应对现阶段机器人普及性校本课程不足的策略

王志虎

摘 要：以河北省省内的调研为基础，分析现阶段机器人普及性校本课程的现状和不足，由此尝试性提出应对策略——集合跨校师资开发分级化机器人普及性校本课程，并借助互联网，实现针对课程的跨区域在线教研，以指导接下来的工作实践。

关键词：机器人；课程开发；普及性校本课程；跨区域；分级化

中图分类号：G632    文献标识码：A    文章编号：1009-010X（2022）29-0057-04

近几年，机器人实验室、创客空间在河北省各中小学纷纷落成，同时省市县三级各类机器人竞赛开展得也如火如荼，由此可见，社会、家庭、师生对机器人教育的关注度越来越高，机器人教学装备的配置与普及也受到了很大的重视。

机器人教育可以说是近十年来教育界悄然兴起的一个“现象级”重要分支。但机器人教育不是少数学生的福利，而应服务于大多数学生，所以机器人教育普及性校本课程的研发、开设和教研都是非常有意义的。根据对河北省各地几十所学校的走访、调研，并与来自全省各地的几百名辅导教师进行深入交流，以及多年组织省级竞赛的经历，从全省现阶段机器人课程的开设情况来看，我们能够切实感受到全省的机器人教育尤其是普及性教育仍存在着一些问题与不足，其总结起来可归纳为“两多三少”。下面就这些问题与不足笔者进行深入剖析，并提出应对策略，以期能指导当前与下一阶段的工作实践。

一、现阶段机器人普及性校本课程的不足

第一个“多”：多数学校在开展机器人教学时是以竞赛为核心的。在过去的十多年里，各级各类机器人竞赛从无到有、从弱到强，参与人数逐年递增，规模越来越大，社会影响力也不断提升。以场地任务类比赛为例，选手搭建的机器人要在场地内完成一系列任务，然后以完成任务的数量、难度和所用时间作为考核指标来计分，最终以分数排名。这一类比赛一般需要配备一张“场地图”和配套的“场地任务模型”，因此很多学校在教学中直接借用了这些比赛场地，并利用比赛规则和比赛任务说明，围绕某个具体的场地和赛项开展课堂教学，即将课程与备赛合二为一，这种授课方式的课程设计成本较低，出成绩快。

但这种以竞赛项目为核心的教学方式存在两个缺陷：第一，不适合大班教学。一套“场地图”最多可以容纳5名学生，如果再增加使用者，就会相互影响，所以不适合普及性教学。第二，获取的知识过于片面，目标单一。竞赛项目只能考核参赛选手某一方面或某一领域的知识，比如有些学生从始至终一直在制作“车型机器人”。

第二个“多”：多数机器人课程采用社团活动的形式。全省各地的机器人课程多以社团活动的形式开展，具体的组织方式各异，效果良莠不齐。从时间上看，有利用大课间的，有利用午休时间的，也有利用放学时间的。从形式上看，有完全放开自由活动的，有以比赛场地为核心准备比赛的，有利用学习资料和教具进行自主探究的，也有教师进行定期或不定期指导的。

社团活动这种形式，自由度高，比较适合机器人活动的开展，有利于培养学生的自主探究能力和创新能力。但如果管理不到位，也会存在一些问题和乱象，比如第一，各种五金工具、电器设备潜藏着安全隐患；第二，未加管理的上网设备可能会成为部分学生的消遣工具；第三，学生活动虽场面热闹，但缺乏系统学习。所以，社团活动虽是好的，但对于机器人普及性教育，其还不能替代课堂教学。

第一个“少”：很少开设普及性课程。课程建设是推动创客教育的必经之路。通过走访调研，我们发现大多数学校是以类似“兴趣小组”的形式在组织相关活动的，这种小组覆盖的人数很有限，参与的学生数量多则几十人，少则几个人。从调研结果看，很少有学校开设普及性（覆盖人数多）机器人课程，其原因是多方面的，除了财力以外，一个很重要的原因就是没有可以直接使用的适合本校的成套课程。

