信息技術(shù)課程引入機器人載體的實踐研究

●李維明

在中小學信息技術(shù)課程中， 如何有效地引入機器人載體以促進信息技術(shù)教育、教學的創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的操作實踐能力，提高創(chuàng)新能力，促進學生的全面發(fā)展， 這是中小學信息技術(shù)課程建設(shè)實踐中需要研究的重要課題。

一、實踐研究的做法

（一）注重平臺建設(shè)，打好研究基礎(chǔ)

在中小學信息技術(shù)課程中引入機器人載體的研究需要兩個平臺的支撐： 一是教材， 二是機器人器材。前者是信息技術(shù)課程的要素，后者是開展實踐研究活動的載體，缺一不可。

為此， 首先對我國部分省市現(xiàn)行義務(wù)教育階段《信息技術(shù)》教材進行了查閱分類，以了解目前國內(nèi)機器人進入義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程的現(xiàn)狀。 這包括：義務(wù)教育階段《信息技術(shù)》教材中有關(guān)機器人內(nèi)容分布，內(nèi)容的詳略，涉及的機器人品牌型號等。同時，對所涉及的機器人進行比較，確定其教育教學性能，經(jīng)濟性等，最終確定了適合我省義務(wù)教育階段開展機器人教育教學活動可選用的機器人品牌型號。 這一階段的研究成果也被我省義務(wù)教育階段課程改革實驗教材《信息技術(shù)》修訂組吸收，形成了適應本省教學需求的機器人教學教材， 也為本課題研究的開展提供了范本。

在此基礎(chǔ)上， 向義務(wù)教育階段課程改革實驗教材《信息技術(shù)》所涉及的機器人公司尋求支持，得到了智慧天下公司、 四川天平教學儀器公司的鼎力相助，為20 個實驗學校各捐贈了25 套“智慧天下機器人套件”，為實踐研究工作開展打下了良好物質(zhì)基礎(chǔ)。

（二）申報省級課題，推動實踐研究

為更好地推動中小學信息技術(shù)課程中引入機器人載體的實踐研究，2011 年申報了四川省教育廳普教科研資助金項目：《中小學信息技術(shù)課程中以機器人為載體的創(chuàng)新教育研究》（批準文號為： 川教函[2011]632 號）， 并設(shè)置了21 個子課題研究學校，目的是通過子課題的研究，取得一手研究資料，提供研究實例，以支持實踐研究的成果。

二、實踐研究的效果及影響

（一）實驗學校信息技術(shù)課程教學得以優(yōu)化

智能機器人技術(shù)融合了造型技術(shù)、機械、電子、傳感器、計算機軟件、硬件和人工智能等眾多先進技術(shù)， 充分地體現(xiàn)了當代信息技術(shù)多個領(lǐng)域的先進技術(shù)，是綜合知識和技術(shù)的結(jié)晶。機器人活動不僅主題有趣，富有挑戰(zhàn)性，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達到同一個目標，因而智能機器人活動能激發(fā)學生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學生的開放性思維，提高學生的創(chuàng)新能力。

（二）實驗學校教師創(chuàng)新意識增強

1.教師的教學觀念得以更新

參研教師通過自學、參培、研討等形式提高了理論認識；對教材、教法的研討、課堂教學的設(shè)計、反思，教學效果的總結(jié)中教師的業(yè)務(wù)水平得到提升；教師將“課堂交給了學生”，通過生動、直觀、有趣的實際情境，激發(fā)學生興趣和參與熱情，促使學生主動探究，充分發(fā)揮學生能動性和創(chuàng)造性，而教師只是課堂組織者。 這樣一來，老師的觀念得到了轉(zhuǎn)變。

2.提高了教師的綜合能力

在活動開展及課題研究過程中， 課題組老師通過自己設(shè)計活動、組織活動、了解收集活動資料、整理分析、歸納總結(jié)、撰寫經(jīng)驗文章及研究報告等，一步步學會了教學研究，提升了研究能力，促進老師向一個創(chuàng)新型、研究型、專家型教師發(fā)展。

