機器人(校本)課程開發與研究

夏 瑞

(天津市河西區上海道小學 天津 300204)

1 機器人課程開發背景

21世紀是一個飛速發展的時代，科技發展更是突飛猛進。如何讓孩子們更早地接觸科技知識，激發他們對科學的興趣？如何幫助他們更好地面對未來社會激烈的競爭？面對這一切，河西區上海道小學選擇了最好的科技教育工具：機器人工作室，逐步引導學生迎接未來的科技挑戰，培養他們的創新精神和實踐能力。因此，上海道小學開展了把機器人課程引入課堂的可行性研究。在研究過程中，我們分析了在培養學生創新能力、實踐能力以及思維能力等方面的問題，同時根據我校 14年來開展機器人活動的深厚底蘊，明確了開設機器人(校本)課程的目的和意義。通過多方面的論證，認為我校是有條件、有能力讓機器人課程進入課堂的。

2 機器人課程開發基礎

在基礎教育階段，我國的學校缺少對學生創新和實踐能力方面的培養，培養學生創新能力、實踐能力以及思維能力的最佳時期往往被忽略了。在教育改革不斷深入的今天，單一課程體系已不能滿足教育的需求，課程設置也呈現出多樣化。很多學校根據學校的特色以及師資能力等開設了校本課程，對課程進行補充。

2.1 引入機器人課程的目的、意義

上海道小學的辦學理念是“求新綻活，自主發展”。基礎教育是多維度的，除了傳授基本知識，還要教孩子學習如何感知和理解社會，如何與他人合作從而達到雙贏等。我校之所以選定智能機器人這一項目，是因為這項活動的開展有利于培養學生的綜合素養，活動內容本身也具有較強的趣味性，易于學生積極參與，還能培養學生的邏輯思維能力、實踐能力、臨場應變能力和良好的心理素質。

2.2 引入機器人課程的必要性

學校開展機器人活動，更多地是立足于全體學生都能夠參與這項活動，讓更多的學生通過活動認識機器人，培養他們的科學意識、合作意識。

2.2.1 培養學生的能力

學習機器人對學生來說是個很好的學習與鍛煉的機會，對于學生的逆向思維能力、邏輯思維能力、思維嚴密性能力以及動手動腦能力都有很大的提高，對學生以后的學習有著很微妙的啟發，可以提前為學生打好思維基礎。

2.2.2 培養學生良好的心理素質

參加機器人競賽對學生的要求是很高的。教師與學生從賽前的機器人調試開始就已經被隔離開，直到比賽結束，學生只有自己來完成比賽。參賽選手必須具有很高的水平，在極短的時間內完成搭建機器人、編寫程序、機器人調試。因此，在平時的學習中，教師會不斷訓練學生的抗壓能力，培養其過硬的心理素質。

2.2.3 培養學生的學習能力

學生通過獨立思考拼裝機器人并編寫程序，對機器人進行反復調試。遇到解決不了的問題時，教師只進行點撥。在完成任務的整個過程中，學生始終都處在主動的位置，直面各類問題并不斷克服困難，最終取得成功。學生在過程中學習，既提高了分析問題解決問題的能力，又體驗到成功的喜悅。

2.2.4 培養學生的團隊意識

學生的團隊精神是可以通過教學活動逐步培養的，給學生創設合作學習的機會，提高學生個體與學生群體間的交往能力，通過合理分組、正確引導、精心設計，激發學生內在的自我意識、合作意識；使學生通過“機器人制作小組”的團隊活動，不僅提高自身的科學素養、培養創新精神，還能在尊重他人中懂得自尊，在合作交往中懂得自信，在學習機器人技術的過程中享受到團隊合作的樂趣。

2.3 引入機器人課程的相關工作

2.3.1 師資情況

我校從事機器人教學的教師在機器人軟、硬中方面都具有較強的業務能力，同時注重學生能力的培養。如在 2006年 7月的全國機器人比賽中，裁判組對基本技能項目比賽的任務進行了變更，把黑線變成了白線，這給部分學生完成任務帶來了困難。而由于我校教師平時注意培養學生的編程能力，結果在這一屆全國比賽中脫穎而出，取得銀牌的好成績。由于所輔導的學生競賽成績突出，有兩位教師多次獲得天津市及全國優秀機器人教練員稱號。

