中學機器人教學問題探析

周德炎

（江蘇省南通第一中學，江蘇南通 226001）

中學機器人教學問題探析

周德炎

（江蘇省南通第一中學，江蘇南通 226001）

中學開展機器人教學，旨在提高廣大青少年的科學素養，引導更多的學生關注科技、熱愛科技、走進科技，涌現出更多未來的科學家和工程師。各類青少年機器人競賽對機器人教學的普及和推廣起到了一定的促進作用，但機器人教學走到今天，唯競賽是從傾向嚴重，已經嚴重影響了機器人教學的良性發展。作者主要從中學機器人教學的現狀、可采取的對策等方面進行簡單的介紹。

機器人教學；機器人現狀；科技教育

作為中學科技教育的一種重要形式，機器人教學主題有趣，更重要的是其具有極大的開放性，從機器人的搭建到項目方案的解決，能激發學生充分發揮想象力、創造力，有利于培養學生的開放性思維和團結協作能力。同時，機器人本身具有好玩、神秘的特點，使機器人教學很容易吸引學生進入這個科學的前沿領域，讓學生在游戲中學習,在游戲中成長,可以培養學生的科學素養,而科學素養又是人的綜合素質中較為重要的核心部分。

曾幾何時，在各類機器人競賽活動的推動下，越來越多的青少年有機會接觸、了解和學習機器人這一高科技的產物。青少年機器人競賽活動極大地推動了機器人進入中學的進程，各地機器人實驗室建設迅速，機器人教學也成了很多學校的必設課程。

一、問題

目前看似紅火的機器人教學背后所隱藏的問題也越發明顯：機器人教學更多的是充當學校形象工程的角色，大部分學校開展機器人教學的主要目的就是為了參加各類機器人競賽。學校一味追求機器人競賽帶來的社會效益，漠視和扭曲活動本應發揮的作用，非常不利于機器人教學的良性開展。

目前，中學機器人教學存在以下幾個突出問題：①機器人器材采購過度追求功能，而忽視其性價比，導致機器人教育幾乎變成一種“貴族教育”；②中學具有機器人教學專長的教師十分缺乏，而各類機器人培訓主要為競賽服務，缺乏普及性、系統性，質量也不高；③缺少成熟的機器人教材體系，教學內容主要來自廠商的產品說明書，隨意性太大；④教學形式單一，目前中學機器人教學活動的開展主要以課外興趣小組的形式為主，面向的對象有限，缺乏普及性，活動時間也無法保障，不能常態化、長期化。

二、對策

這些問題如不能及時有效的解決，對中學機器人教學的發展是極其不利的。為了扎實推進中學機器人教學，扭轉唯競賽是從的局面，筆者認為可以從以下幾個方面入手：

1.理性選型，搭建機器人教學平臺

常言道：巧婦難為無米之炊。現在機器人器材的高投入，讓很多學校望而卻步。筆者認為，市場炒作模糊了機器人概念和一味追求競賽成績，是造成基礎教育對機器人選購誤區的主要原因。其實，中學機器人教學應面向全體學生，一方面普及機器人科技知識，另一方面作為技術教育課程，重在培養學生的動手能力、創新意識和利用所學知識解決實際問題的能力。基于這樣的考慮，筆者認為應該降低教學用機器人成本，一些結構簡單、有一定的開放性、基本功能齊全、性價比高，可以開展機器人搭建創意教學和實踐應用教學的教學機器人套件完全符合教學需要，可以考慮引進。

我校根據本校實際和教學需要，借助南通市教育裝備中心平臺，采用競爭性談判方式整體采購，裝備了20套能力風暴智能機器人AS-MII、20套能力風暴工程創新套件AS-EIB、8套教學比賽擴展套件、8套AS-ROBI創新套件、8個AS-EICON控制器和20套樂高9797NXT機器人套裝、10套RCX機器人團隊套裝9794，可滿足40～50個學生 （2～3人一組）進行機器人課程的學習，適用開展基于信息技術課、通用技術課、基于機器人的能力培養等課程教學。

2.豐富機器人教學資源，構建良好的軟環境

目前國內幾乎沒有成熟的機器人教材體系，而且適合中學機器人教學需要的各類資源也相對匱乏。因此，為了保障機器人教學的順利開展，應當高度重視軟環境建設：①建設較為完整的機器人教學資料庫，比如機器人圖書、多媒體光盤等，內容可涉及機器人結構原理、控制原理、程序設計等方面；②機器人教材可以在現有的廠家產品指南和競賽項目解決方案的基礎上，重新選編、修訂，盡量系統化，形成體系。有條件的學校最好能自主開發校本教材；③為了提高教師在機器人方面的理論知識和實踐操作技能，跟上科技的發展步伐，可以充分挖掘現有教師資源，通過有計劃的培訓，以點帶面，打造一批事業心強的專家型教師隊伍。教育部與樂高“技術教育創新人才培養計劃”于2010年1月份正式啟動，其中的骨干教師培訓計劃將為我國培養一批優秀的創新技術教育師資隊伍，為推動我國機器人教育事業的發展有著重要意義。

