智能機(jī)器人課程教學(xué)研究

雷黎穎 袁慶飛

（西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

智能機(jī)器人課程教學(xué)研究

雷黎穎 袁慶飛

（西北師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

我國(guó)基礎(chǔ)教育改革將智能機(jī)器人作為課程內(nèi)容，引入了中小學(xué)信息技術(shù)課堂。筆者通過(guò)智能機(jī)器人課程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析中小學(xué)信息技術(shù)課程中機(jī)器人課堂教育的實(shí)施過(guò)程，總結(jié)機(jī)器人課程的評(píng)價(jià)方法，并提出在信息技術(shù)課堂中進(jìn)行機(jī)器人課程教學(xué)的建議與啟示，以期為今后中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中機(jī)器人課程的實(shí)施提供新的思路和方法。

中小學(xué)信息技術(shù)；創(chuàng)新思維；項(xiàng)目設(shè)計(jì)；EV3智能機(jī)器人

一、引言

習(xí)近平總書記在《致2015世界機(jī)器人大會(huì)賀信》中提到，隨著信息化、工業(yè)化不斷融合，以機(jī)器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，成為新時(shí)代科技創(chuàng)新的一個(gè)重要標(biāo)志。以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為核心的信息時(shí)代的到來(lái)，帶動(dòng)了教育理念的不斷更新，創(chuàng)新人才培養(yǎng)勢(shì)在必行。2003年教育部頒布的《普通高中技術(shù)課程（實(shí)驗(yàn)）》，提出將“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”作為通用技術(shù)課程的選修模塊之一[1]，說(shuō)明智能機(jī)器人開始作為基礎(chǔ)教育的課程模塊，在中小學(xué)信息技術(shù)課堂實(shí)現(xiàn)它的教育價(jià)值。但是由于信息技術(shù)課程的建設(shè)還不夠完善，加之機(jī)器人課程這一模塊尚處于嘗試摸索的初級(jí)階段，因此，機(jī)器人課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累和課程系統(tǒng)化平臺(tái)的建設(shè)亟待完善。

二、機(jī)器人課程教學(xué)發(fā)展概述

（一）機(jī)器人競(jìng)賽開展階段

2001年廣州市南沙科技館舉辦了第一屆全國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽，當(dāng)時(shí)稱為“全國(guó)青少年電腦機(jī)器人競(jìng)賽”。競(jìng)賽旨在以豐富多彩、形式多樣的智能機(jī)器人項(xiàng)目活動(dòng)，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，激發(fā)他們對(duì)科學(xué)技術(shù)及機(jī)器人項(xiàng)目研究的興趣，提高他們的科學(xué)素質(zhì)。機(jī)器人教學(xué)首先進(jìn)入中學(xué)校園，學(xué)校以興趣活動(dòng)小組為基礎(chǔ)，培養(yǎng)參加競(jìng)賽的選手，隨著機(jī)器人競(jìng)賽的影響不斷擴(kuò)大，教育界逐漸發(fā)現(xiàn)機(jī)器人教學(xué)蘊(yùn)含的教育價(jià)值，便在全國(guó)各地學(xué)校開始嘗試以機(jī)器人競(jìng)賽為核心的校本課程的實(shí)施。學(xué)校和國(guó)家也開始組建機(jī)器人項(xiàng)目創(chuàng)新隊(duì)伍，培養(yǎng)機(jī)器人競(jìng)賽人才團(tuán)隊(duì)[2]。

（二）信息技術(shù)課程實(shí)施階段

經(jīng)過(guò)技術(shù)教育課程改革，智能機(jī)器人開始作為信息技術(shù)課程的模塊之一來(lái)體現(xiàn)其教育價(jià)值。《國(guó)家九年義務(wù)教育課程綜合實(shí)踐活動(dòng)指導(dǎo)綱要》中提到，三至六年級(jí)信息技術(shù)課程的教育目標(biāo)是學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易機(jī)器人，七至九年級(jí)學(xué)生在會(huì)設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人的基礎(chǔ)上，能夠體驗(yàn)機(jī)器人制作的過(guò)程并學(xué)會(huì)通過(guò)程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題[3]。雖然在基礎(chǔ)教育改革中將簡(jiǎn)易機(jī)器人設(shè)計(jì)納入信息技術(shù)課程模塊，但是由于信息技術(shù)課程本身不完善，機(jī)器人課程品種繁多等多種原因，機(jī)器人教學(xué)在信息技術(shù)課程中的實(shí)施與發(fā)展也需要不斷完善。

