小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)開展策略研究

周佳燕

【摘? 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)也迅速發(fā)展起來。機(jī)器人教學(xué)也在逐步滲透到中小學(xué)教學(xué)中，在小學(xué)階段，通過機(jī)器人教學(xué)，可以讓小學(xué)生們對(duì)科技有更多的認(rèn)知，并產(chǎn)生濃厚的探索興趣，為將來工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。基于此，本文主要概述機(jī)器人， 分析小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)開展策略，目的在于不斷深化小學(xué)機(jī)器人教育成效，提升小學(xué)生對(duì)機(jī)器人的思想認(rèn)知水平和實(shí)踐應(yīng)用水平。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)；機(jī)器人；教育活動(dòng)；策略

近幾年，我國(guó)教育信息化進(jìn)程不斷加速，國(guó)家印發(fā)出臺(tái)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出要在中小學(xué)實(shí)施人工智能課程，大力推進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，目前已有不少中小學(xué)開始實(shí)施“機(jī)器人”教學(xué)。積極組織科普、文體、藝術(shù)、勞動(dòng)、閱讀、興趣小組、社團(tuán)等。許多學(xué)校都打算在課外活動(dòng)中組織與機(jī)器人教學(xué)有關(guān)的活動(dòng)，以促進(jìn)學(xué)生身心的全面發(fā)展。

一、機(jī)器人教育概述

作為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子等多方面知識(shí)于一體的現(xiàn)代信息技術(shù)，智能機(jī)器人是一門綜合性、前瞻未來、創(chuàng)新實(shí)踐性的學(xué)科，蘊(yùn)藏著極為豐富的教育資源。目前，隨著智能機(jī)器人的興起，越來越多的機(jī)器人課程開始進(jìn)入校園，如何開展機(jī)器人教學(xué)，是所有教師都關(guān)心的問題。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)要回歸到它的教育本質(zhì)，它有獨(dú)特的教育魅力才能得到家長(zhǎng)的認(rèn)同，得到社會(huì)的認(rèn)同。機(jī)器人教學(xué)的關(guān)鍵在于將人工智能技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)中，使其具有技術(shù)化、個(gè)性化、智能化等特點(diǎn)，人工智能則是在信息技術(shù)基礎(chǔ)上新的飛躍，其發(fā)展方向必然是機(jī)器人教學(xué)的中心。機(jī)器人教育是一種以程序設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作、調(diào)試測(cè)試和物理知識(shí)為主要內(nèi)容的教學(xué)方法。機(jī)器人教學(xué)是提高小學(xué)生解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要途徑、載體，是加強(qiáng)小學(xué)生解決真實(shí)問題的實(shí)踐創(chuàng)新水平、提升青少年科學(xué)素養(yǎng)的重要舉措。與其他科目相比，機(jī)器人教學(xué)可以充分利用想象，利用各種方法組裝機(jī)器人，并利用各種運(yùn)算程序，讓學(xué)生在思維中感受、體悟、探索。類似于搬運(yùn)比賽這樣的問題，有很多種解決辦法：是先搬東西，還是把障礙移開？給了學(xué)生思考和實(shí)踐的空間。機(jī)器人教學(xué)把學(xué)生從“吸收、儲(chǔ)存、再現(xiàn)”轉(zhuǎn)變?yōu)樘剿鳌⒀杏憽?chuàng)造，再到發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。在解決問題的過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、學(xué)會(huì)合作學(xué)習(xí)等方面，都獲得了其他課程所不能比擬的效果。

