關于構建簡易機器人校本課程的思考

秦換魚

摘 要 以構建簡易機器人校本課程的宏觀目標為宗旨，從教學環境建設、教學器材準備等硬件方面，到校本教材的編寫、校本課程的教學方法以及評價方法等軟件方面進行了深入思考與探究，旨在為普及機器人教育提供借鑒。

關鍵詞 簡易機器人；校本課程；校本教材

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）23-0058-02

簡易機器人課程是中學技術課程與綜合實踐課程有效結合的良好載體。機器人教育作為基礎教育中的一個創新教育平臺，在發展過程中一些不成熟的表現、諸多方面的制約也越發明顯。比如，商業性比賽對機器人比賽的滲透，使得機器人教育產生了過多功利化。在中小學，機器人教育大多都是以比賽的形式進行，在課程內容的設置、教學方法的選擇、教學評價的實施等方面極少有可參考和借鑒的資料，整個教學活動缺乏教學研究設計，隨意性較強。由于機器人課程缺乏科學的規劃與教學設計，機器人教育的受重視程度也大打折扣，并隨之引起一系列比如資金、設備、人員配備、資料書籍等方面的短缺。目前，中小學參與機器人學習的人員只是部分的機器人愛好者，無法實現大范圍的普及機器人教育。因此，構建適合全體學生的簡易機器人校本課程迫在眉睫。要在關注全體學生發展的同時根據學生的興趣、生活經歷、文化背景等鼓勵多樣性和選擇性，滿足不同學生的不同需求，促進個性發展，使機器人教育向著更為健康、正確的方向發展。

1 構建簡易機器人校本課程的宏觀目標

校本課程（school-based-curriculum）是以學校為本位、由學校自己確定的課程，是學校為了解決學校與學生在發展中面臨的各種問題，通過學校內的教師共同探索開發的適合本校自身發展的課程。結合國家教材指導計劃及本校師生資源的校本課程的有效開發和利用，不僅能帶來更為靈活的教學活動、更為有效的師生互動，更能充分調動本校師生的教與學的積極性，真正實現課程的價值內涵，真正使通用技術教學邁向新課程導向的“培養學生技術素養和創新設計精神”。

面向全體學生 創新興趣小組、課外活動等形式難免局限于小部分人的活動，雖然這對于特長教育有著不可否認的作用，但是小組活動的系統性、普及性和公平性都得不到保證。對于簡易機器人教育這個新鮮事物，小組活動的引導作用是非常重要的，但是如果不向學科課程發展，其教育理論、教育方法的成熟是緩慢的[1]。將簡易機器人制作作為通用技術課程的選修課程面向全體學生開設，旨在通過課程補充學生的課外知識、培養實踐能力、激發創新意識。

向課堂化教育發展 隨著下一步新課程改革的實施，機器人教育將受到越來越多的重視，高中、初中、乃至小學開設機器人課程將成為必然。構建簡易機器人校本課程的最終目標是面向全體高中學生教授一門課程，實現學習中知識技能的形成、思想方法的掌握以及人文素養的領悟三者之間的統一。既要讓學生了解單片機、傳感器、電動機等方面的基礎知識，了解機器人的基本工作方式，破除對機器人的神秘感，也要讓學生通過協作，參與到機器人的組裝、編程、調試中，通過討論交流、優化程序結構、根據問題做出分析與評論，培養其創新、動手與研究能力，更要通過課程的學習，體驗對科學與技術的探究，激發學生的求新欲望，努力使自己成為發現問題、探究問題的主體，體驗技術的同時，提高自己的理論應用與實踐的能力。

2 構建簡易機器人校本課程的硬件準備

高中階段的簡易機器人教學是綜合物理、數學、機械、電子、能源等多個學科領域的知識，集計算機、傳感器、控制、程序于一身的技術知識，它要求學生在簡易機器人課程的教學過程中能夠通過自主體驗，培養學生的動手創新能力以及綜合實踐能力。基于這一目標，簡易機器人教學實踐室的建設就要能夠滿足學科教學、創新體驗、素質拓展等多個教學活動要求。

教學環境建設 在簡易機器人教學環境建設方面主要需要考慮實踐室建設要素和實踐室建設功能兩個方面。在建設要素方面除了有傳統實踐室都具有的設備，如桌椅、設備櫥柜、實驗器材、電教設施、水電安全防護設施之外，還要有機器人教學所專有的競技場地。在功能方面我們要實現教師演示教學、學生操作實踐、驗證性實驗和探索性實驗等，要讓學生在這樣一個學習環境中激發機器人的學習興趣和強烈的探索欲望。

