中小學智能機器人常態化教學模式的初探

鄭潔純

智能機器人常規教學以點牽線，以線帶面，既保證了面上全體學生機器人知識的普及，又保證了愛好機器人學生的創新與實踐能力的提高，對學生進行分層教學，使全體學生的信息素養得到不同層次的提高，逐步推動本校智能機器人教學步入一個常態化的軌道。

一、理論依據

心理學家、教育家布盧姆主張“給學生足夠的學習時間，同時使他們獲得科學的學習方法，通過他們自己的刻苦努力，應該都可以掌握學習內容”，“不同的學生需要用不同的方法去教，不同的學生對不同的教學內容能持久地保持注意力”。根據這一理論的啟示，把智能機器人作為信息技術學科的教學內容之一，溶入到信息技術課堂的教學中，將機器人的基本知識對全體學生進行普及，全面提升全體學生的信息素養，在興趣小組中挑選出綜合能力強的學生參加競賽活動，讓學生的心智經歷一個質的錘煉，達到分層教學的目的。

二、開展形式

“面”：以課堂教學活動為面，系統化地普及智能機器人的知識，提升全體學生的信息素養

課堂教學可以在初一年級全面鋪開，主要是為學生普及機器人知識，通過教師的情景引導、任務驅動等教學方法，讓學生體驗機器人工作過程，通過動手組裝簡單的機器人，培養學生動手操作能力，學習簡單的編程語言，培養學生的學習程序設計的興趣。每周1個課時，每學期至少安排9-10個課時，整個初一學年就有18-20個課時。

根據《國家九年義務教育課程綜合實踐活動指導綱要》的要求，總體的教學目標如下：

1.了解現代機器人的發展趨勢，了解簡易機器人的基本構造；了解機器人領域的發展前沿，分析我國在機器人領域存在的差距，樹立責任感。

2.學會根據生活和學習中的實際需要，設計、動手制作或組裝簡單的實物機器人，會將編制好的控制程序（使用流程圖方式）導出到實物機器人，運行機器人并對機器人及其控制程序做出必要的調試和修改，或使用簡單易學的程序語言（如LOGO）編制簡單的程序控制機器人做出簡單動作或解決簡單問題。

3.在制作和操縱簡單機器人的基礎上，探究機器人的機械裝置、電子裝置，了解計算機程序控制機器人做出各種動作的簡單流程，體驗機器人對信息技術多個門類的綜合運用。

根據教學目標及教學硬件的實際情況，具體教學內容安排可參見表1。

“線”：以興趣小組活動為“線”，滿足不同學習層次學生的需求，拓展學生的知識的應用能力。

在每周六上午開展第二課堂興趣小組活動，成員主要由對愛好機器人學習的學生自主報名，以及教師在上課過程中發現的綜合能力較強的學生組成，人數控制在30人左右。開展方式以綜合活動任務為主，通過模擬競賽進行。具體活動內容可以為：設計制作走迷宮的機器人，會滅火的機器人，會排障探險的機器人，機器人足球賽，機器人藍球賽等。學生以2至4人為小組，合作完成綜合活動任務。第二課堂的活動，學生是絕對的主體，無論是機器人的設計搭建、算法的確定、程序的編寫、機器人的調試，都要以學生為主，教師只需輔以適當指導。在活動中，學生會不斷地經歷對任務的分析、對機器人結構的規劃、搭建、設計算法編程、調試改裝機器人等過程，從而提高自身的動手能力、思維能力、協作能力。經歷探索、克服困難的過程，增強自信心。

“點”：以競賽項目參與為點，讓學生的心智經歷質的錘煉，突破帶動智能機器人常規教學。

教師要針對具體的競賽項目，對其規則進行具體的研究分析、制定備賽計劃、及做好硬件準備。在第二課堂活動中選拔出適合的參賽學生。依據競賽目標，對學生進行有針對性的強度訓練。學生在經歷訓練到比賽的過程中，除了綜合能力得到提高，心智、毅力也得到磨練。

以綜合技能項目為例，根據比賽的要求，學生要在150分鐘內，在比賽現場自行拼裝機器人、編制機器人運行程序、調試和操作機器人。而且競賽場地的路線、任務內容及數量都是在賽前才公布。這就要求選拔的參賽隊員，不但編程能力要扎實，還要有較強動手組裝能力及臨場應變能力。訓練計劃也可以分成如下幾個環節：①機器人的組裝，各個拼裝板塊引導線走法訓練；②單項任務完成策略訓練，包括不同情況下算法的確定、程序的編寫及調試；③ 90分鐘內機器人的組裝，單個場地隨機路線全部任務限定調試次數的訓練；④150分鐘內機器人組裝，三個場地隨機路線隨機任務量訓練；⑤速度、強度提升訓練。在訓練的過程中，要及時鼓勵學生根據訓練的實際情況，自己的想法，去有效地改裝機器人……經過比賽，學生們不僅完成自己的比賽機器人，也提升了對科技和利用科技來積極影響周圍世界的認識。

三、教學評價

教師不僅要對學生的基礎知識進行評價，更重要的是要對學生的綜合能力等因素進行評價。評價還應著重關注在整個教學活動中，學生參與的態度、發現問題解決問題的能力和創造性，關注學生學習的過程和方法，與他人交流與合作的能力。同時要強調評價的激勵性，要能鼓勵學生積極探索，勇于創新。

以《會避障的機器人》一課為例，課堂教學的評價量化表可設計如表2。

在幾年的智能機器人教學的探索過程中，本校也經歷了“從競賽活動，到信息技術課堂；從為了競賽獲獎，到為了全體學生信息素養的提高；從發現現象、探索證實，到全面展開研究、初步成果的體現”的過程。

責任編輯 邱 麗