二、小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)開展策略

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

機(jī)器人教學(xué)是一種很好的學(xué)習(xí)方式，但是由于目前在學(xué)校中還沒有普及，所以它并沒有得到充分的關(guān)注。為此，必須提高教師對(duì)機(jī)器人教學(xué)的重視，使其更多地投入到相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)中去，提高他們的創(chuàng)造力。比如，在進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)教學(xué)時(shí)，可以把課堂分成三大塊，逐步提高學(xué)生注意力。第一節(jié)是關(guān)于基本知識(shí)的研究。在進(jìn)行相關(guān)教學(xué)時(shí)，教師可以利用PPT演示有關(guān)的錄像、圖片，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第二節(jié)是對(duì)圖形編程的簡(jiǎn)易教學(xué)。在教學(xué)過程中，教師必須重視教學(xué)的基本功，在教學(xué)中要做到循序漸進(jìn)，注意學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，在課堂上進(jìn)行討論和學(xué)習(xí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，使學(xué)生在掌握基本知識(shí)的同時(shí)，也愛上了機(jī)器人的學(xué)習(xí)；第三節(jié)是自由寫作。在此階段，教師可以安排一些簡(jiǎn)單的問題，讓學(xué)生自己去做，從而提高他們的創(chuàng)造力。在教學(xué)過程中，教師要盡量鼓勵(lì)同學(xué)們進(jìn)行交流，把自己的制作經(jīng)驗(yàn)告訴他們，以增進(jìn)他們的參與感，并使他們更加熱愛機(jī)器人。教師在一旁幫助學(xué)生解決問題，在任何時(shí)候都要進(jìn)行激勵(lì)，使他們從內(nèi)心深處激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

（二）提升競(jìng)賽機(jī)制

任何一門課程的教學(xué)都不能完全依賴于課堂，必須建立一種競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)這門課程的興趣。所以，在課堂之外，可以通過設(shè)立競(jìng)賽和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，在設(shè)計(jì)競(jìng)賽主題時(shí)，必須把握好學(xué)生的心態(tài)，在不知不覺中改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。在每個(gè)學(xué)期的中段設(shè)立了“科技節(jié)”，并在“科技節(jié)”上設(shè)立了“機(jī)器人比賽”，包括“設(shè)計(jì)與解說”“創(chuàng)作展示”“相關(guān)知識(shí)演講”等。在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)和講解中，可以在活動(dòng)前安排一些靈活的主題，動(dòng)員同學(xué)們?cè)诨顒?dòng)之前積極參加，并設(shè)立一些物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，鼓勵(lì)他們參加，在競(jìng)賽期間，允許學(xué)生們自由發(fā)揮，讓每位同學(xué)在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成作品，然后邀請(qǐng)他們發(fā)表自己的想法和看法。然后由現(xiàn)場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)們進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并由同學(xué)們投票選出自己喜歡的作品。另外，還可以組織學(xué)生們參加，將自己的作品分享給同學(xué)們，讓學(xué)生把自己的作品擺在展臺(tái)上，讓同學(xué)們進(jìn)行分組討論和欣賞，同時(shí)還會(huì)有教師給他們講解，讓學(xué)生更好地了解機(jī)器人。在科技節(jié)結(jié)束后，教師仍然可以組織優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)行交流，讓學(xué)生們對(duì)競(jìng)賽中的知識(shí)有更多的了解。

（三）合作學(xué)習(xí)