第二个“少”：很少有配套的机器人普及性校本课程体系。经调研发现，长期以来，在开设机器人课程的学校中，只有很少一部分教师在教学中使用成系列的课件、教材等，即教学资料多零散、随意、不易重复使用。造成这种现象的原因有三：第一，技术资料虽容易得到，但可以直接应用于课堂教学的却很少；第二，网络上的一些课程，或收费，或不全，或设有限制，或不适应学情而无法落地，当然也有付费后仍不理想的；第三，由教师单独开发系统性课程难度过大。所以有部分教师表示，很乐意参与到统一组织的课程开发团队中。

第三个“少”：缺乏开设机器人普及性课程的师资力量。

机器人教师来自各个学科，因此其专业化成长一般靠自学。同时其作为一个小群体，既没有学科标准指导，又缺乏有组织的教研活动，这在客观上抑制了其师资力量的成长和壮大。

二、在实践中探索应对策略

上文分析的“两多三少”现象，从本质上反映了河北省机器人普及性课程存在的问题与不足。为了推进河北省在机器人普及性课程上的发展，下面笔者以课堂开发为主线，有针对性地提出了一套应对策略。

通过对一线机器人教师进行走访、调研，得知很多教师对开设机器人普及性校本课程很感兴趣，并有意向参与到课程开发团队中。对此河北省教育技术中心因势利导，很快成立了实验性机器人普及性校本课程研发团队，并在几次教研之后，确定了用“三阶段、一实践”的方式开展课程开发工作。

在本次课程开发中，特别强调“沟通”的重要性，因为课程开发组来自省内的不同地市，跨区域过高的沟通成本，再加上低效率的沟通方式会导致项目拖延，甚至无法完成，所以团队很早就意识到“有效沟通”是促成“分工合作”成功的关键。课程开发组选择的沟通工具是钉钉。

这里所说的“三阶段”是指在互联网有效沟通的支持下进行课程开发的三个主要阶段。其最终目标是设计出一套相对完整的课程，包括课件和简易教材，同时课程中的每一个章节都要样式统一，以确保质量。

普及性課程初步成形之后，将进入推广阶段。课堂实践是检验课程开发效果的最佳手段，在这个阶段我们将会邀请开发组以外的教师加入对课程的测试工作。

（一）收集与分解阶段

这一阶段耗时一个月。在这一阶段，全体人员被分为两组：查阅收集组、课程分解组。

查阅收集组首先要建立资料库共享文件夹，在文件夹中保存FTP服务器，并由查阅收集组的一位成员进行日常管理及备份工作。然后在库中进行简单分类，形成分类子文件夹。在初期一般将其分为5个子文件夹，并分别命名为：机械传动、电动机动力、编程与控制、车型机器人、场地任务。随后开始大量收集现有资料，并源源不断地将资料入库。因为课程开发组成员都是有5年以上机器人教学经验的教师，他们对资料的敏感度很高，所以在短时间内就能收集到100GB以上的资料。

于此同时，课程分解组开始对文件进行分类。他们将资料库中的分类子文件夹进一步分解为更多的子文件夹，然后再将已有资料分解放入这些新的子文件夹中。在此过程中我们通过一张列表，确定同一时间只有一名教师在分解某一文件夹中的内容。如此一段时间后，原有的5个子文件夹被分解为百余个新子文件夹，文件夹名称有齿轮垂直传动、铰链四杆机构、触碰传感器应用、利用光电传感器避障、单光巡线等。

这一阶段的沟通包括组内沟通与组间沟通两种形式。组内沟通主要是为了避免做过多的无用功，而组间沟通则一般发生在课程分解组对查阅收集组的提示中，比如要求后者停止对某类资料进行过度收集，再比如对新建类型进行说明等。在一个月内，仅各种视频会议就发起了十余次。

（二）确定课程样态

资料的收集可以一直进行下去，但没有必要。当分类子文件夹达到一百多个之后，收集与分解阶段结束。

在第一段结束之后，课程开发组通过视频会议进行一次在线教研，主要为了确定三件事情：一是确定删除或合并哪些分类文件夹；二是确定留下的文件夹是否有资料不足的情况，并确定由谁来补足；三是确定文件夹在知识逻辑中的排序。最后，留下45个文件夹，其中30个侧重“机械与电动”，15个侧重“程序控制”。