（三）基于開源技術(shù)的創(chuàng)新階段

機(jī)器人課程教學(xué)本身就是為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力而開展的，要求學(xué)生能夠有效結(jié)合計(jì)算思維和結(jié)構(gòu)搭建的工程思維，創(chuàng)作出具有實(shí)際項(xiàng)目意義的功能型智能機(jī)器人。隨著開源技術(shù)的成熟，單片機(jī)與傳感模塊性能也不斷提高，作為創(chuàng)客教育理念下的信息技術(shù)課堂的新發(fā)展又是教育界關(guān)注的熱點(diǎn)，機(jī)器人課程將不斷形成以模塊與積件為基礎(chǔ)，編寫程序設(shè)計(jì)和搭建結(jié)構(gòu)功能為主要教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)以培養(yǎng)工程思維和創(chuàng)新思維能力為教學(xué)目的，以機(jī)器人創(chuàng)新設(shè)計(jì)與青少年設(shè)計(jì)競(jìng)賽為評(píng)價(jià)方式的多元化新模式。

三、機(jī)器人課程教學(xué)分析

（一）機(jī)器人課程教學(xué)理論

1.基于建構(gòu)主義的項(xiàng)目學(xué)習(xí)理論

項(xiàng)目學(xué)習(xí)理論就是學(xué)習(xí)過(guò)程圍繞某個(gè)具體的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，充分選擇和利用最優(yōu)化的學(xué)習(xí)資源，在實(shí)踐體驗(yàn)、內(nèi)化吸收、探索創(chuàng)新中獲得較為完整和具體的知識(shí)，形成專門的技能和得到充分發(fā)展的學(xué)習(xí)[4]。建構(gòu)主義理論在機(jī)器人課程教學(xué)的應(yīng)用方面，樂(lè)高教育集團(tuán)走在了前沿，其著名的4C機(jī)器人教育模式就是建構(gòu)主義應(yīng)用于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的代表。每一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目任務(wù)的設(shè)計(jì)分別由聯(lián)系（connect）、建構(gòu)（construct）、反思（contemplate）和延續(xù)（continue）四個(gè)部分構(gòu)成。機(jī)器人教學(xué)過(guò)程的任務(wù)和項(xiàng)目設(shè)計(jì)，要求以解決實(shí)際情況為思路，利用機(jī)器人教學(xué)產(chǎn)品，建構(gòu)創(chuàng)造性解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)環(huán)境，進(jìn)行基于項(xiàng)目的機(jī)器人課程教學(xué)。

2.STEM教育理念

STEM代表科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）。STEM教育的開展能夠在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)等方面培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，也能夠推進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的融合[5]。同樣地，機(jī)器人課程教學(xué)也涵蓋了科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)編程等多個(gè)領(lǐng)域。在基礎(chǔ)教育階段開展機(jī)器人課程，使中小學(xué)生對(duì)機(jī)器人的系統(tǒng)知識(shí)、基本概念和原理有初步的認(rèn)識(shí)，有利于激發(fā)他們對(duì)科技的興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)，這與STEM教育理念不謀而合。2006年5月，美國(guó)TSA協(xié)會(huì)（Technology Student Association）舉辦了以“通過(guò)使用以標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的機(jī)器人競(jìng)賽評(píng)價(jià)來(lái)加強(qiáng)STEM教育”為主題的機(jī)器人教育研討會(huì)，會(huì)議結(jié)合STEM的核心標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了“機(jī)器人競(jìng)賽課程開發(fā)框架”[6]。因此，在STEM整合教育的理念框架的支撐下，重新審視機(jī)器人課程教學(xué)，將機(jī)器人作為培養(yǎng)學(xué)生科技素養(yǎng)的技術(shù)平臺(tái)，能夠有效發(fā)展學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)和實(shí)踐方面的能力[7]。

