機器人走入信息技術課堂的可行性研究

【摘 要】中小學機器人集成了眾多領域的先進科學與技術知識。該課程的開設，可以使那些將來立志投身通信、微電子、計算機領域的學生打下一些基礎，還可以培養(yǎng)學生動手、動腦相結合的創(chuàng)新能力，這是適應新課程改革的需要，符合新課程標準的素質教育要求。

【關鍵詞】科學素養(yǎng)；機器人教學；創(chuàng)新精神

教育部從2003年起，把中小學機器人比賽納入全國中小學電腦制作活動，同時普通高中新課程已將人工智能技術及簡易機器人制作列入選修內容。在機器人教學中，學生通過動手實踐獲取知識，針對項目主題進行研究、策劃、設計、組裝和測試。通過主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的喜悅。活動中，學生不僅學習有關機械、電子、計算機等技術知識，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如：與人溝通合作的能力，合理分配、利用時間的能力，對他人尊重、毅力與自信心等。

一、機器人課程，現(xiàn)代教育的呼喚

青少年科技活動作為教育的一部分，已有一個多世紀的歷史。目前，正值世界新技術革命的高潮，人們對科學技術的功能、科學技術自身發(fā)展的特點以及現(xiàn)代科學技術對人才提出的新要求，這使得青少年科技活動有一個較好的社會環(huán)境和良好的理論基礎。開展青少年科技活動的目的并不在于在各項比賽中獲得名次，根本目的在于培養(yǎng)青少年的科學素質的。

我校在2009年成立了江南機器人工作室，開始“讓學生了解智能機器人”的實驗研究，面向參加杭州市智能機器人比賽的學生進行培訓；2010年開始，機器人工作室面向四～八年級的學生，把智能機器人教學納入綜合實踐課程，每周四課時，通過教學反饋，在開設智能機器人課程后，學生學習熱情高，促進其科學素養(yǎng)的養(yǎng)成，主要表現(xiàn)在學生對于學習的主動性提高，在常規(guī)課程中也能以科學的思維去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對實際問題的分析與理解更準確、深入。

二、智能機器人教學模式的思考

我校機器人教學實踐活動以普及組和提高組的形式，面向全校自愿報名，從中選拔四十余名同學，每周有兩名專職教師進行固定課時的教學。教學內容包括機器人的基本原理與工作過程、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意機器人制作等等項目。我們在活動課的教學中積極引導學生學會觀察、學會表達、學會思考、學會創(chuàng)新，使學生掌握機器人基本知識與基本技能，增強動手能力，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神、激發(fā)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)科學興趣，提高學生的綜合素質。

在機器人實踐活動中不以競賽為唯一目標，在平時教學活動中注重培養(yǎng)學生的興趣，教師多角度地看待每一個學生的學習，輕結果，重過程，對學生的進步和成功都及時給予鼓勵，使自信的愉悅貫穿整個教學。這種正面的情緒進而促使學生充滿興趣，更自主的投入到學習、探究中。在教學過程中給學生設置一些比較復雜的任務，通過小組討論協(xié)作完成，小組間再進行競爭。競爭是觸發(fā)激情的手段之一，能延續(xù)學習興趣，鍛煉學生的心理素質。同時在小組設置中，采取“以老帶新”的方式，鼓勵學生主動探索、設計自己的機器人，并編寫程序完成任務。實踐中教師只是指導者與合作者，學生才是主體。平等和諧的師生關系進一步激發(fā)學生的創(chuàng)造力，學生親身體驗抽象理論到觸手可及的實物過程，極大地調動了學生的內動，促進其主動發(fā)展 。

三、機器人教學實踐活動的成效與思考

四年的智能機器人系統(tǒng)教學，我校涌現(xiàn)出一批有潛質的科技特長生，從最初對機器人知識的完全空白，到如今能把一堆零件器材搭建起來并編寫具有針對性的程序，制作出成具有特定功能的機器人，并利用課余時間參加全國、省、市各級競賽活動，已取得全國、省、市多項一、二等獎。

在智能機器人教學實踐中，學生真正實現(xiàn)主體地位，在實踐中親自觀察、探索、操作，學生的興趣、情感、意志都得到較好發(fā)展，達到使學生在掌握知識的基礎上充分發(fā)展智力、能力的目的。智能機器人教學課程的內容不受大綱、教材的限制，適于加進現(xiàn)代科學的新知識，開闊學生的科學視野，與現(xiàn)實生活緊密結合，滲透著現(xiàn)代科學技術新成果的內容。課內，以傳授的方法為主給學生以基礎知識和基本技能的，而在課外，機器人教學活動引導學生在已有知識的基礎上去進行科學知識的自主探究，彌補課堂教學的不足，有利于培養(yǎng)學生的科學素質。課堂教學對完成共性教育和全面的基礎教育有很大的優(yōu)越性，但對于因材施教育發(fā)展個性又確定存在嚴重的不足。活動內容豐富、形式多樣的智能機器人教學活動可以彌補這一不足，使學生在科技上得興趣、愛好和特長得以充分地發(fā)展。

四、機器人教學實踐活動開展的思考

智能機器人課程的內容決定了它屬于青少年科技實踐活動。以科技實踐興趣課為載體的智能機器人教學形式，只能面向一部分學生。筆者在思考，如何讓更多學生享受智能機器人課程？是否可以換一種教學載體：如把新課程標準下的“地方課程”拿出部分來用于實施智能機器人教學，或與關系比較緊密的信息技術課程進行整合，開發(fā)出適合本區(qū)域學生特質的校本課程。這樣，可以讓現(xiàn)有的機器人器材，盡可能提高使用率，從而最大限度地發(fā)揮其作用，取得更明顯的教學與社會效益。

總之，智能機器人研究活動對學生知識建構、創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng)都起到了積極的推動作用。受到硬件的制約，我們國內的機器人教學還大多是停留在課外興趣小組輔導層面上，相信不久的將來，會普及到課堂教學中去，培養(yǎng)更多有綜合素質和良好信息素質的現(xiàn)代化人才。

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（作者單位：浙江省杭州江南實驗學校）