一周后，课程开发组进行第二次在线教研，这次教研会成果如下：

1.将课程分为两大部分，分别是“机器人机械学习”和“机器人图形化编程”。

2.将“机器人机械学习”划分为30个章节，“机器人图形化编程”划分为20个章节（在原有15个侧重程序控制分类文件夹的基础上加入了5个实训章节）。

3.将课程定位为“任务驱动式”而不是“功能驱动式”，这符合新课程的理念。即课程应该注重学生在学习过程中的创造、合作、探究与分享，并契合学生富有好奇心和创造力的天性。同时每一个章节还都要使用具体的任务来承载这一章节的知识分类。比如“摩擦力”这个知识，可以应用制作一辆在桌子边能够自动刹车的小车模型这一任务实例来承载，而这个任务实例同时还应用到了“重力”这个概念，即这个章节通过制作这辆自动刹车的小车来学习两种力，该章节可以命名为“悬崖勒马”。

4.将“机器人机械学习”30个章节的任务实例确定下来，章节命名如表1所示。

5.将“机器人图形化编程”20个章节的任务实例确定下来，章节命名如表2所示。

6.确定课程开发组使用的器材。器材的选择标准有三个：一是价格便宜；二是有代表性；三是结实耐用。“有代表性”的意思是虽然课程开发利用了一套器材，但课程并不依赖这套器材而存在，课程内容可以轻松应用于大多数器材。

（三）素材制作与课程包制作阶段

在这一阶段，全体人员被分为两组，分别是素材制作组、课程包制作组。在这一阶段启动前，课程开发组先进行一次在线教研，教研成果是进一步将课程提升为分级化课程。

通过前一阶段的调研，课程开发组一致认为，普及性课程应以分级化课程为佳。因为作为校本课程，其在进行课程设计时，不能确定最终使用的学段和年级，也不能确定使用这套课程的学校设置的课时数。所以如果能将课程设置为分级化课程，就能使课程具有一定的“自适应”能力，如此可以更好地服务于各学段和层次的学生。

首先，课程开发组将整个课程系统确定为两大级：机器人机械学习分级课程（30节）、机器人图形化编程分级课程（20节）。机器人机械学习分级课程的每一节可再分为三级内容，分别是基本任务、理论拓展、理论拓展练习，如此可适应小学和初中两个学段。机器人图形化编程分级课程也可再分为两级内容，分别是常规任务课系列、拓展活动课系列。其中常规任务课系列的每一节可再细分为两级内容，即基本任务、拓展学习任务。拓展活动课系列（实训章节）模拟了机器人比赛的场景，因此每一节可以对应若干课时。整个课程共50个章节，指导教师可依据学情与课程内容，分级自行设计课程进度与课时量。

在这个阶段，素材制作组主要负责制作各种素材，如拍摄照片、制作图表、拍摄视频、剪辑视频、制作程序（与截图）等。

课程包制作组将素材制作组提供的素材制作成课件PPT与教材。这个制作过程，具体可分为四个阶段：第一阶段，组员根据分工，熟练掌握相关章节中出现的知识与技能，以为下一步编写做好技术准备；第二阶段，由组长制作一节样张，然后经全组讨论确定最终的PPT模板，以及教材撰写体例；第三阶段，分头编写所属章节，并同步制作对应的课件包；第四阶段，统稿、修正、互相检查、定稿。

（四）课堂实践与反馈改版

与第三阶段同时进行的是课堂实践与反馈改版环节。课堂实践简单说就是试讲，作为检验新开发课程的手段，试讲可分为“内测”与“外测”两种形式。内测是指课程开发组内部的教师在自己的课堂上进行试讲，即试讲教师首先依据开发好的课程包进行教学设计，然后按教学设计上一节组内的在线公开课，下课后进行教学反思，由组内教师进行评课；外测则是邀请课程开发组以外的教师加入对课程的测试工作，并提供课程反馈。内测、外测取得的宝贵数据都将用于课程的改版与提升。

以上就是针对河北省机器人普及性校本课程存在的问题与不足提出并实施的“三阶段、一实践”策略，現在相关工作还在进行中，取得的初步成果证明方向是对的，成果是可推广的。下一步，课程开发组将继续按计划完成全部课程的开发，并实践、推广至更大的范围。