3.多元智能理論

美國(guó)哈佛大學(xué)教育研究院心理發(fā)展學(xué)家加德納于1983年提出多元智能理論（Multiple Intelligences），并于1986年提出人類的九大智能范疇[8]。該理論注重學(xué)生的全面發(fā)展，提倡素質(zhì)教育和個(gè)性化學(xué)習(xí)，是現(xiàn)代教育的全新課題[9]，并與素質(zhì)教育的內(nèi)涵不謀而合。多元智能理論為實(shí)施信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合提供了理論指導(dǎo)[10]，將多元智能理論應(yīng)用到中小學(xué)智能機(jī)器人課程教學(xué)中，讓學(xué)生以小組的形式合作探究、動(dòng)手操作，共同完成機(jī)器人項(xiàng)目，這樣不但突破了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性，提高了課程的教學(xué)質(zhì)量，而且從基礎(chǔ)教育階段就系統(tǒng)全面地開發(fā)了學(xué)生的多種智能。

（二）機(jī)器人課程教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

機(jī)器人課程教學(xué)不同于其他模塊的信息技術(shù)課程，是學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程，培養(yǎng)的是學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力及合作溝通能力[11]。目前中小學(xué)信息技術(shù)課程中，機(jī)器人課程教學(xué)基本可分為四個(gè)模塊，分別是認(rèn)識(shí)積件、設(shè)計(jì)程序、完成任務(wù)和設(shè)計(jì)項(xiàng)目。認(rèn)識(shí)積件是第一個(gè)模塊，目前機(jī)器人課程的教學(xué)產(chǎn)品大多是以積件為模塊構(gòu)件來(lái)完成機(jī)器人設(shè)計(jì)的，積件是機(jī)器人設(shè)計(jì)的基本概念。通過(guò)熟悉積件，能夠搭建以實(shí)際問(wèn)題為目的的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的興趣。設(shè)計(jì)程序模塊，多數(shù)機(jī)器人程序設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境。C語(yǔ)言由很多個(gè)模塊組成，用圖形代替編程語(yǔ)言，使設(shè)計(jì)者特別是中小學(xué)生能夠一目了然。另外，設(shè)計(jì)者只要選擇所需圖形便可實(shí)現(xiàn)可視化編程。這一階段主要構(gòu)建實(shí)際問(wèn)題，在分析問(wèn)題的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方案。完成任務(wù)模塊，是基于實(shí)際問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)討論交流完成任務(wù)，以此訓(xùn)練學(xué)生工程素養(yǎng)和結(jié)構(gòu)搭建技術(shù)。這一模塊能夠明顯體現(xiàn)出學(xué)生在積件認(rèn)識(shí)階段的效果。設(shè)計(jì)項(xiàng)目模塊，是基于前面三個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生獲得了設(shè)計(jì)項(xiàng)目的能力，并且能夠在合作學(xué)習(xí)過(guò)程中完成項(xiàng)目作品的設(shè)計(jì)。

（三）機(jī)器人課程教學(xué)評(píng)價(jià)

機(jī)器人課程作為中小學(xué)技術(shù)教育的一種特殊形式，決定了其教學(xué)評(píng)價(jià)方式的與眾不同。大多數(shù)機(jī)器人課程的教學(xué)評(píng)價(jià)是以興趣小組項(xiàng)目活動(dòng)的形式來(lái)提交成果[12]。教師在機(jī)器人課程的教學(xué)過(guò)程中探索比較貼切的評(píng)價(jià)方式勢(shì)在必行，對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、操作實(shí)踐、項(xiàng)目的完成進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的探索精神。筆者通過(guò)機(jī)器人課程的教學(xué)實(shí)踐分析，將機(jī)器人課程的教學(xué)評(píng)價(jià)分為以下三個(gè)方面：

