在虛擬機器人校本課程中培養中學生創新思維能力的策略探析

張爾皇

【摘要】在素質教育背景下，信息技術課程教學應當進一步強化對學生創新思維能力的培養。機器人相關內容既是信息技術課程的重要組成，也是廣大初中學生十分感興趣的部分，更對培養學生綜合能力、創新能力、促進學生全面發展有著積極作用。不過受限于資金，部分農村學校只能建設虛擬機器人校本課程代替傳統機器人教育。本文將簡單介紹虛擬機器人校本課程，并就該校本課程中培養學生創新思維能力的策略展開探討。

【關鍵詞】虛擬機器人;校本課程;創新思維能力

《走進機器人世界》是初中信息技術課程的重要部分，而且機器人教育有助于信息技術教學中素質教育的實現，對培養學生學科核心素養及綜合能力有著積極意義。但是機器人教育需要投入大量資金，因此，有必要通過推動虛擬機器人校本課程開發，以3D仿真虛擬機器人協調資金及教育需求之間的矛盾，有效培養培養學生創新思維能力。

一、虛擬機器人校本課程概述

（一）課程目標及設計

虛擬機器人校本課程指學校根據本校實際情況，利用3D機器人仿真軟件構建虛擬機器人、虛擬環境，從而代替傳統機器人教育，有效解決機器人教育需要投入大量資金的問題。該校本課程的建設與運行能夠有效推動信息技術課程教學創新進步，更有助于學校機器人教育發展，強化學生操作實踐能力與創新能力，促進學生全面發展。在構建虛擬機器人校本課程時，應當充分遵循主體性、民主性、創造性、系統性等原則，為學生創造更加寬松、和諧、規范而自由的機器人教育環境，讓學生能夠在自主探索信息技術與機器人相關內容的同時全面發展。

（二）課程建設

為了保障虛擬機器人校本課程的高質高效開發，學校應當組織成立相應的研究課題小組，建立機器人教室并完善相應管理制度，全面加強對參研人員的培訓和管理。研究課題小組需要根據本校實際情況，尤其要考慮學校教育資源、師生特點以及信息技術教材中《走進機器人世界》相關內容，初步形成機器人教學校本教材，并基于該教材對相應的機器人課程課堂教學展開探究。為了保障校本課程實踐教學水平，研究課題小組還需要積極參與各級各類機器人比賽。通過審核教材、優化課堂教學及吸收機器人比賽經驗等，研究課題小組需要不斷改進研究方案，最終進行總結，從而為校本課程建設及運行提供基礎參考。在建設虛擬機器人校本課程的過程中，學校應當從硬件及軟件兩個層面加大信息技術投入力度，投入足夠資金支持軟、硬環境完善，主要包括電腦、活動場地、器材配件、工具、3D機器人仿真軟件等。在編寫校本課程教材時需要以信息技術課程的《走進機器人世界》為基礎，通過改編、拓展等方式編寫符合本校實際情況的校本教材，而且教材內容應當由淺入深地包含基礎篇、實踐篇與綜合篇三部分。同時，學校還需要積極搭建機器人學習資源平臺，整合網絡資源，讓師生能夠通過該資源平臺獲得機器人相關資源、校本教材等教學輔助資源、專題資料文件等，同時師生也能通過該平臺進行問卷調查、問題反饋等，從而為虛擬機器人校本課程的良好建設及運行提供重要支持。當然，學校還需要制定完善的虛擬機器人校本課程教學目標、內容、要求、評價體系等，指導校本課程正常運行開展。