在課堂上，教師要求同學(xué)們采取團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式，以項(xiàng)目經(jīng)理、工程師、程序員和演說家四個(gè)人為一組。項(xiàng)目經(jīng)理要對(duì)項(xiàng)目整體工作進(jìn)行統(tǒng)籌，并能靈活地分配有效的資源；工程師負(fù)責(zé)產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并與編程人員進(jìn)行有效的交流；編程人員必須清楚地了解項(xiàng)目的工作目標(biāo)，并能順利地完成線路的構(gòu)造、程序的調(diào)試，并與工程師一起進(jìn)行整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)；演講人的工作主要是收集過程圖片、攝影、錄像、制作 PPT，以文字、視頻等方式，闡述該計(jì)劃的設(shè)計(jì)意圖、實(shí)施過程及解決辦法。當(dāng)然，在實(shí)際教學(xué)中，小組成員并非一成不變，以二人為單位進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，以使每位同學(xué)都能親身體會(huì)到各自的工作責(zé)任，并掌握基本的傳統(tǒng)技能。四個(gè)人的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，完成了單位的工作。學(xué)生能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成自己的作品，既可以提升團(tuán)隊(duì)的工作效率，又可以彌補(bǔ)個(gè)體的不足。其次，在探究式學(xué)習(xí)之前，教師要對(duì)教學(xué)目標(biāo)有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，為學(xué)生提出“從哪兒來”“如何做”“到哪兒去”等具體的操作方法。在探究過程中，要讓學(xué)生“犯錯(cuò)誤”，因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)過程中的“錯(cuò)誤”，會(huì)讓他們獲得更多的收獲，從而獲得更多的經(jīng)驗(yàn)，獲得更多的知識(shí)和更大的成就感。同時(shí)，教師要善于利用學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的失誤，組織學(xué)生公開討論并給予正確指導(dǎo)，防止其因反復(fù)失誤而失去探究的興趣。以蘇教版機(jī)器人教育為例，在“認(rèn)識(shí)機(jī)器人” 教學(xué)中，可嘗試引用《變形金剛》中的視頻內(nèi)容， 向?qū)W生們介紹機(jī)器人及其特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生們對(duì)機(jī)器人的發(fā)展歷史、特性等內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)概括。將學(xué)生分成合作小組，組織小組內(nèi)成員進(jìn)行互動(dòng)討論，教師和學(xué)生之間進(jìn)行互動(dòng)交流，在這個(gè)過程中，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知差異，進(jìn)行知識(shí)遷移。接下來對(duì)機(jī)器人發(fā)展、分類進(jìn)行講解，組織學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)收集素材資料，具體包含文字資料、圖片資料、視頻資料等，再以小組形式進(jìn)行成果分享，按照順序依次介紹第一代機(jī)器人、第二代機(jī)器人、第三代機(jī)器人等，按照功能對(duì)機(jī)器人進(jìn)行分類。結(jié)合合作學(xué)習(xí)成果展示，教師提出具體修改意見，指導(dǎo)學(xué)生及時(shí)修正自身錯(cuò)誤。再比如在“機(jī)器人傳動(dòng)”教學(xué)中， 學(xué)習(xí)識(shí)別機(jī)器人傳動(dòng)的三種方式，學(xué)會(huì)正確區(qū)分皮帶、齒輪、鏈條傳動(dòng)。在本節(jié)課教學(xué)中，組織開展趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，比如使用礦泉水瓶蓋、牛皮筋等進(jìn)行產(chǎn)品制作，完成皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)與之相關(guān)的問題展開討論與研究， 比如“為什么有一個(gè)蓋子在動(dòng)？”“能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)蓋子朝著不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果嗎？”“皮帶在傳動(dòng)中，其中一個(gè)蓋子變小，會(huì)出現(xiàn)哪些新的變化？”在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過程中，有些學(xué)生會(huì)出現(xiàn)部分操作失誤問題，此時(shí)教師要充分給予學(xué)生“試錯(cuò)”的機(jī)會(huì)，在一次又一次的試錯(cuò)中積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)正確的實(shí)踐方法。

（四）機(jī)器人教育與社會(huì)生活相結(jié)合

在機(jī)器人教學(xué)中，利用機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生們?cè)谡n堂上進(jìn)行思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，并能用自己的雙手來解決學(xué)習(xí)和生活中遇到的問題。在艱難的條件下，培養(yǎng)自己的自信和求知欲。機(jī)器人教學(xué)不僅可以幫助學(xué)生理解和掌握復(fù)雜的信息技術(shù)，還可以幫助他們更好地了解機(jī)器人。在教學(xué)中，教師要使學(xué)生認(rèn)識(shí)到機(jī)器人的用途及類型，并使其與日常生活緊密聯(lián)系，激發(fā)其探索的興趣。教師給小學(xué)生布置一項(xiàng)簡(jiǎn)單的作業(yè)，讓學(xué)生在課堂上收集材料，了解其在生產(chǎn)和社會(huì)生活中的作用，并提供一道開放式的問題，讓學(xué)生大膽地猜測(cè)和思考：“如果你有這個(gè)能力，以后你希望把機(jī)器人用于哪個(gè)行業(yè)，它有什么作用？”在學(xué)習(xí)過程中，同學(xué)們會(huì)根據(jù)自己的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行思考和探索，創(chuàng)作出一幅屬于自己的機(jī)器人設(shè)計(jì)藍(lán)圖。在完成作業(yè)的過程中，還可以通過實(shí)踐來提高信息檢索的能力，從而達(dá)到信息技術(shù)教學(xué)的目的。