1.機(jī)器人競(jìng)賽

科技競(jìng)賽不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和動(dòng)手實(shí)踐的能力，還能開發(fā)學(xué)生的多元智能和創(chuàng)新意識(shí)[13]。機(jī)器人競(jìng)賽已成為國(guó)內(nèi)科技界和教育界一致認(rèn)同的青少年科技創(chuàng)新方面的一項(xiàng)重要賽事，其特有的時(shí)代性、創(chuàng)新性、參與性和普及性，可以作為評(píng)價(jià)學(xué)生在機(jī)器人課程教學(xué)中的創(chuàng)新能力、操作能力等綜合素質(zhì)的指標(biāo)。另外，很多學(xué)校都在通過(guò)機(jī)器人競(jìng)賽來(lái)選拔優(yōu)秀的機(jī)器人項(xiàng)目小組，并將選出的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)推薦到全國(guó)參加全國(guó)機(jī)器人競(jìng)賽。因此，機(jī)器人競(jìng)賽評(píng)審小組和競(jìng)賽評(píng)價(jià)體系的產(chǎn)生是十分有必要的。

2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)測(cè)評(píng)

機(jī)器人課程主要是基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，并以小組的形式分工合作、探討分析、合作完成。在整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中，通過(guò)形成性評(píng)價(jià)可以對(duì)小組的活動(dòng)過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)總結(jié)性評(píng)價(jià)可以對(duì)小組項(xiàng)目設(shè)計(jì)的最終成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。另外，個(gè)人評(píng)價(jià)也不可忽視，通過(guò)了解學(xué)生的參與度和思路創(chuàng)新等，在小組評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上再對(duì)學(xué)生個(gè)人做出綜合性評(píng)價(jià)。

3.試卷考試

機(jī)器人教學(xué)是基于項(xiàng)目設(shè)計(jì)的操作性課程，其中最基本的就是學(xué)生對(duì)機(jī)器人積件的認(rèn)識(shí)、對(duì)機(jī)器人教學(xué)理念的熟悉及對(duì)機(jī)器人項(xiàng)目的探究方法等理論知識(shí)。對(duì)這些理論知識(shí)的評(píng)價(jià)，直接可以用傳統(tǒng)的試卷考試來(lái)進(jìn)行。試卷中主觀題由學(xué)生發(fā)散思維自由發(fā)揮，可以反映學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索能力；客觀題可用來(lái)檢測(cè)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度。因此，試卷也可以開始作為機(jī)器人教學(xué)評(píng)價(jià)的一種方式。

(四)機(jī)器人課程教學(xué)案例

1.教材分析

該教學(xué)案例選自初中《科學(xué)與信息技術(shù)》的選修內(nèi)容《傳感器原理與程序控制》，教學(xué)使用樂(lè)高教育集團(tuán)開發(fā)的EV3智能機(jī)器人。通過(guò)前邊的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)了解了機(jī)器人的基本知識(shí)，能夠在EV3機(jī)器人仿真系統(tǒng)中編寫簡(jiǎn)單程序。

2.學(xué)習(xí)者分析

本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是九年級(jí)興趣班的學(xué)生，他們之前僅僅接觸過(guò)機(jī)器人的幾個(gè)簡(jiǎn)單編寫命令，對(duì)機(jī)器人的集成性編程有初步認(rèn)識(shí)，并沒有接觸過(guò)機(jī)器人的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。從前面的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)智能機(jī)器人的制作有很大的興趣，并且大家的參與度很高。通過(guò)將機(jī)器人與我們的日常生活聯(lián)系起來(lái)，利用項(xiàng)目學(xué)習(xí)讓學(xué)生體驗(yàn)機(jī)器人的一般制作過(guò)程，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

3.教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能目標(biāo)：通過(guò)聯(lián)系生活實(shí)際，學(xué)生能夠熟練掌握傳感器原理；通過(guò)小組項(xiàng)目制作機(jī)器人，學(xué)生能夠掌握EV3智能機(jī)器人的編程控制技巧。

