小学智能机器人校本课程建设的实践与探索

摘　要：

关键词：

　　一、机器人校本课程建设的背景与理念
　　科技推动教育，知识改变命运。信息技术的发展日新月异，如果说上个世纪的八十年代是个人计算机的时代，九十年代是互联网飞速发展的时代，那么本世纪的第一个十年，是智能机器人飞速发展的时代。随着智能机器人技术的发展，智能机器人的教育走入中小学学生课堂即将成为可能和必然趋势。这项活动对学生综合能力的培养有很大帮助，首先它提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式，而且内容本身也具有较强的趣味性、实践性、探索性和综合性，易于吸引学生积极参与。同时，也是学校开展科技教育的最有效途径之一。
　　研究现状：国外一些发达国家非常看好智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响，尤其对年轻一代创新能力的培养作用，他们在中小学教育中都不同程度地对学生进行智能机器人知识的教育。例如，介绍机器人的由来，要求学生搜集各种机器人的图片、小说或录像等资料。让学生分组讨论有关机器人的功用和局限性及可能对人类产生的影响等问题。这些内容主要穿插在科学概论、社会研究和计算机概论等课程教学中进行。在国内，智能机器人技术向教育领域的渗透已有呈加速度发展的趋势，智能机器人事业和教育事业同时面临跨越式发展的极好机遇。如果说上世纪末我国“863”高科技发展计划把“普及机器人文化”作为我国发展机器人事业的一项战略措施，那么到了新世纪，普及机器人文化也将越来越成为促进教育创新的一个战略性手段。
　　现在，我市的许多学校也都开展了机器人的活动，但是这些学校智能机器人活动都以校内机器人社团、或者是以竞赛小组的方式出现，也有学校以研究性课程、选修课程的形式进入了中小学课堂，这些都没有进入学校课程体系，没有真正对全体学生进行机器人基础知识的普及教育。
　　我们学校从2006年就开设了机器人社团活动，在历年各级各类的机器人竞赛中获奖无数，同时也积累了丰富的机器人教育经验。为了使机器人教学不偏离教育目标和学校发展目标——让每一个学生都得到发展，学校确立了“普及+提高”的原则，根据实践经验、师资水平和学生发展需求等因素开设了智能机器人校本课程，决定开展把智能机器人课程引入课堂的实践研究。
　　机器人校本课程作为一种普及型课程，不强调课程的系统与全面，不追求课程建设的专业性，旨在充分利用机器人教学的特性，培养学生动手能力和创新精神，力争使其成为素质教育的新平台。机器人校本课程的理念是通过机器人教学培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力，帮助他们在实践中初步建立系统的观点和意识，促进学生综合素质的提高。
　　二、机器人校本课程建设课堂教学实践
　　机器人的学习需要学生的生活经验作为基础，包括学生对问题的分析、解决问题的能力，都会影响机器人学习的积极性，所以内容的开设必须切合学生的学习实际。结合我校实际情况，我们的做法是：三年级初步接触了解什么是机器人，用LEGO实体机器人进行搭建研究学习，简单介绍相关机械原理，培养孩子的动手能力；四年级简单了解机器人程序，学习有关编程技术，培养学生的逻辑思维能力。采用这样的机器人课堂教学梯度铺垫策略，有利于学生兴趣的培养，同时也符合学生的认知规律层层递进。
　　1.教学内容
　　我们将课程的内容分为三个主要的版块：认识基础构件；图形程序学习；创作作品。在这三个版块的基础上还有第三方的传感器和控制器的学习作为教学补充。学校将机器人NXT技术基本定位在研究性课程和拓展性课程上，为了能保证教学的课时，所以对课程的课时设置数量基数降低，而可以给教师一个比较大的变通空间，增加操作性。
　　①总课时：
　　学校基本将LEGO的课程定位在三、四两个年级，两个年级的总课时数为32个课时/学期。
　　②按年级细分课时：
　　三年级课程可以用研究型和拓展型课程的时间，以一个星期各一个课时，一个学期共活动16次计算，可以保证有16个课时。
　　四年级课程主要以拓展型课程为主，以一个星期一个课时，一个学期共活动16次计算，可以保证有16个课时。
　　2．教学形式：
