普通高中機器人課程開發的困難及應對方法

孫云霄 余燕 茆向群

摘 要：近年來，隨著機器人技術的興起，機器人教育已經發展為一門新興的學科。國內部分中小學成為機器人教育的試點學校，但是基本還未納入常規教學的課程領域范圍，面對這門新興的學科，開發設計符合中小學教學模式的機器人課程就顯得尤為重要。本文就我校高中機器人課程開發過程中面臨的現狀與困難及應對方法進行一一闡述。

關鍵詞：師資準備;課程模式;課程評價;影響因素

機器人技術作為近年來快速發展起來的一門新學科，綜合了機械學、電子學、計算機科學等多學科知識;它這種交叉學科的特性，為我們通過課程整合的教學模式來提高學生綜合素養提供了一個良好的平臺。教學機器人的出現，更是為機器人課程的開發提供了便利，它給教師提供了一個在實踐中教授科學與技術的踏實載體，更使得孩子們眼中抽象的科學知識和程序邏輯變得更容易理解。

盡管隨著機器人教育的迅速發展，多種類型、各種品牌的教學機器人應運而生，為機器人走進學校創造了必要的物質條件;但作為普通高中的信息技術老師，在實際的機器人課程開發過程中，我們還是遇到了一些困惑和困難。通過一年多的探索實踐，也找到了一些可以分享的初步解決方法。

一、 機器人課程的定位

從內容的綜合性和強調科學探究的特點上看，在初中學段，機器人課程和科學課程非常相似。但在高中學段，并沒有哪一門課程可以和機器人課程形成包含或被包含的關系。雖然與機器人技術相關的學科有很多，如信息技術、通用技術、物理、數學、生物等等，但這些學科本身都有自己對應課程標準的豐滿的教學內容，不可能被替代。而機器人技術這一系統性強的學科，也不是劃分一兩個課時或一兩個單元就能夠完成學習的。

比較恰當也容易實施的方法是，以課程整合的模式，通過校本課程來實現。在校本課程開設的過程中，讓學生應用并進一步理解多個學科的知識，同時根據需要補充更多的知識。最為關鍵的是，開課教師要對機器人的學科知識整合特性有非常清晰的認識，把眼光放長遠，要以培養學生的綜合素養和實踐能力為最終目標。

展望未來，隨著機器人技術的爆發，機器人課程可能就會如《中小學智能機器人課程指導綱要》中所說的：“智能機器人在中小學既不是一門學科也不是一門獨立開設的課程。隨著科學技術的發展和課程改革的深入，智能機器人的教學內容將滲透到越來越多的課程和課外科技活動中，成為這些課程或活動的重要組成部分?！?/p>

二、 授課環境和硬件配備

（一） 學校的支持程度

機器人課程的開展，因操作的需要，電腦和訓練場地都是必須的。加上購置教學機器人需要資金，已購置的設備需要維護。最理想的是建立專門的機器人教室，但許多高中校在硬件條件上并不允許。

（二） 機器人產品的多樣化

我國在教學機器人生產方面，沒有一個統一的標準，生產廠家規模參差不齊，市場上的機器人從外形、結構到編程環境、控制語言都有較大差異，教育領導部門不可能規定統一的機器人類型。這使得機器人課程開發的進一步規范化受到阻礙。

面對無法改變的硬件環境問題，選擇適合自己的，把課程開展起來的最為重要。盡量爭取最優的教學環境，但學校實在沒有場地，“Arduino主板+面包板”的組合一樣能進行原理知識的普及;盡量配置足夠的設備，但如果資金不足，兩臺機器人配合“分小組學習”的模式，也可以完成整個機器人項目。當教學成果逐漸顯現之后，學校就會重視和增加投入，從而進一步推動課程的開發和完善。

（三） 課程的評價體系如何更完善

課程的評價體系對于學生的重視程度和成果的呈現都有至關重要的影響。在實施評價時，授課教師常會犯這兩種錯誤：一是單純強調知識的掌握或單一能力的體現，如通過具體的編程方案進行考核，或看重遙控操作的流暢性;二是過分看重比賽或參加活動的獎項成果。

機器人課程的評價必須是多元的：從搭建、編程、操控等多方面考查學生能力，發現其所長給予肯定和鼓勵;通過競賽活動鍛煉和評價學生的綜合素質和合作能力……更完善的評級體系，有利于學生在機器人學習中整合各學科知識，提高綜合能力，實現長遠發展。

（四） 參與者主觀意識和習慣的影響

1. 學生

一方面，在大多數課堂中，學生還習慣性處于被動接受狀態，或至少是教師啟發性探究。而學生參與智能機器人學習的過程，更多地表現為一種創造過程，必須主動探究并敢于創新，這對于學生來說是個挑戰。另一方面，學生習慣了以知識為學習內容、實驗為學習手段的課堂，而智能機器人在課堂中不僅是學習內容，也是學習工具，運用多種學習形式達成目標并實現知識整合的過程也有難度。但學生一旦掌握并適應了這種課堂模式，對于其學習方式的改善和學習能力的提高都會有明顯作用，有利于其終身學習和發展。

2. 教師

第一點，教師在介紹機器人基礎知識時，常常更注重學生對知識本身的認知，以便為后面上手操作打下基礎，卻忽略了激發青少年對科學技術的興趣以及引導其認識科技對人類社會影響的重要性。而后者對于學生的長遠發展更為重要。第二點，教師已習慣單一學科知識的教授，比如我作為信息技術老師，一開始在機器人教學時就會十分強調程序設計語言的學習，讓學生花費大量的時間去學習和調試程序，而很少關注機器人所涉及的其他學科的內容。這樣機器人在學科整合中的優勢就完全得不到發揮。所以授課教師一定要清楚機器人的教育價值，要讓學生通過機器人去探究去領悟相關各門課程的知識。

3. 家長

在小學和初中階段，甚至學前階段，家長大都非常支持學生參與機器人課程的學習探究。而高中階段，高考當前，相當一部分家長會認為高考不考的都是無意義的，從而不鼓勵甚至阻止學生參與機器人課程和活動。作為授課教師，可以從兩點著手改善這種現象：第一，采用校本課程與社團活動相結合的方式，在保證不影響其他課程學習的情況下爭取更多的開展時間;第二，關注市區各類機器人相關活動，盡量給學生創造綜合性的鍛煉機會，用“成果”來說服家長。

筆者在此提出的都是一些初步的解決方法，且在今后的機器人課程開展過程中，還會不斷產生新的問題。我們也將繼續探索，不斷更新觀念，不斷完善和發展課程設置和資源開發，為普通高中的機器人教育發展盡綿薄之力。

作者簡介：

孫云霄，余燕，茆向群，江蘇省南京市，南京市第三高級中學。