（五）組織開展興趣團(tuán)體活動(dòng)

利用仿真系統(tǒng)、信息技術(shù)課等，對(duì)所有的學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)。但模擬系統(tǒng)還只是剛剛開始，無法真正了解到機(jī)械人的本質(zhì)。然而，受限于場(chǎng)地、設(shè)備、師資等因素，要對(duì)數(shù)以千計(jì)的小學(xué)生進(jìn)行實(shí)體機(jī)器人的教學(xué)，是一件非常困難的事情。由于個(gè)人興趣和知識(shí)水平，一些學(xué)生對(duì)機(jī)械人的興趣不能持久，甚至不感興趣。首先，對(duì)所有的學(xué)生進(jìn)行了創(chuàng)意編程、機(jī)器人模擬等教學(xué)活動(dòng)，然后根據(jù)學(xué)生的喜好，將愿意學(xué)習(xí)的和喜歡學(xué)習(xí)的同學(xué)編成學(xué)校的興趣小組，以興趣小組的形式開展機(jī)器人教學(xué)。針對(duì)“面向全體”與“個(gè)人專長(zhǎng)”的矛盾，在課堂上積極地進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)教育，使所有的學(xué)生都能對(duì)其有所認(rèn)識(shí)。在興趣團(tuán)體活動(dòng)中，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，確保有興趣的學(xué)生能通過團(tuán)體活動(dòng)，培養(yǎng)興趣，挖掘興趣，保持興趣。

三、建議

制定機(jī)器人教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有關(guān)的詞匯進(jìn)行規(guī)范，為其設(shè)計(jì)出最起碼的技術(shù)要求和功能要求，并要注意避免“一刀切”，要有足夠的靈活性，提倡廠家之間的良性競(jìng)爭(zhēng)，推動(dòng)機(jī)器人教育的發(fā)展。并對(duì)教學(xué)管理平臺(tái)、產(chǎn)品應(yīng)用服務(wù)等產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行深入的研究，根據(jù)一線學(xué)校機(jī)器人教育教師的指導(dǎo)建議，將機(jī)器人教育的硬件設(shè)計(jì)制造、平臺(tái)開發(fā)、應(yīng)用服務(wù)聯(lián)合，使其能夠在開展機(jī)器人教育活動(dòng)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)方面發(fā)揮重要作用。此外，機(jī)器人教育需要與3D打印技術(shù)、開源軟件、開放源碼硬件等技術(shù)關(guān)聯(lián)，拓寬學(xué)生的認(rèn)知面，讓他們充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，促進(jìn)教育資源、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的交流，促進(jìn)機(jī)器人教育健康、規(guī)范、可持續(xù)發(fā)展。

四、結(jié)束語

在小學(xué)課堂進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)，并不是為了學(xué)習(xí)機(jī)械原理、電子電路、軟體等專門的知識(shí)，而是為了讓學(xué)生掌握一種運(yùn)用電腦解決問題的思維方式和解決生活中問題的方法，也就是具備計(jì)算思維和創(chuàng)造性的思維，這是一種面對(duì)未來變化、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的必要技能。隨著國(guó)家對(duì)科創(chuàng)教育的關(guān)注和對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)取向的改變，必將有越來越多的學(xué)者、學(xué)校、教師和社會(huì)教育組織投入到小學(xué)的機(jī)器人教學(xué)中去，從而促進(jìn)我國(guó)的科創(chuàng)教育的發(fā)展。

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