合理規劃機器人實踐室，在機器人課程建設當中也是相當重要的一部分。對于一個完整的機器人實踐室，可以將其劃分為四個區，即教學區、探索區、展示區以及儲藏區：教學區主要包括教師的電教設備、學生的小組學習桌椅以及電腦等，主要實現理論教學、教具展示、學生搭建、編程調試等功能；探索區主要是機器人的競技工作臺、虛擬機器人仿真系統等，用來實現學生搭建的機器人產品的調試、競賽等活動；展示區一般放置在實踐室四周，用來展示機器人模型、介紹機器人相關知識等；儲藏區主要是用來存放機器人相關的配套器材資料等。

教學一般按照2～3人一組，有指定的一張工作臺和一臺計算機，共同完成簡易機器人的搭建、編程、調試、創新等工作，以實現教學過程良好有序地進行。

教學器材準備 機器人設備的選取是機器人硬件建設當中最重要也是最困難的一步。受機器人競賽的影響，目前，我國生產和銷售機器人產品的廠家不少于20家，每種品牌各有優劣，根據我們的教學要求，在選擇機器人器材的時候需要考慮以下因素。

首先是耐用性強。由于是面向全體學生進行的課堂化教學，器材在使用過程中要經常經受多次的拆裝，對其耐用性和強度有較高的要求，比如電池要能夠經受得住至少100次的充放電以及深度充放電等，在調試測試過程中要能夠承受一定速度的撞擊。

其次是成本低。需要為參加課程的學生準備足夠多的機器人套件以及備用套件，所以理想的價格目前為每套不超過5000元。

再次是可擴展，機器人設備要能夠根據科技發展、學情、課程安排具有較好的擴展性，比如要能夠增加各種感應模塊，各品牌之間要具有一定的兼容性，在控制方面現在使用的是遙控驅動，以后要能夠擴展為藍牙或WiFi控制。endprint

最后也是很重要的一點是要安全，這就要求機器人套件必須是安全可靠的，學生在使用過程不會對身體造成一定的傷害，一些光照對眼睛必須是無害的。

3 簡易機器人校本課程的軟件建設

簡易機器人校本課程的軟件建設主要包括整合相關的網絡素材、開發適合本校學情的學習教材，確定合適的教學方法以及學生評價方法。

校本教材的編寫 根據課程開設的宏觀目標，校本學習材料的編寫首先要突出課程開設的宏觀目標，即注重學生創新實踐、動手操作等綜合能力的培養，同時要立足于學生的需求，選擇簡單并具有可操作性的知識技能，明確對學科知識和技能目標的定位，以保證學生知識與技能的平衡，在教材的設計過程中還應注重情感態度的培養。聯合國教科文組織曾指出，學習即學會求知、學會做事、學會共處、學會做人。因此，傳統的知識傳授型教學已經不適用于當前的信息化社會環境，而應更注重學生在獲得知識的同時分析問題、解決問題的能力是否有提高。簡易機器人校本教材的編寫要充分考慮讓學生在動手操作的過程中、在小組合作的過程中培養自己的規劃能力、邏輯思維能力、對技術的情感等科學素養。

教學方法實施建議 以技能習得和情感培養為目標的教學多以項目、活動、任務等形式展開。簡易機器人課程中的項目教學通過將一個相對獨立的項目交給學生小組自己處理，創造一個學生主動參與、自主協作、探索創新的新型課堂。孩子對玩具的喜愛是一種天性，高中生也不例外，機器人作為一個具有初步智能的高級玩具，可以較高程度地激發學生的學習興趣以及學習動機，因此采用一種“玩中做、做中學”的教學方法，寓教于樂，讓學生在游戲的過程中體驗成功。

學生評價 靈活的教學方法將學生也帶入了一個開放的探索空間，隨之帶來的是學習狀況跟蹤與學習效果的評判問題。對學生的評價，建議采用過程性評價的方法，結合多方面表現綜合評價學生，可以采用學習檔案袋的方式記錄學生的整個課程學習過程。為了使過程評價更具有可操作性，對學生的活動表現，學習態度、學習結果制定評價量規，通過自我評價、小組評價、教師評價等多個角度對學生進行客觀、全面的綜合評價，最終目的是督促學生完成任務，達到既定學習目標，提高其科學探索創新能力。

構建面向全體學生、面向課堂的高中簡易機器人校本課程，需要綜合考慮多方面資源，共同參與，共同建設，努力實現機器人教育培養學生綜合創新實踐能力的重要目標，為探索教育改革和人才培養提供參考。

參考文獻

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[6]鐘志強，張毅寧，李國軍.高中機器人教育課程解讀[J].鞍山師范學院學報，2014（2）：75-78.endprint