（2）過(guò)程與方法目標(biāo)：學(xué)生以小組的形式參與機(jī)器人項(xiàng)目的每個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)動(dòng)手搭建來(lái)加深對(duì)EV3智能機(jī)器人傳感原理的理解，掌握各種傳感器的作用，并能夠通過(guò)程序控制來(lái)調(diào)試程序。

（3）情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：通過(guò)小組合作完成機(jī)器人項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生智能機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)的興趣和創(chuàng)新思維能力，以及小組協(xié)作學(xué)習(xí)能力和合作探究能力。

4.教學(xué)方法

本節(jié)課主要采用直觀演示法讓學(xué)生初步了解智能機(jī)器人的傳感器模塊與程序控制模塊，采用討論法、項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、小組學(xué)習(xí)法讓學(xué)生以小組的形式完成機(jī)器人項(xiàng)目的制作。整個(gè)教學(xué)過(guò)程的組織主要采用機(jī)器人教學(xué)中著名的“4C機(jī)器人教育模式”。

5.教學(xué)重、難點(diǎn)

（1）重點(diǎn)：學(xué)習(xí)傳感器的原理及設(shè)置，學(xué)會(huì)EV3智能機(jī)器人程序的編寫。

（2）難點(diǎn)：讓學(xué)生通過(guò)具體的任務(wù)進(jìn)行抽象思維后轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)流程圖，并能夠調(diào)試程序。

6.教學(xué)過(guò)程

（1）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課程（Connect）

師：同學(xué)們對(duì)機(jī)器人都很感興趣，大家對(duì)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)大多是來(lái)自電影或者電視節(jié)目，但是在我們的日常生活中，也有機(jī)器人的身影，比如自動(dòng)吸塵器、自動(dòng)駕駛技術(shù)等。它們的工作原理是什么？它們是怎么利用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)工作的呢？

設(shè)計(jì)意圖：播放自動(dòng)吸塵器和自動(dòng)駕駛技術(shù)的小視頻，通過(guò)聯(lián)系實(shí)際生活激發(fā)學(xué)生的好奇心，引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，即利用傳感器原理與程序控制制作簡(jiǎn)單的機(jī)器人。

（2）小組分工，項(xiàng)目實(shí)踐（Construct）

活動(dòng)一：觀察機(jī)器人的簡(jiǎn)單構(gòu)造

教師指導(dǎo)學(xué)生觀察已經(jīng)搭建好的機(jī)器人，讓學(xué)生了解其組成部分，初步認(rèn)識(shí)傳感器模塊與程序控制模塊的特征及作用。傳感器模塊的作用是接收外界的信息，并將各種信息傳遞給控制模塊。控制模塊相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，接收傳感器信息并執(zhí)行程序，指揮機(jī)器人的整體動(dòng)作。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過(guò)觀察機(jī)器人，認(rèn)識(shí)機(jī)器人傳感器模塊和控制模塊基本組成，以及各種工作原理和功能。

活動(dòng)二：小組合作動(dòng)手搭建機(jī)器人

小組成員通過(guò)機(jī)器人搭建手冊(cè)來(lái)選擇本組將要搭建的機(jī)器人類型，并按照機(jī)器人制作手冊(cè)著手制作。教師在此過(guò)程中觀察每個(gè)小組的進(jìn)展，學(xué)生可以告知教師他們小組遇到的困難，教師逐一對(duì)各個(gè)小組進(jìn)行指導(dǎo)。小組合作完成EV3機(jī)器人基本模型的搭建之后，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)測(cè)試。

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生親手操作實(shí)踐，小組協(xié)作完成機(jī)器人項(xiàng)目，在提高課堂效率的同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識(shí)。機(jī)器人的制作過(guò)程中，教師與學(xué)生相互交流，指導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題，幫助學(xué)生完成項(xiàng)目。對(duì)搭建好的機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試，可以增強(qiáng)學(xué)生的成就感。

