中小學(xué)機(jī)器人普及課程“走近機(jī)器人”的開發(fā)與實踐分析

摘 要：隨著科技發(fā)展，教育水平的提高，教育機(jī)器人順利走向中小學(xué)校園，機(jī)器人項目成為學(xué)校特色科技項目，且隨著機(jī)器人項目的發(fā)展，其逐漸由小組活動項目轉(zhuǎn)型為面向全校的普及校本課程，很大程度上改善了課程開展師資和課時問題，使得各年級學(xué)生取得收獲，在機(jī)器人項目方面實現(xiàn)了教育公平化。本文分析了中小學(xué)階段開展機(jī)器人項目的現(xiàn)狀以及開發(fā)機(jī)器人普及課程的意義，探究中小學(xué)機(jī)器人普及課程“走近機(jī)器人”的開發(fā)和實踐。

關(guān)鍵詞：校本課程；機(jī)器人；開發(fā)；實踐

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，教育機(jī)器人的誕生，教育機(jī)器人逐漸作為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)入到中小學(xué)中，但大多數(shù)情況都是由學(xué)校購買機(jī)器人教材，由信息技術(shù)課程老師進(jìn)行教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生開展機(jī)器人組裝、編程等實踐活動，或者參與相關(guān)的機(jī)器人競賽。但目前將機(jī)器人教學(xué)納入正規(guī)課堂教學(xué)的學(xué)校極少。這無疑阻礙了我們倡導(dǎo)的公平教育的發(fā)展，為了讓所有孩子享受公平的教育資源，中小學(xué)機(jī)器人普及課程“走近機(jī)器人”開發(fā)和實踐必不可少，讓每一位學(xué)生都能親身感受到“機(jī)器人”這一新興科技項目，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

一、 中小學(xué)階段開展機(jī)器人項目現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，教學(xué)機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)還處于起步階段，大多數(shù)學(xué)校只是采取興趣班、課外活動的形式開展機(jī)器人教學(xué)。中小學(xué)由于經(jīng)費不足，導(dǎo)致開展項目的機(jī)器人套件難以配齊，只能購買一些適用于興趣班的設(shè)備。此外，中小學(xué)缺乏機(jī)器人項目的師資力量，課時難以安排，這些問題都限制了機(jī)器人項目的普及化發(fā)展，導(dǎo)致開展機(jī)器人項目的中小學(xué)非常少，反而是校外的機(jī)器人培訓(xùn)班開展得如火如荼，吸引了一大批家庭條件較為優(yōu)越的學(xué)生。

二、 開發(fā)中小學(xué)機(jī)器人普及課程的意義

我們倡導(dǎo)公平教育，就是要讓所有孩子享受到公平教育資源，而中小學(xué)積極開發(fā)和實踐機(jī)器人普及課程，讓所有學(xué)生能都感受到、親身接觸到機(jī)器人這一科技項目，從小培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，在機(jī)器人項目普及化的情況下，挖掘出熱愛機(jī)器人技術(shù)、有一定特長的學(xué)生，給予專業(yè)輔導(dǎo)，促進(jìn)其發(fā)展。

三、 中小學(xué)機(jī)器人普及課程“走近機(jī)器人”的開發(fā)與實踐

中小學(xué)機(jī)器人普及課程的開發(fā)面臨著嚴(yán)峻的問題，如器材、師資、課時等，只有保障機(jī)器人普及課程教研組建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、合理安排課時、提供課程設(shè)備和經(jīng)費等才能真正實現(xiàn)機(jī)器人課程普及到每個學(xué)生。為了解決這些問題，應(yīng)從設(shè)計課程內(nèi)容入手，根據(jù)學(xué)生不同年級提出三個梯度，分別為綜合層次、體驗層次、提高層次。