　　教师授课型：在课程的初期阶段需要提供学生各种LEGO器材的零件实物并介绍几个具体的个案，让学生对LEGO的器材和LEGO的相关软硬件操作有一个直观的认识。
　　学生活动型：在课程的后期阶段应该以学生的自主活动为主。组织学生以个人或小组为单位进行学习和创作，参加各种教学测试和比赛。
　　3．课程评价
　　为了考察学生学习的效果，课程设置相应的教学反馈方式即教学评价。机器人课程的评价，我们一直在探索，我们觉得智能机器人课程中对学生的评价也可以包括自我评价、同学评价及教师评价。但是机器人的教学是一个实践的活动，因此，总体评价应该采用过程评价。比如：智能机器人的任务完成情况评价，是从完成任务的方式和完成任务的效率上进行衡量，用最简单的方式、最快的速度完成特定的任务一般就是最佳方案。
　　结合我校的实际情况，我们采用的就是过程性评价和终结性评价相结合的方式，采取的形式主要包括以下几个方面：
　　①对学生学习过程的记录：现在学习的评价方式逐步从对学习的结果评价转化为对学习的过程细致的评价上了。所以要求授课老师对学生的学习态度和学习过程做一个详细而细致的记录。过程的记录将作为学生参加课程学习的随堂成绩作为综合评价的重要依据。
　　②学生作品：在对学生学习过程记录的同时也要参考学生的学习成果。将模仿类型的作品和创新类型的作品作为两种不同的作品形式进行评价。评价中要对作品的功能性和创造性都做一个评价。要求授课老师能保留学生作品的实物图像和具体完成的动作说明作为重要的评价依据。
　　③论文：对于已经参加过提高型课程的学生要求其对一个主题进行研究并撰写有质量的论文或案例报告作为结果评价中的重要指标。教师做好案例的收集整理工作以充实学校的课程。要求一个小组至少完成一篇论文。
　　④测试：针对每一个章节的内容制定阶段学习后命题形式（专题形式）的能力测试，也考察学生对本章节的学习结果。测试可以根据教学进度和实际操作情况适当安排课时进行，一个年级的课程安排中每个学期的测试不少于3次。
三、机器人校本课程建设推进的后续保障
　　1.课题引领
　　科研，可 以让我们明确自己的走向，如今，全国信息技术专业委员会成立的机器人组委会有多项课题，我们完全可以在全国课题的总题引领下，成立自己的子课题，不断的探索研究适合自己的发展方向以及课堂教学的策略。
　　本校机器人课题组领衔的《中小学智能机器人校本课程开发的实践》这一课题，申报了常州市十二五规则市级课题，并与今年年初顺利开题。在此研究过程中，教师的教学水平也在不断提高。由此可见，机器人课堂教学的推进实施需要课题的引领，浓厚的学科科研氛围，有利于我们很好地开展机器人课堂教学研究与实践，有利于不断提升不断推进机器人课堂教学的实践。
　　2.师资建设
　　机器人课堂教学的有效推进，打造一支强有力的师资队伍非常重要，我们在实践过程中发现机器人课堂实践对教师的要求很高，比如：要有耐心、动手能力较强、要懂一定的电子技术、要有一定的程序编写能力、甚至要有创新精神等等。所以我们在整个机器人课堂教学实践推进研究过程中，是整个团队一起来完成的，专门成立了机器人课题研究小组，定期开展教学研讨活动，交流经验相互学习。当遇到大型比赛的时候，互帮互助，互相推荐分配代表参赛，整体的教学研讨、比赛参与都比较融洽。
　　3.以赛促学
　　比赛的真正目的：推进机器人课堂教学，培养学生的综合素养，我们搞各种各样的比赛目的还是推动课堂教学，培养学生的综合能力，而不是花大量的银子去搞怎样高科技的比赛，最终得不偿失。我们的目的还是要考验学生的真实水平。我们的比赛应该是真正属于学生的比赛。
　　基于这样的比赛理念、针对这样的比赛目的，学校可以在每年的科技节上开设学生机器人竞赛项目，例如：轨迹常规比赛：“竞赛+上机考试”；创意比赛：“现场设计+解说”。在每年的青年教师素质赛中，进行机器人课堂教学展示评比：“设计+上课+说课+评课”；机器人课堂教学论文、案例评比；教师机器人比赛：现场命题现场比赛。

     结语：一年多来的机器人课堂教学实验成果坚定了我们继续进行机器人校本课程开发的信心，我们计划在下一阶段除了继续在三、四年级开设LEGO基础知识课程外，还要在五年级开设仿真机器人方面的校本课程。我们的机器人校本课程的建设也还处于起步阶段，探索适合我校实际的有效的课堂教学实践策略是我们不断研究的重点课题，让机器人校本课程不断丰富、不断完善，从而真正体现机器人这个特殊平台的价值。