（3）項(xiàng)目反思（Contemplate）

師：每個(gè)小組的機(jī)器人項(xiàng)目都已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，那么每個(gè)小組根據(jù)實(shí)際的測(cè)試過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行反思：沒有傳感器的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)不會(huì)因環(huán)境的差異而影響測(cè)試結(jié)果？累計(jì)誤差如何理解和解決？傳感器有誤差嗎？如何理解？

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生親身體驗(yàn)了機(jī)器人的制作和測(cè)試過(guò)程，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考外界環(huán)境對(duì)傳感器的影響，以及誤差的解決方法。

（4）拓展延伸（Continue）

師：如何通過(guò)改變程序，使EV3智能機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)更多動(dòng)作？如果增加新的超聲波傳感器、光傳感器，如何編程來(lái)實(shí)現(xiàn)更多轉(zhuǎn)向、探測(cè)等動(dòng)作？

設(shè)計(jì)意圖：引導(dǎo)學(xué)生了解更多機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生的想象能力，給學(xué)生傳遞更多的設(shè)計(jì)思路，激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新思維。

四、機(jī)器人課程教學(xué)的研究啟示

（一）更加關(guān)注學(xué)習(xí)者工程思維的培養(yǎng)

工程思維是在工程的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐中形成的一種具有系統(tǒng)性、綜合性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性的籌劃性思維[14]，核心是運(yùn)用各種知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題[15]。機(jī)器人課程是一門集機(jī)械、電子、動(dòng)力學(xué)、傳感檢測(cè)等技術(shù)為一體的綜合性交叉學(xué)科。基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的機(jī)器人設(shè)計(jì)，為學(xué)生自身工程思維能力的培養(yǎng)提供了契機(jī)。

（二）注重機(jī)器人課程體系的設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)是教師在教學(xué)之前，根據(jù)教學(xué)大綱和教材內(nèi)容預(yù)先制定教學(xué)重（難）點(diǎn)、過(guò)程、方法的教學(xué)方案。目前，機(jī)器人課程的教學(xué)設(shè)計(jì)只是基于某一項(xiàng)目的教學(xué)設(shè)計(jì)，并未形成統(tǒng)一的課程體系，不能夠深入挖掘機(jī)器人課程的教育價(jià)值。基于信息技術(shù)課程的機(jī)器人教學(xué)模塊，只有做好頂層設(shè)計(jì)，建立課程體系，才能規(guī)范課程的目標(biāo)、內(nèi)容、課時(shí)、教材、師資等，否則教學(xué)無(wú)法得到有效改善[16]。

（三）拓展教師在機(jī)器人課程教學(xué)中的創(chuàng)新能力

機(jī)器人課程的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、課程評(píng)價(jià)等都對(duì)教師的創(chuàng)新能力提出了挑戰(zhàn)。教師作為課程的直接實(shí)施者和主導(dǎo)者，其自身的素質(zhì)很大程度上影響課程的實(shí)施效果。培養(yǎng)教師的信息技術(shù)能力和勇于探索的創(chuàng)新精神，對(duì)中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)來(lái)講十分重要。學(xué)校應(yīng)多組織教師開展機(jī)器人教學(xué)研修活動(dòng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)拓展教師的信息技術(shù)創(chuàng)新能力。

（四）深入智能機(jī)器人的協(xié)同創(chuàng)新研究

協(xié)同創(chuàng)新需要?jiǎng)?chuàng)新資源有效匯聚，通過(guò)突破創(chuàng)新主體間的壁壘，充分實(shí)現(xiàn)深度合作。智能機(jī)器人在教育中的應(yīng)用不斷擴(kuò)展，涉及信息技術(shù)、物理、計(jì)算機(jī)軟件、智能控制等多個(gè)學(xué)科，為培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新能力提供了一個(gè)理想平臺(tái)。搭建起以智能機(jī)器人為載體的協(xié)同創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺(tái)，是為現(xiàn)代創(chuàng)新型社會(huì)提供協(xié)同創(chuàng)新人才的前提支持[17]。因此，在機(jī)器人項(xiàng)目設(shè)計(jì)小組中，可以以學(xué)科特長(zhǎng)為基礎(chǔ)，將不同學(xué)科的特長(zhǎng)生分到同一小組，通過(guò)協(xié)作共同創(chuàng)新，使機(jī)器人項(xiàng)目成果更上一個(gè)層次。

[1]普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn) ）[DB/OL].http:wenku.baidu.com/view/cd40e92aed630. b1c59eeb5b6.html,2012-11-16.

