小学信息科技课堂中机器人教学的实施

陈永强

【摘 要】本文分析了小学信息科技课堂中机器人教学存在的问题，并探究了课堂中机器人教学的实施策略，有助于提升学生的信息科技素养。

【关键词】小学信息科技课堂 机器人教学 实施

小学信息科技课堂中的机器人教学是指利用机器人作为教学工具和资源，通过与学生的互动交流，培养他们解决问题的能力和创造性思维，促进他们的实践应用与对信息科技的学习和理解。在课堂教育教学过程中，学生通过与机器人的互动，学习编程、解决问题、合作交流等技能，提高信息科技素养和综合能力。

课堂中引入的机器人可以是车形机器人、机械臂机器人或人形机器人，具体选择需教师根据教学目标和内容进行。学生可自主设计和改进机器人的外观和功能，通过编写的指令，控制机器人完成特定的任务。在机器人的操作和编程过程中，教师可采用小组分工合作的方式，引导学生共同设计和编程机器人完成任务，从而促进学生之间的合作和交流，更好地理解和应用信息科技的原理和方法。

一、机器人教学实施存在的问题

1.设备成本高，维护和管理困难。

机器人设备价格较高，且需要定期的维护和管理，包括硬件维护、软件更新等。这些需要投入额外的人力和资金。

2.学生适应困难。

学生对机器人技术和原理的理解可能有困难，无法理解机器人的工作原理和编程逻辑，或是对机器人教学缺乏兴趣，对机器人技术和应用的认知程度较低，与同伴合作时无法有效地协同使用机器人进行项目活动。

3.教学时间受到限制。

小学的课程时间有限，可能无法充分安排机器人教学的时间，这导致教师在时间上的压力，无法充分展开机器人教学的内容。

二、课堂中机器人教学的实施方法探究

1.提供基础教学。

教师可以将机器人教学内容分解成多个步骤，逐步引导学生学习，先从基础的机器人操作开始，让学生熟悉机器人的控制和运行，然后逐步介绍编程的概念和操作，帮助学生掌握编程的基本原理和技巧。教师还可以展示机器人的操作和编程过程，通过实际演示，让学生了解机器人的工作原理和操作步骤，帮助他们更好地理解和掌握相关知识和技能。

例如，《仿真机器人避障》的教学目标是帮助学生通过模拟真实环境来学习和理解避障算法和原理，使用机器人仿真软件正确编写“机器人避障”的程序，让机器人在设置障碍物环境中能自由地行走。教师可以提供基础教学，帮助学生逐步掌握机器人的操作和编程技能，增强他们的学习兴趣和自信心，并在虚拟环境中实践，熟悉和掌握避障机器人的各种传感器，理解和学习避障算法的设计和优化，更好地掌握避障技术，培养他们的合作能力和解决问题的能力，促进学生的全面发展。

2.引导学生实践。

教师可为学生提供实践所需的机器人和编程设备，以及相关的学习资源和资料，为学生制订具体实践计划，设计具体的项目任务，明确实践活动的目标、步骤和时间安排，从简单到复杂，让他们可以使用这些资源按照计划进行实践操作和编程练习，逐步完成任务。在实践过程中，教师应提供必要的指导和支持，帮助学生解决实践中遇到的问题和困难，实践结束后，鼓励他们进行反思和总结，回顾实践过程中的经验和教训，总结所学的知识和技能。

例如，在编程控制机器人小车的教学过程中，教师可以引导学生通过编程控制机器人小车实现不同的动作和移动。教师向学生介绍机器人小车的基本结构和功能，让学生了解机器人小车的组成和工作原理，同时向学生简单介绍编程的基本概念和原理，以及如何使用编程语言控制机器人小车的动作。而后，教师给学生设计一个项目任务，要求他们通过编程控制机器人小车完成一系列动作和移动，如前进、后退、左转、右转等。学生根据项目任务制订实践计划，明确实践活动的目标、步骤和时间安排，如第一步是学习编程语言的基本语法和命令，第二步是编写程序控制机器人小车的动作。学生按照实践计划进行实践操作，依次学习编程语言的基本语法和命令，并编写程序控制机器人小车的动作，实时观察和调试程序的运行结果，并调整程序中的命令和参数，以达到预期的效果。学生完成实践任务后，进行反思和总结，回顾实践过程中的经验和教训，总结所学的知识和技能，提出改进的建议。通过这个案例，学生可以培养实践能力、问题解决能力和创新能力。

3.激发学习兴趣。

教师可引入机器人教学的案例，讲述机器人在现实生活中的应用和创新，如扫地机器人，让学生看到并感受到机器人的魅力，从而激起他们的学习兴趣；还可以给学生提供实践操作的机会，让他们体验机器人的功能和乐趣，激发他们对机器人技术的兴趣；鼓励学生进行合作学习，组成小组共同完成机器人项目，通过合作学习，学生可以相互协作、交流和分享经验，增加学习的乐趣和动力。此外，教师可以提供多样化的教学资源，如视频教学、在线编程平臺等，让学生可以通过不同的方式学习机器人编程，满足不同学生的学习需求和兴趣；也可将课堂布置成一个机器人实验室，让学生在这个环境中学习和实践。这样的情境创设可以增加学生的参与感和学习兴趣。

4.鼓励创新思维。

教师可以设计开放性的机器人编程任务，让学生有自由发挥的空间，如给学生一个主题，让他们设计和编程一个能够完成相关任务的机器人。这样的任务可以激发学生的创新思维和解决问题的能力。在机器人教学中，教师可鼓励学生提出问题——为什么机器人不能做某些动作或完成某些任务。通过提出问题，学生可以思考和探索机器人的限制和可能性。此外，教师还可鼓励学生尝试新的想法和方法，并接受失败的可能性，通过尝试和失败，他们不断改进和调整创新思维。在此过程中，教师提供丰富的资源和参考案例，让学生了解和借鉴已有的创新思维和解决问题的方法，从中获得灵感和启发。最后，教师可鼓励学生展示和分享他们的创新思维和解决问题的方法，组织学生进行讨论和交流，让他们互相学习和启发。这样的分享和讨论可以促进学生的创新思维和合作能力的提升。

例如，在《制作土壤水量检测仪》一课的教学中，学生通过小组合作，选择合适的传感器和电子元件来构建检测系统，学会使用相关的软件和工具来编写程序和处理数据，可以从中学习到电子电路和传感器的基本原理和应用，从而培养他们的数据分析能力、实践能力、解决问题的能力，提升他们的创新意识、创新思维。

当然，在小学信息科技课堂中引入机器人教学，对教师的素质提出了新的要求。教师应加强培训，提升能力，可以利用互联网和在线资源，积极参加机器人教育的培训和学习，研究机器人教学的最新发展和案例，提升自己的专业知识和技能，同时通过不断学习和实践，提高自己的专业水平，以更好地将机器人教学应用于课堂实践中。

总而言之，小学信息科技课堂中机器人教学的实施是科技发展、教育改革、学科融合、兴趣引导和未来需求等多方面因素的共同作用。通过机器人教学，可以培养学生的创新思维和解决问题的能力，从而提高科技素养和综合应用能力。当然，课堂中的机器人教学实施方法还处于探索阶段，相信今后在教育工作者们的努力下，小学机器人教育教学可以蓬勃发展。

（作者单位：福建省龙岩市实验小学 责任编辑：苏少伟）

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本文系龙岩市教育局2022年度龙岩市教育信息技术研究课题“闽西革命老区机器人普及教育的实践探索”（立项批准号：岩教装KT2201）的研究成果。

参考文献

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