3.積極探索機器人教學活動開展的形式

目前，中學開展機器人教學活動的形式大體有以下幾種：

（1）針對部分學生，組成機器人課外興趣小組或者機器人社團開展活動；

（2）把機器人課程作為物理、信息技術、通用技術的選修模塊進入學校課程體系；

（3）機器人教學以研究性學習、校本課程的形式進入學校。

結合中學機器人教育教學活動的任務和特點，機器人教學最為可行的路徑就是應該和當前的基礎教育課程改革相結合。教育部頒布的 《普通高中技術課程標準》設立了“人工智能”、“電子控制技術”和“簡易機器人制作”等模塊。同時，在《普通高中課程方案》的具體設置中，還有很多的選修課程、研究性學習課程和綜合實踐課程。機器人的教學內容完全可以滲透到中學的多門課程和課外活動中，成為這些課程或活動的重要組成部分。

在此值得一提的是：山東省濰坊市高密一中經過多年實踐，探索、總結、提煉并被實踐檢驗過的“點、線、面相結合”的機器人教學模式（即以校本課程、研究性學習為面，以興趣小組活動為線，以競賽為點），筆者認為很值得學習與借鑒。

2010年江蘇省推薦了一批中小學校參加“江蘇省機器人教學實驗學校”資助項目，各實驗學校依據《江蘇省義務教育信息技術課程指導綱要（試行）》的相關要求，面向全體學生開設機器人教學課程，確保機器人教學的教學時間，深入研究教學內容，提高課堂教學的有效性，切實提升中小學生的技術素養，同時也可充分發揮機器人教學的模范帶頭作用。

4.合理選取機器人教學內容

從中學機器人教學目標價值取向來看，強調通過機器人課程，培養學生良好的科技素養、發展學生的科學創新精神、實踐動手能力和團隊協作能力。中學生好奇心強，樂于接觸新鮮事物，但由于自身知識的欠缺，對機器人制作涉及的自動化、機械設計、微電子技術等技術很難掌握，所以中學機器人教學內容應與大學機器人教學內容區分開來，更多的以機器人基本結構、搭建創意與實踐應用為主。同時也應注意與物理、信息技術、通用技術等課程內容的整合。在兼顧普及與提高、理論與實際相結合的前提下，教學內容可包含以下四個模塊：

模塊一：機器人概況，了解機器人概念、原理、發展、應用領域等內容；

模塊二：機器人結構，了解機器人的結構原理，重點掌握利用各種零部件搭建機器人的方法，能搭建有一定實際用途的機器人作品；

模塊三：機器人編程，學會常用機器人編程平臺 （如Robolab、NXT-G、VJC等）及簡單高級編程語言（C、C++）的使用，能編寫出實用機器人程序；

模塊四：機器人項目實戰，能針對各種機器人項目主題 （如軌跡、基本技能、足球、滅火、創意、FLL工程挑戰等），創造性地綜合運用所學知識。

5.重視教學評價，進行科學評價

教學評價是保障任何教學活動取得成效不可或缺的重要組成部分。由于機器人教學具有極大的開放性，教學組織形式也更多的以小組合作為主，因此機器人教學評價一定要打破現在普遍存在的以競賽成績為單一指標的評價標準，不應僅用分數來甄別和選拔學生，而更多的是考慮評價方式是否有利于促進學生潛能、個性、創造性、協作性的發揮。

評價可采用過程性評價與總結性評價相結合的方法進行。過程性評價可以更多運用學生自評、小組互評的方法，將課堂的主動權交給學生，讓學生進行自評、互評，在評價的同時收獲更多知識，教師可以在學生評價后再進行總評。總結性評價可以形式多樣，比如可以采用如下的形式：機器人搭建作品、機器人項目實戰解決方案、機器人科技小論文等。

雖然現今的中學機器人教學存在各種各樣的問題，但其在中學教育中的意義和前景毋庸質疑。筆者認為，在廣大基礎教育決策者和工作者的共同努力下，機器人教育必將成為我國基礎教育中最絢麗的一道風景線。

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[5]中小學信息技術教育專業委員會機器人學組.中小學智能機器人課程指導意見（試行）（S）.2004.

（編輯：郭桂真）

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1673-8454（2011）12-0021-03