[2]陳巍.基于機(jī)器人競(jìng)賽的大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012，(7)：297-300.

[3]王海芳,李鋒,任友群.關(guān)于中小學(xué)機(jī)器人教育的思考與分析[J].全球教育展望,2009，(4)：81-84.

[4]胡慶芳,程可拉.美國(guó)項(xiàng)目研究模式的學(xué)習(xí)概論[J].外國(guó)教育研究,2003，(8)：18-21.

[5]勝泉,胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究,2015，(4)：13-22.

[6]張國(guó)民,張劍平.課程視角下的機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)研究[J].中國(guó)電化教育,2008，(11)：92-94.

[7]王娟.STEM整合視野下的機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)[D].溫州：溫州大學(xué),2014.

[8]Gardner H.Frames of Mind：A Theory of Multiple Intelligences [J].Annals of Dyslexia,1986,37(1)：19-35.

[9]鐘志賢.多元智能理論與教育技術(shù)[J].電化教育研究,2004，(3) ：7-11.

[10]陳仕品,何濟(jì)玲.多元智能理論指導(dǎo)下的信息技術(shù)與課程整合[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2006，(5)：9-11.

[11]解月光,馬云鵬.普通高中技術(shù)課程實(shí)施的問(wèn)題與對(duì)策[J].教育研究,2008，(2)：66-74.

[12]何少莎,王小根,張俊花.以理解為目標(biāo)的機(jī)器人教學(xué)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2010，(1)：74-76.

[13]孫盛.科技競(jìng)賽在本科創(chuàng)新教育中的探索與實(shí)踐[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008，(1)：148-149.

[14]王榮良.機(jī)器人教育與工程思維關(guān)系之研究[J].中國(guó)教育信息化,2008，(24)：27-29.

[15]楊英杰,邱俊,金星.基于現(xiàn)代工程師的科學(xué)思維與工程思維培養(yǎng)[J].現(xiàn)代教育科學(xué),2010，(3)：149-151.

[16]鐘柏昌,張祿.我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].中國(guó)電化教育,2015，(7)：101-107.

[17]駱德淵,秦東興,黃洪鐘.構(gòu)建以“機(jī)器人”為載體的機(jī)電工程實(shí)踐平臺(tái)培養(yǎng)大學(xué)生協(xié)同創(chuàng)新研究能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2013，(7)：201-203，206.

（責(zé)任編輯 孫志莉）

Research on Intelligent Robot Course Teaching

LEI Liying,YUAN Qingfei
(College of Education Technology,Northwest Normal University,Lanzhou,Gansu,China 730070)

As the information technology develops by leaps and bounds,a thought and reform,technology education being the hotspot,are accelerating in the range of the whole world. Domestic elementary education reform takes intelligent robot as course content,and has introduced it into information technology classes of elementary and secondary schools.Through the practical experiences of intelligent robot classes,the author analyzes the implementation process of robot classes in primary schools’ information technology classes,summarizes the evaluation methods of robot classes,and puts forwards some suggestions and enlightenments of doing robot class teaching in information technology classes,hoping to provide new thoughts and methods for the implementation of robot classes in the future primary and secondary schools’ information technology teaching.

primary and secondary information technology;creative thinking;program design;EV3 intelligent robot

G434

A

2096-0069（2016）05-0046-05

2016-06-29

雷黎穎（1991— ），女，陜西渭南人，西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院碩士,研究方向?yàn)閿?shù)字化校園管理與應(yīng)用；袁慶飛（1973— ），男，新疆庫(kù)爾勒人，西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槎嗝襟w信息制作和數(shù)字化學(xué)習(xí)。