小學信息技術課堂中實施機器人教學的策略研究

王蕾

隨著新技術的不斷發展，機器人技術越來越多地滲透到各個領域，從軍事防衛到生活應用，都能看到機器人的身影。信息技術作為一門以培養學生創新能力、提升信息素養為宗旨的學科，對新技術的學習一直未曾停步。將機器人技術引入信息技術課堂，已經成為當前學科建設的重點內容之一。

● 基于信息技術課堂的機器人教學現狀分析

1.主流教材設置情況

根據《中小學信息技術課程指導綱要（試行）》的相關規定，當前各省都采用了自己省轄范圍內的省編教材為信息技術課的指定用書。其中多個省份的中小學信息技術教材中，均有“機器人基礎”單元的內容。例如，北京地區采用的清華大學出版社出版的信息技術教材，其中六年級的第二學期安排了《機器人單元》教學內容；江蘇省采用的是江蘇科技出版社編寫的信息技術教材，其中在小學六年級及初中九年級，分別設置了一個學期的有關機器人的學習內容。這說明在中小學教材體系中，已經逐漸將機器人學習納入到常規的信息技術教學內容中。

2.實施教學的可行性分析

機器人教學進入中小學課堂，重點面臨的是師資問題，能否建立一支具有合格水平的教師隊伍，是機器人教學的關鍵。以筆者所在的江蘇省為例，江蘇省的省編教材自2008年引入實體機器人教學內容后，隨即于2009年建立了26所省級機器人實驗學校，并號召各地級市均挑選一所中學和一所小學加入省級機器人試驗學校中。期間每年都組織相應的教師培訓課程，進而培養出一批具有較高教學水平的骨干教師。除實驗學校外，也有很多學校加入到實體機器人的教學中去，江蘇省教研室也積極進行項目推進，組織了多次相關的教師賽事。

● 信息技術課堂中進行機器人教學的環境支持

1.計算機教室的硬件支持

在多數小學無法提供專用機器人實驗室的情況下，在計算機教室中實施機器人教學是較為常見的教學方式，而教室基本需要滿足如表1所示的硬件要求。

2.機器人器材供給

當前小學機器人教學中，使用較多的器材分為“積木類”和“集件類”兩種。“積木類”以樂高機器人為代表，采用積木原件為單位進行搭建；“集件類”以紫光三角機器人為代表，將大部分組件進行固化，形成一個較為完整的機器人小車，并在此之上進行簡單的拓展搭建。兩種機器人類型各有利弊，適合不同生源數的學校。簡而言之，小班化教學適合搭建為主的“積木類”機器人，大班化教學適合編程為主的“集件類”機器人。兩者互為補充，相得益彰。

● 機器人教學實施措施

1.教學設計架構

機器人教學有較強的實踐應用特性，在教學設計中應注重層層遞進的設計關系，保證教學過程以金字塔型的層次進行推進。

案例1：機器人技術起始課《初識機器人》。

在本課的設計中，包括認識機器人的原理、用途、分類等較為瑣碎的內容，在普通線性結構的設計中，存在課時緊張的問題。因此，教師可以運用金字塔型的教學設計架構來達到提高教學效率的目的。如圖1所示，架構一個認知金字塔，能夠幫助學生清晰地了解機器人不同的分類，建立形象的知識框架，并幫助他們在有限的時間內完成知識架構。

2.開放型任務達成設計

機器人教學所要達成的目標與傳統的信息技術教學有所不同，它不會有完全相同的作品呈現，而是展現出較為開放的任務達成情況。根據此類情況，教師可以將開放型的任務達成融入到教學設計，讓教學評價的過程更加動態，具有彈性。

案例2：機器人實踐課《機器人避障》。

教師可以突破傳統任務的限制，將機器人的避障對象設置為可選擇的內容（如圖2），學生根據自己的情況，選擇適合的背景對象，進而帶來不同的任務達成結果，形成富有特色的行為結果。

3.反思型思維建構方式

觸發學生思維、創作具有創新特征的作品是信息技術課程的培養目標之一。承載著創新思維的機器人教學也具有更加明確的思維需求。在思維建構的過程中，反思型特征的建構過程是設計過程中的重點內容之一。

案例3：機器人邊緣課《認識傳動》。

教師可以將多種傳動具象化，并使其與生活實踐經驗關聯，讓學生理解何為必要的傳動。接著，結合反思思維，引導學生創造具有自我特征的傳動作品，從而達到機器人教學的創新設計目的（如表2）。

4.合作型課堂組織方式

機器人教學中，一般采用小組合作的學習方式，以3～4人為單位，共同完成一定的學習任務。在此基礎上，教師可以構建合作型的課堂組織方式，突破傳統的信息技術課堂教學的組織架構，給予學生更多的學習組織方式。

案例4：機器人小組結構圖《認識傳感器》。

認識傳感器是機器人教學中的重點也是難點，繁多的傳感器需要一定的實體機器人為載體。本課的教學設計中，教師可以以小組為基本單位，采用四步規則設置學習環節（如下頁圖3），讓學生有更多的機會感受傳感器的作用。

5.促發型學習激勵方式

對于小學生而言，機器人的學習過程有著一定的難度，任務達成度的完整與否與教師提供的激勵方式有著必然的聯系。因此，教師要采用適合的形式促發學生，保證其具有較為豐富的學習動力。

案例5：機器人活動課《機器人行走》。

在講授本課時，教師可以利用三種評價方式激勵學生自主學習（如表3）。教師根據不同的任務難度，設置具有一定驅動力的激勵方法，讓學生始終保持學習興趣，并提供實時的支持。

6.多維度學習效果評價方式

在機器人為主題的教學中，如何進行學習效果的評價是檢驗學習效果的重點內容之一。因而，教師要設計人本化的學習評價，并設計多維度的評價標準。

案例6：機器人綜合課《機器人機械手》。

本課，教師可以設置七個維度評價標準（如圖4），將學生的知識進行多方位的細化，學生只需將其中的一項內容完善即完成了本節課的任務。這樣的過程，不僅能夠鼓勵學生自主學習菜單選擇，而且能夠根據自身的需要進行多項的自我反思和修整。