機器人走入信息技術(shù)課堂的可行性研究

【摘 要】中小學(xué)機器人集成了眾多領(lǐng)域的先進科學(xué)與技術(shù)知識。該課程的開設(shè)，可以使那些將來立志投身通信、微電子、計算機領(lǐng)域的學(xué)生打下一些基礎(chǔ)，還可以培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦相結(jié)合的創(chuàng)新能力，這是適應(yīng)新課程改革的需要，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的素質(zhì)教育要求。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)素養(yǎng)；機器人教學(xué)；創(chuàng)新精神

教育部從2003年起，把中小學(xué)機器人比賽納入全國中小學(xué)電腦制作活動，同時普通高中新課程已將人工智能技術(shù)及簡易機器人制作列入選修內(nèi)容。在機器人教學(xué)中，學(xué)生通過動手實踐獲取知識，針對項目主題進行研究、策劃、設(shè)計、組裝和測試。通過主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的喜悅。活動中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)有關(guān)機械、電子、計算機等技術(shù)知識，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如：與人溝通合作的能力，合理分配、利用時間的能力，對他人尊重、毅力與自信心等。

一、機器人課程，現(xiàn)代教育的呼喚

青少年科技活動作為教育的一部分，已有一個多世紀(jì)的歷史。目前，正值世界新技術(shù)革命的高潮，人們對科學(xué)技術(shù)的功能、科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展的特點以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對人才提出的新要求，這使得青少年科技活動有一個較好的社會環(huán)境和良好的理論基礎(chǔ)。開展青少年科技活動的目的并不在于在各項比賽中獲得名次，根本目的在于培養(yǎng)青少年的科學(xué)素質(zhì)的。

我校在2009年成立了江南機器人工作室，開始“讓學(xué)生了解智能機器人”的實驗研究，面向參加杭州市智能機器人比賽的學(xué)生進行培訓(xùn)；2010年開始，機器人工作室面向四～八年級的學(xué)生，把智能機器人教學(xué)納入綜合實踐課程，每周四課時，通過教學(xué)反饋，在開設(shè)智能機器人課程后，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高，促進其科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，主要表現(xiàn)在學(xué)生對于學(xué)習(xí)的主動性提高，在常規(guī)課程中也能以科學(xué)的思維去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對實際問題的分析與理解更準(zhǔn)確、深入。

二、智能機器人教學(xué)模式的思考

我校機器人教學(xué)實踐活動以普及組和提高組的形式，面向全校自愿報名，從中選拔四十余名同學(xué)，每周有兩名專職教師進行固定課時的教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容包括機器人的基本原理與工作過程、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意機器人制作等等項目。我們在活動課的教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察、學(xué)會表達、學(xué)會思考、學(xué)會創(chuàng)新，使學(xué)生掌握機器人基本知識與基本技能，增強動手能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神、激發(fā)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)科學(xué)興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

在機器人實踐活動中不以競賽為唯一目標(biāo)，在平時教學(xué)活動中注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣，教師多角度地看待每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)，輕結(jié)果，重過程，對學(xué)生的進步和成功都及時給予鼓勵，使自信的愉悅貫穿整個教學(xué)。這種正面的情緒進而促使學(xué)生充滿興趣，更自主的投入到學(xué)習(xí)、探究中。在教學(xué)過程中給學(xué)生設(shè)置一些比較復(fù)雜的任務(wù)，通過小組討論協(xié)作完成，小組間再進行競爭。競爭是觸發(fā)激情的手段之一，能延續(xù)學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的心理素質(zhì)。同時在小組設(shè)置中，采取“以老帶新”的方式，鼓勵學(xué)生主動探索、設(shè)計自己的機器人，并編寫程序完成任務(wù)。實踐中教師只是指導(dǎo)者與合作者，學(xué)生才是主體。平等和諧的師生關(guān)系進一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，學(xué)生親身體驗抽象理論到觸手可及的實物過程，極大地調(diào)動了學(xué)生的內(nèi)動，促進其主動發(fā)展 。

三、機器人教學(xué)實踐活動的成效與思考

四年的智能機器人系統(tǒng)教學(xué)，我校涌現(xiàn)出一批有潛質(zhì)的科技特長生，從最初對機器人知識的完全空白，到如今能把一堆零件器材搭建起來并編寫具有針對性的程序，制作出成具有特定功能的機器人，并利用課余時間參加全國、省、市各級競賽活動，已取得全國、省、市多項一、二等獎。

在智能機器人教學(xué)實踐中，學(xué)生真正實現(xiàn)主體地位，在實踐中親自觀察、探索、操作，學(xué)生的興趣、情感、意志都得到較好發(fā)展，達到使學(xué)生在掌握知識的基礎(chǔ)上充分發(fā)展智力、能力的目的。智能機器人教學(xué)課程的內(nèi)容不受大綱、教材的限制，適于加進現(xiàn)代科學(xué)的新知識，開闊學(xué)生的科學(xué)視野，與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合，滲透著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新成果的內(nèi)容。課內(nèi)，以傳授的方法為主給學(xué)生以基礎(chǔ)知識和基本技能的，而在課外，機器人教學(xué)活動引導(dǎo)學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上去進行科學(xué)知識的自主探究，彌補課堂教學(xué)的不足，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。課堂教學(xué)對完成共性教育和全面的基礎(chǔ)教育有很大的優(yōu)越性，但對于因材施教育發(fā)展個性又確定存在嚴(yán)重的不足?；顒觾?nèi)容豐富、形式多樣的智能機器人教學(xué)活動可以彌補這一不足，使學(xué)生在科技上得興趣、愛好和特長得以充分地發(fā)展。

四、機器人教學(xué)實踐活動開展的思考

智能機器人課程的內(nèi)容決定了它屬于青少年科技實踐活動。以科技實踐興趣課為載體的智能機器人教學(xué)形式，只能面向一部分學(xué)生。筆者在思考，如何讓更多學(xué)生享受智能機器人課程？是否可以換一種教學(xué)載體：如把新課程標(biāo)準(zhǔn)下的“地方課程”拿出部分來用于實施智能機器人教學(xué)，或與關(guān)系比較緊密的信息技術(shù)課程進行整合，開發(fā)出適合本區(qū)域?qū)W生特質(zhì)的校本課程。這樣，可以讓現(xiàn)有的機器人器材，盡可能提高使用率，從而最大限度地發(fā)揮其作用，取得更明顯的教學(xué)與社會效益。

總之，智能機器人研究活動對學(xué)生知識建構(gòu)、創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)都起到了積極的推動作用。受到硬件的制約，我們國內(nèi)的機器人教學(xué)還大多是停留在課外興趣小組輔導(dǎo)層面上，相信不久的將來，會普及到課堂教學(xué)中去，培養(yǎng)更多有綜合素質(zhì)和良好信息素質(zhì)的現(xiàn)代化人才。

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（作者單位：浙江省杭州江南實驗學(xué)校）