确面对比赛的成败。在本次比赛中，除了设置前三名，还专门设置了“竞赛风尚奖”，用来奖励那些在机器人比赛中不放弃、不言败的学生。学生在机器人比赛过程中不仅要制作调试机器人，还要克服比赛过程中产生的紧张、焦虑的心情，克服团队合作中存在的障碍，提高小组合作效率，对学生未来发展都十分有利。

五、 综合评价，促进创新

传统的教学评价都是通过书面考试进行的。书面考试容易量化，易于操作是教学评价常用的手段。但是机器人学科主要考察学生的动手实践能力，不再适合书面考试。机器人教学评价必须是多维立体全面的评价，是对传统教学评价的创新。首先，机器人学习评价是多维立体的综合性评价。机器人教学评价包括自我评价、小组评价、组间评价和教师评价。受年龄和认知能力的限制，小学生评价能力有限。教师需要设计简单明了的评价量表，便于学生做出正确的评价。机器人制作不仅注重结果，更注重学习过程。学生的学习态度、合作能力以及解决问题的效率都是评价的重要指标。其次，机器人学习评价更注重团队成绩，让学生认识到团队合作的重要性。小组机器人能够出色地完成任务是所有小组成员的努力。最后，合理利用信息技术提高教学评价的科学性。教师可以拍下机器人运行视频作为教学评价反思的依据。笔者在进行《机器人巡线》教学评价时，首先制定了“机器人制作个人评价量表”“小组机器人评价量表”，分别针对探究学习的过程和结果进行评价。教师邀请组长作为小组代表上台讲解机器人设计的亮点。小组成员在台下接受其他小组的提问。教师引导学生观看比赛视频，分析每个小组机器人运行时存在的问题，并针对问题提出改进意见。教学评价不是简单的价值判断，更是教学反思的依据。

六、 结语

随着人工智能技术的普及，机器人逐步走进人们的视野。机器人教学也成了信息技术课程的重要组成部分。目前，机器人教学刚刚兴起，需要广大一线教师不断探究，寻找适合学情、校情的教学方法，推动机器人教育的发展。

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作者简介：

李辉，江苏省南京市，南京市溧水区实验小学。