（三）實驗學校學生創(chuàng)新能力明顯提升

中小學信息技術(shù)課程中引入機器人載體的實踐研究，其最終目標還是落實到對人的培養(yǎng)上，通過實踐研究，學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是否有效提高，實驗學校對實驗班和參照班進行了 《威廉斯創(chuàng)造性傾向量表》測試，結(jié)果表明：經(jīng)過機器人教學實驗的班級，其冒險性，好奇性、想象力和挑戰(zhàn)性等四項指標明顯高于對比班。

（四）以機器人為載體的教育、教學影響廣泛

實驗學校通過實踐研究，產(chǎn)生強大的社會效應。如內(nèi)江十小的機器人教育是該校特色教育之一，從2006 年至今多次榮獲省、 全國機器人比賽一等獎，在省、市都有較高的聲譽。 四川教育電視臺于2013年1 月專門就此進行了采訪，從管理、教學、學生學習、 課外活動等多方面介紹該校在機器人教育教學方面的經(jīng)驗，社會反響強烈。

又如自貢市大安區(qū)回龍中心校等實驗學校也被多家網(wǎng)絡(luò)及報刊媒體進行宣傳報道， 提高了學校知名度。

三、問題及建議

（一）機器人引入課堂的制約因素

1.器材

從教學理念來說， 現(xiàn)在使用機器人產(chǎn)品與目前的教育潮流相符合，有利于同學們動手能力的培養(yǎng)。機器人的搭建空間很大，能充分發(fā)揮學生的想象力。整個機器人平臺符合中小學生的年齡特點， 有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

但機器人套件成本較高、損耗較大，直接影響了機器人在常規(guī)教學中的應用。 同時機器人本身的質(zhì)量問題需進一步提升， 在面向全體學生進行機器人教學時， 如何對學生和器材進行科學有效的管理才能方便實施教學等問題需要思考。

2.上課環(huán)境

開展機器人創(chuàng)新教育要面向全體學生， 學校首先需要購置大批機器人設(shè)備，電腦設(shè)備，還需要標準的機器人實驗室以及一些機器人文化背景的設(shè)置。上課環(huán)境的配置需要學校投入一定的資金和場地。這對多數(shù)學校來說，經(jīng)濟支撐能力是不足的。

3.教師水平

機器人知識涵蓋的范圍很廣，涉及機械、電子、運動學、動力學、控制理論、傳感檢測、計算機技術(shù)等學科，老師對這些學科的基礎(chǔ)了解很有必要。 同時，因為機器人對程序的要求很高，對機器人語言、程序設(shè)計等方面，應該有深入的學習，掌握好這方面的知識和能力。在教學活動中，不可避免的會有機器人器材的損壞，因此，對簡單的電子電路維修，對一些維修器具的使用，教師也需要有所了解和掌握。只有教師本身具備了足夠的與機器人有關(guān)的知識， 才能夠保證教學活動的正常進行。

4.教學大綱要求

教育部2000 年頒布的《中小學信息技術(shù)課程指導綱要（試行）》沒有機器人教育的內(nèi)容，目前，各省只能根據(jù)自己的實際情況，編寫教材。“機器人教育”進入中小學課堂是一項新內(nèi)容， 各地所使用的教材版本不一樣，可供參考的案例、課堂實錄及相關(guān)研究成果很少。因此，修訂全國課程標準，明確教學目標，有利于機器人引入課堂的推廣。

（二）進一步深入開展研究的建議

1.系統(tǒng)的教師培訓

義務(wù)教育階段機器人教育需要教師不僅掌握信息技術(shù)知識，還需要了解數(shù)字電路，機器人組裝等多種知識， 針對許多信息技術(shù)教師不了解機器人模塊教育，不能很好的指導學生進行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。建議對義務(wù)教育階段的信息技術(shù)教師開展系統(tǒng)的機器人教育培訓。

2.統(tǒng)一的器材配備

由于機器人套件費用較高， 學校自主配置比較困難， 建議將機器人實驗室納入中小學教學儀器配備目錄，統(tǒng)一為所有中小學配備機器人套件，電腦設(shè)備，以利課堂教學的開展。

3.教學標準的引入

機器人教育進入課堂已成必然， 越來越多的省份將機器人教育納入中小學課程，《中小學信息技術(shù)課程指導綱要（試行）》未將機器人教育納入其中，建議教育部修訂綱要，制定標準，并將教學標準引入機器人教育的內(nèi)容，利于機器人教育的推進。