机器人教学校本课程体系的建构

张康英

一、引言

中小学信息技术教学基本上是利用计算机开展的。随着信息技术的迅速发展，人工智能大量涌现，新一代机器人被广泛应用于各行各业，包括教育行业。在这个大趋势下，2012年5月，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会正式发布了《基础教育信息技术课程标准（2012版）》。其中强调了在中小学开展机器人教学的意义。自此，各校纷纷开展相关实践活动和研究，但是如何在中小学阶段开设机器人常规课程，国内外都在根据本国情况进行积极探索。

二、机器人教学现状分析

随着全国各级各类机器人竞赛的开展，机器人相关教学活动也在中小学校得到大力支持。 笔者通过文献查阅并对自身所处的地域开展机器人教学情况进行综合分析，发现我国中小学开展机器人教学层次不一，在不同的地域，开展效果也不同。相比之下，城市比农村地区开展机器人教学更普遍，投入的资金更大，师资力量相对更充足，教学效果较明显。以下笔者从机器人教学的规模、课程体系、师资力量等方面进行详细分析。

（一）机器人教学规模小

根据文献查阅以及对本区域开展机器人教学情况的分析，目前，我国大部分学校开展了机器人教学，主要采取社团活动和竞赛两种形式，受益面比较小，引入常规教学的案例并不多。

1.以社团活动为载体开展机器人教学

自教育部将人工智能基础课程纳入中小学选修课程后，智能机器人慢慢进入中小学校教育。学校开始依托教材开展机器人教学，但开展机器人教学，除了软件外，还需要配套硬件设施。这需要耗费学校的大量资金，维护这些设备也是一笔不小的费用，学校很难在班级进行常态化教学。因此，以社团活动为载体开展机器人教学，在小学尤其兴盛，有兴趣的学生加入社团，信息技术或者科技老师担任指导老师进行教学，学生学习机器人的搭建和编程，在这一过程中培养其高阶思维能力。国内也有一些学者针对这些机器人社团课开展过相应的研究，例如，田木兰和秦键老师针对乐高机器人开展基于项目式学习的小学机器人教学实践研究，但这类研究并不多。

2.以竞赛为导向开展机器人教学

机器人竞赛是目前国内比较主流的比赛之一。科学技术协会、电教馆和各类机器人公司等，组织开展各级各类机器人竞赛，比如青少年机器人创新大赛、MAKEX比赛、VEX比赛、FLL比赛等等。这些竞赛都有相应的竞赛主题和竞赛规则，教师根据每年的竞赛主题和规则采购相应的器材和升级包，制定计划，对学生进行辅导。基于竞赛主题进行机器人竞赛辅导，目的性强，代入感足，能培养学生的竞争意识。但是，这样的竞赛教学需要有相应的场地和器材，如果进入常规教学，学校耗材太大，所以一般以竞赛小组的形式展开较多。学校出于各种考虑，选择一些优秀的学生参加竞赛，这类机器人教学属于竞赛类机器人辅导。

（二）机器人教学课程体系不完整

《基础教育信息技术课程标准（2012）》对机器人入门这一模块的课程标准制定并不详细，因此，大部分学校目前都是依据本校的机器人社团或者竞赛项目开展相应的课程，教师根据每个公司提供的机器人器材说明书进行设计，缺乏完整的教学设计流程，也没有配套的学生教材，与常态化的信息技术课堂有很大的差异性。

（三）机器人教学师资力量不足

目前，大部分地区、大部分学校都配备了一至两种机器人器材，用于学校开设社团活动或者进行竞赛，硬件设备到位了，师资力量却不足。担任机器人教学的老师一般是信息技术老师或者科技老师，他们基本上是兼任这个任务，初期接触机器人项目，还没有经验，主要靠自学摸索。机器人老师既要上好本职课程，又要负责机器人教学，任务重，责任大。机器人课程涉及科学、技术、艺术、工程、数学等多门学科知识，对辅导老师的综合素质要求较高，因此，学校配套的师资力量不足，也影响学校机器人课程的常态化开展。