二、在虛擬機器人校本課程中培養中學生創新思維能力的策略

（一）提高師資隊伍綜合素養

虛擬機器人校本課程的建設與開展，對教師綜合素養提出的要求也水漲船高。一方面，教師不但需要具備良好信息技術專業知識，熟練掌握專業技能，還需要具有豐富的機器人實踐經驗，能夠充分勝任機器人教育工作;另一方面，教師教育水平也需要足夠高，具備科學、先進教育觀念，能夠結合虛擬機器人校本課程特點以及學生實際情況進行針對性教學，重點培養學生創新思維能力。當前教師團隊整體綜合素養偏低，無法完全勝任校本課程教學要求，這就需要學校加強教師考核與培訓，按照校本課程教學要求對教師綜合素養進行規范并制定指標，基于指標對教師進行考核及培訓，全面提升教師綜合素養，確保他們能夠勝任虛擬機器人校本課程教學，并能在教學中有效培養學生創新思維能力。

（二）引導學生自主探索基礎知識

基礎知識是學生了解和學習機器人相關內容的關鍵，尤其是其中的編程語言部分，只有學生充分掌握了編程語言，虛擬機器人校本課程教學效率才能得到充分保障。在進行基礎知識教學時，教師應當引導學生進行自主探索，讓學生通過自主思考、研究與實踐鞏固基礎，熟練掌握編程語言，強化邏輯思維能力及動手實踐能力，同時激發學生創新意識。例如在教學與信息技術課程《初步認識機器人》相對應的《虛擬機器人初體驗》相關內容時，教師展示了實體機器人并提出一系列問題，讓學生帶著問題觀察機器人并了解機器人主體結構。在教師的“這個機器人包含哪些部件？能夠直接放在RCU上？機器人需要幾個馬達？”等問題的指引下，學生通過自主觀察逐漸掌握了機器人主體結構，并在觀察及思考的過程中強化了自身創新思維能力。

（三）培養學生合作創新探索能力

在合作中學生更容易做到群策群力，互相啟發，從而更加高效地展開學習，解決問題，更對培養學生創新思維能力有著積極作用。故而教師在虛擬機器人校本課程教學中應當積極開展合作教學，引導學生進行合作討論與探索，讓學生能夠在互相合作與啟發的過程中順利掌握知識，同時學會如何合作以及如何將自身創新思維有效展示給他人。例如，在教學《讓小車機器人動起來》相關內容時，教師利用3D仿真虛擬軟件給學生提供實踐環境，并將學生分為多個小組，讓他們合作討論及探索如何搭建機器人，有效培養學生合作創新探索能力。

（四）組織機器人專題應用活動

機器人專題應用活動不但能夠進一步激發學生學習積極性，為學生提供實踐機會，更能有效激發學生創新意識，讓學生在專題指引及合作探索中不斷創新與實踐。教師應當以虛擬機器人校本教材中的專題應用活動為基礎，結合學生興趣愛好以及搭建、編程能力，組織相應的專題應用活動。例如，在《我的機器人會走路》相關內容的校本課程教學中，教師在教學伊始使用微課對本課教學重點進行簡單分析，讓學生明白設計的目的性、可行性與科學性，并將學生分為多個小組，鼓勵各個小組自行討論并設定機器人行走變成設計目標。然后教師組織學生圍繞程序設計進行討論與合作，通過調整左右輪速度的方式控制機器人行走速度及轉向，完成相應的設計目標。

（五）以賽促學

虛擬機器人校本課程通常只是機器人教育的一部分，其受到課堂時間的限制，因此教師應當在校本課程之外指導學生學習機器人知識，而以賽促學正是其中的常見形式。初中學校應當積極與其他學校合作，在舉辦校內虛擬機器人比賽的同時選拔優秀學生參加省、市機器人競賽，讓學生在外界競爭壓力下積極開動腦筋，創新想象與動手實踐，爭取在虛擬機器人比賽中取得優異成績。

三、結束語

綜上可知，虛擬機器人校本課程是代替傳統機器人教育，全面優化初中信息技術教學的有效方式。初中學校應當通過提高師資隊伍綜合素養，引導學生自主探索基礎知識，培養學生合作創新探索能力，組織機器人專題應用活動，積極推動以賽促學等手段，在虛擬機器人校本課程中全面培養中學生創新思維能力。

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