（一） 綜合課程浸潤

其實在中小學(xué)教學(xué)體系中，有很多課程的教學(xué)內(nèi)容都涉及機(jī)器人知識，如美術(shù)課的科幻畫，將機(jī)器人與畫畫聯(lián)系，成為機(jī)器人設(shè)計作品；自然課中玩具動力機(jī)械研究內(nèi)容，其玩具中與機(jī)器人技術(shù)中機(jī)械原理有共通之處。當(dāng)然，中小學(xué)信息技術(shù)課與機(jī)器人技術(shù)更是密不可分，甚至可以將機(jī)器人課程當(dāng)作信息課的拓展來看待。因此，開發(fā)中小學(xué)機(jī)器人普及課程時，要抓住這些學(xué)科中的教學(xué)點，尤其是信息技術(shù)課程中的教學(xué)點，挖掘綜合課程內(nèi)容，整合為機(jī)器人普及課程中綜合課程的教學(xué)內(nèi)容。例如：在一年級美術(shù)課中，以繪制機(jī)器人為載體，讓中小學(xué)生對機(jī)器人有個整體認(rèn)識，然后在二年級自然課中了解玩具機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、能源來源等，將學(xué)生對機(jī)器人的認(rèn)識立體起來。在三年級的信息技術(shù)課程中，教師介紹一種虛擬機(jī)器人軟件，將對機(jī)器人了解過渡到具體的制作中，通過三維動畫立體展示，圖形化編程語言控制機(jī)器人運動。綜合課程針對低年級學(xué)生，通過機(jī)器人知識與學(xué)科知識的整合，讓學(xué)生初步了解機(jī)器人，學(xué)會簡單的編程。

（二） 快樂活動日普及

在綜合課程中，學(xué)生在意識形態(tài)上對機(jī)器人有所了解后，設(shè)計體驗課程讓學(xué)生真正接觸機(jī)器人技術(shù)，但由于種種因素的限制，還無法落實較為專業(yè)的機(jī)器人課程，因此體驗課教學(xué)應(yīng)重點放在了解機(jī)器人基本動力機(jī)械原理，讓學(xué)生了解到機(jī)器人結(jié)構(gòu)件拼搭，為后期系統(tǒng)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。在這一階段，教師要讓學(xué)生了解到底什么是機(jī)器人，機(jī)器人與人類的關(guān)系，以及機(jī)器人技術(shù)與現(xiàn)實生活的聯(lián)系等，并積極搭建體驗課程，利用樂高套件進(jìn)行機(jī)器人結(jié)構(gòu)搭建教學(xué)，將體驗課程安排在快樂活動日中，讓學(xué)生用完成的結(jié)構(gòu)開展競賽，激發(fā)學(xué)生興趣，體現(xiàn)學(xué)生活動性。教師要基于快樂活動日開展體驗課程，面向全體三年級學(xué)生開設(shè)機(jī)器人體驗課程，由機(jī)器人專職教師負(fù)責(zé)，讓學(xué)生重點了解機(jī)器人模塊搭建，在體驗中理解相關(guān)機(jī)械知識。

（三） 社團(tuán)活動拔優(yōu)

經(jīng)過前兩個層次課程的學(xué)習(xí)，打下基礎(chǔ)后，可以開始對學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人專業(yè)知識教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)的機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計制作方面的內(nèi)容，課程主要圍繞一種機(jī)器人套件，系統(tǒng)學(xué)習(xí)拼搭、編程、創(chuàng)設(shè)實際方法等。在編寫教材時，要充分考慮知識生活性，例如：智能路燈一課，引導(dǎo)學(xué)生制作感應(yīng)外界光線明暗的自動開關(guān)路燈，達(dá)到節(jié)能效果。在中小學(xué)信息技術(shù)課程中，教師要教授學(xué)生相關(guān)程序設(shè)計內(nèi)容，利用圖形化的語言方便學(xué)生接受，講清邏輯結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生思維發(fā)展。此外，教師要立足社團(tuán)活動完成拔優(yōu)提高課程，精講機(jī)器人模塊編程語言。此外，還可以根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生實際掌握情況設(shè)計大量的學(xué)生活動，為學(xué)生搭建展示、交流平臺，讓學(xué)生發(fā)揮自己想象力，制作出機(jī)器人。例如：虛擬機(jī)器人繪畫比賽，讓學(xué)生尋找圖像中規(guī)律，運用循環(huán)語言編程，快速完成任務(wù)。

四、 結(jié)語

總之，通過“走近機(jī)器人”校本課程，讓所有學(xué)生接觸到、參與到機(jī)器人具體課程中，針對各年級學(xué)生思維特點、實踐能力等不同，整合信息技術(shù)等課程內(nèi)容，全方位普及機(jī)器人相關(guān)知識，立足于校園科技競賽，開展各種機(jī)器人項目，調(diào)動學(xué)生興趣，實現(xiàn)小學(xué)機(jī)器人項目開展的普及化。

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作者簡介：

魏榮麗，福建省南平市，南平市建溪學(xué)校。