基于上述情况，笔者认为，机器人教学在中小学生中受欢迎程度非常高，因此，可以在小学常规课堂中，嵌入机器人教学，后期可以以竞赛项目为主题，开展项目式学习。这样，不仅会提高学生的参与度，更能带动学生的竞争意识，活跃课堂气氛，课堂教学效果较好。学校首先自编校本教材，老师根据校本教材进行教学设计，使之可以在教学时有理论依据，从而形成一套完整的机器人教学体系。

三、机器人教学校本课程体系的建构

机器人因其自身的受欢迎性以及国家对人工智能的重视性，使其在中小学校颇受支持。将机器人教学引入常规信息技术课堂，对学生理解人工智能具有重要意义。笔者通过查阅相关文献，并结合自己这一两年的机器人社团教学及竞赛辅导项目经验，构建了小学机器人校本课堂体系结构。整个结构包括前期准备、日常教学、以竞赛为主题的项目化教学、成果展示四个部分（如图1所示）。位于底层的是前期准备工作，它是校本课堂开始的基础，只有做好前期准备工作，才能开展教学。第二层是日常教学，日常教学是校本课堂的核心，也是学生的实践活动。第三层是在第二层的基础上引入的以竞赛为主题的项目化学习，学生通过这个层次的学习，可以增强核心竞争力。最顶层是成果展示环节，它是对整个课程体系的一个总结、升华，优胜者可以代表学校参加竞赛，获得荣誉。

基于小学机器人教学校本课堂体系建构图，笔者细化了这四个环节。具体如图2所示。

前期准备阶段是整个校本课堂的基础。笔者根据中小学信息技术课程标准中提出的学科素养确定课程教学大纲，制定教学计划，利用scratch软件编写学生教材，准备教学器材和教学环境，便于开展日常教学活动。教学环境即为机器人教室，包括计算机、机器人器材，学生两两组合，完成学习任务。

常规教学阶段，教师根据课程教学大纲设计教学流程，教学方法可以是任务驱动法、讲授法、演示法等相结合的方法方式进行授课。教师根据教材确定上课内容，讲授相关的重难点知识。学生小组通过完成任务达到理解重难点的目的。经过一段时间的学习，学生基本上掌握了机器人的各种知识，日常教学目标达到。

第三阶段是以竞赛为主题的项目化教学，此阶段是第二阶段的延伸。在学生掌握基础的机器人知识后，以竞赛项目为主题，开展主体化教学，学生需灵活、综合运用所学知识完成竞赛项目。通过项目化的学习，能够整合所学知识点，提高学生的高阶思维能力。

第四阶段为成果展示，是整个课程体系的升华。它的效果反映了学校对整个机器人教学校本课堂的实施情况。可以展现小组合作成果，或者展现竞赛获奖情况。这样，优秀的学生可以代表学校参加各级各类竞赛，其他学生可以通过小组合作的形式对自己进行评价。成果展示活动，学生可以根据自己的学习情况，自由设计主题，制定方案，明确分工，完成主题，展示作品。竞赛成果展示，学生可以陈列自己的比赛成绩，或者准备好机器人相关器材以及活动场地，在活动当天演示给所有观众观看。

四、建议与反思

利用机器人打造小学校本课堂，对学生来说具有重要意义，对学校来说，也是一个特色课堂。

（一）有利于提高信息技术课堂教学效率

不同于传统的信息技术课程，小学机器人教学校本课堂是一个注重操作、实践、可视化的教学，以机器人硬件为载体，硬件与软件结合，让学生在做中学，充分感受信息技术的魅力。设计的程序、搭建的结构一旦有问题，能立马反馈给学生，学生及时接收到反馈信息，做出改进，这样更能锻炼学生分析问题、解决问题的能力。

（二）学生对自我的评价更客观

在整个教学过程中，学生可以通过机器人发现自己的优缺点，并有意识地发挥自己的优点，弥补自己的缺点，教师也可以更加有针对性地对学生进行辅导。

（三）可以鍛炼学生的抗挫折能力，培养学生的竞争意识

打造小学机器人校本课程体系，开展常规化的机器人课堂教学，可以充分发挥学生的动手动脑能力。学生在完成平常任务或者竞赛项目中，寻找成就感，锻炼自己的抗挫折能力。通过竞赛项目的有意识锻炼，培养学生的合作和竞争意识，促进他们的身心健康。