2.3.2 學生情況

我校自 1999年 8月開始開展機器人項目，每年有一千多名學生參加機器人課程學習，使“機器人”項目成為我校的一個亮點。為了給學生一個良好的學習、活動環境，我校在 2004年成立了天津市第一個機器人工作室——上海道小學小海帆機器人工作室。每年，天津市青少年機器人競賽中我校獲得一等獎人數居全市前列。在全國、世界青少年機器人競賽中多次獲得冠軍，有多名學生次獲得天津市、全國科技創新獎。

2.3.3 學生家長的大力支持

我校大部分學生家長受過高等教育，對學校開展這項活動的目的、意義都很了解，非常支持孩子們參加活動。對學生在參加活動中遇到的困難都能給予積極的幫助。

2.3.4 學校的實力

學校每年都下撥一定的資金，支持機器人工作室的活動。如：機器人專用教室布置、購買機器人零件和配件、比賽專用場地、外出比賽經費等等。

3 研究過程

3.1 成立“做中學”工作室

許多原理單純從理論上講，學生是很不容易領悟的，通過動手做，搭建簡單的機械模型，學生就能很容易體會機械結構及運動原理，了解結構的奧妙，享受模型機械化的樂趣。“做中學”工作室符合目前教育部提出的“動手做”理念，并使用合適的教育工具，實現了設計與技術的綜合能力培養。

3.2 構建機器人校本課程

3.2.1 編寫校本課程教材

本教材的編寫旨在幫助孩子們通過親手操作，掌握簡單機械及動力機械的原理。此教材分為循序漸進的 6個單元：結構和力、杠桿、輪和軸、齒輪、傳動帶、其他機械。

3.2.2 校本課程評價的設定

①科學性原則，對課程的評價要運用科學的評價方法，提高評價的效度和信度。②可操作性原則，評價方法要簡單可行，操作性強。③素質培養的原則，對課程的評價要注重考查提高學生各方面的素質，培養學生的創新意識和創新能力。④參與性原則，對學生的評價注重校本課程的參與情況，作為學生學分考核的依據。⑤全面性原則，對教師的評價既要考慮到教師課程目標的實施情況，學生能力的提高情況，又要考慮到教材的編寫質量。

3.2.3 未來的講授效果及預期

針對學生年齡特點，我們采用最佳的教學方法，珍惜孩子們的好奇心和創造欲望，以解決問題為基礎，讓他們在設計和搭建機械、能源和機器人模型的過程中學習物理、數學、電子、傳感器等多學科科技知識，鍛煉交流和團體合作技巧，培養他們解決問題的能力。

4 成果展示

機器人課程為我們提供了一個教育創新的平臺，開發機器人文化的教育功能和發掘機器人的教育價值，對推進教育創新，促進教育改革和教育現代化，提高學生的創新和實踐能力，具有重要的現實意義和戰略意義。也正因為如此，當前機器人教育已經走進中小學課堂。

4.1 機器人課程使學習成為學生喜愛的一門課程

能夠挑戰個人能力極限是激動人心、充滿樂趣的。在這一過程中，學生會獲得豐富的經驗，學到新的知識。機器人教育正是以其充滿趣味性、挑戰性、團隊合作性的獨特的魅力吸引著眾多學生積極參與。

4.2 機器人課程創造出最佳的學習方式——“做中學”

我們都知道，獲取知識的最佳途徑是讓學生置身于充滿趣味性、刺激性、挑戰性的活動中，主動去探究知識的奧秘。學生積極制作機器人的過程，也是知識在他們腦中建構的過程。在機器人教學中，教師設計的每一個主題任務不僅僅是有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學生可以用不同的方法設計不同的機器人來達到同一個目標。在這種創造性的學習過程中，學生對學到的知識也會有更深刻的認識，這就是“做中學”。

4.3 機器人課程將成為教育創新的載體

機器人課程是學生親自動手參與的創造實踐活動，面對的是現實生活中的實際問題，不再是教師預先假設的情景，在這種環境中能夠最大限度激發學生的興趣和創造沖動。同時，機器人教學是一個團隊協作的過程，學生通過協作促進彼此的進步，在互相討論中探究問題解決方法。在這個過程中，學生從心理和精神上經歷了科學研究的歷程。也正是基于此，機器人教學必將成為教育創新的載體。

5 結 語

總之，機器人進入課堂，會給教育創新帶來新的活力和新的天地。機器人課程會為學生創造一個能夠充分發揮想象力、創造力的空間，讓學生自己去計劃未來、去選擇、去競爭、去鍛煉、去體驗、去創造、去完成他們的夢想。機器人課程的不斷發展對教育觀念的轉變，對推進教育創新，對培育創新文化社會都將產生積極的促進意義。