智能機(jī)器人課程設(shè)置的探討與實(shí)踐

李建科

【摘要】 ?智能機(jī)器人是中小學(xué)課堂新興的一門旨在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的信息技術(shù)課程，但是一些學(xué)校和少年宮在智能機(jī)器人課程設(shè)置上存在著不合理的現(xiàn)象，如沒有實(shí)施分層次的教學(xué)，或者陷入比賽第一的“泥潭” ，僅限于培養(yǎng)幾個(gè)“尖子生”參加比賽等等，這些情況與我們開展智能機(jī)器人教育這門課程的初衷是背道而馳的，偏離了培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)新能力的目的，不利于機(jī)器人教學(xué)的普及和推廣，究其根本原因是沒有形成一套完善的課程體系。

【關(guān)鍵詞】 ?智能機(jī)器人 課程設(shè)置

【中圖分類號(hào)】 ?G632.4 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A ? 【文章編號(hào)】 ?1992-7711（2019）09-129-02

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我單位非常重視科技項(xiàng)目的規(guī)劃，采購(gòu)科技項(xiàng)目器材的經(jīng)費(fèi)不斷加大，采購(gòu)了大批智能機(jī)器人器材，配置了一個(gè)樂高機(jī)器人活動(dòng)室、一個(gè)能力風(fēng)暴機(jī)器人活動(dòng)室。如何充分利用這兩個(gè)智能機(jī)器人活動(dòng)室開設(shè)培訓(xùn)班，讓全市青少年有機(jī)會(huì)感受到“高深莫測(cè)”的智能機(jī)器人，破除他們對(duì)機(jī)器人的神秘感，提高他們的動(dòng)手能力、編程能力，培養(yǎng)他們團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，這是我們首要解決的問題。正是在這種情況下，促使我們不斷地探索、創(chuàng)新青少年智能機(jī)器人課程的設(shè)置。“科學(xué)性”、“創(chuàng)新性”、“延續(xù)性”，是我們?cè)O(shè)置智能機(jī)器人課程堅(jiān)持的三原則。

一、課程設(shè)置要堅(jiān)持科學(xué)性

我中心機(jī)器人課程從無到有，從試探性課程的設(shè)置到現(xiàn)在具有一套完善的機(jī)器人課程理論體系，入門班以及提升班課程的設(shè)置都比較合理。

（一）結(jié)合學(xué)生生理接受能力特點(diǎn)，針對(duì)不同年齡段學(xué)生開設(shè)課程

根據(jù)發(fā)展需要，單位補(bǔ)充了智能機(jī)器人活動(dòng)室的器材，在原有樂高器材的基礎(chǔ)上，采購(gòu)了25臺(tái)能力風(fēng)暴智能機(jī)器人ASM2套裝、12套能力風(fēng)暴EI工程創(chuàng)新套裝及其配件，使機(jī)器人活動(dòng)室的器材得到了充實(shí)，課程設(shè)置因此也有了更大的空間。

在總結(jié)第一期培訓(xùn)班的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)智能機(jī)器人課程設(shè)置進(jìn)行了新的嘗試，按照器材操作難度的不同，開設(shè)了針對(duì)低年級(jí)的樂高機(jī)器人體驗(yàn)班1班、體驗(yàn)2班，以及針對(duì)高年級(jí)的智能機(jī)器人培訓(xùn)A—D班。這樣，我們的智能機(jī)器人課程就開設(shè)了6個(gè)班，招生對(duì)象涵蓋了小學(xué)1至6年級(jí)，招生人數(shù)達(dá)到了91人，比第一期人數(shù)增加了3倍還多。經(jīng)過此次的課程設(shè)置改革，讓學(xué)生、家長(zhǎng)有了更大的選擇余地，不同年齡段的學(xué)生都有了與機(jī)器人親密接觸的機(jī)會(huì)。

此次的改革雖然使得招生人數(shù)以及班級(jí)的數(shù)量上去了，但是樂高機(jī)器人體驗(yàn)班中，1、2年級(jí)的學(xué)生占了大多數(shù)，而高年級(jí)學(xué)生也同時(shí)和這些低年級(jí)的學(xué)生一起上課，這樣就給我們的教學(xué)增加了難度，同時(shí)也表明我們的課程設(shè)置針對(duì)性不盡合理，1、2年級(jí)的需求量大，但是沒有一個(gè)專門針對(duì)低年級(jí)招生的班。

我們針對(duì)以上突出的問題進(jìn)行了深入的討論研究，并及時(shí)添加了學(xué)生用的電腦，配置了多媒體教學(xué)軟件。在接下來的學(xué)期，我們開設(shè)了包括機(jī)器人基礎(chǔ)班以及提高班在內(nèi)的18個(gè)班，其中針對(duì)1、2年級(jí)低年級(jí)的入門班就達(dá)到了5個(gè)班，這樣更能發(fā)揮現(xiàn)有器材的用處，更易于分層次教學(xué)。

（二）開設(shè)提升班課程，完善課程的層次性、多樣性

為完善課程的層次性與多樣性，開設(shè)提升班課程，我們對(duì)智能機(jī)器人的課程設(shè)置進(jìn)行了再次深入的改革。取消了一直沿用的“智能機(jī)器人基礎(chǔ)班”的班別名稱，易名為“機(jī)器人入門班”并且在班別前加上所用的器材名稱，如：“樂高機(jī)器人入門班”、“能力風(fēng)暴機(jī)器人入門班”。最大的不同則是在提升班的設(shè)置上，我們完善了提升班的層次，分為：樂高機(jī)器人中級(jí)以及能力風(fēng)暴機(jī)器人中級(jí)班、樂高機(jī)器人高級(jí)以及能力風(fēng)暴機(jī)器人高級(jí)班。

但是，此次的改革并沒有收到預(yù)期的效果，招生人數(shù)并沒有因此擴(kuò)大，學(xué)生的回頭率一直低位徘徊。開設(shè)的10個(gè)培訓(xùn)班，學(xué)生人數(shù)僅為79人（次），就算是在培訓(xùn)班的黃金時(shí)期，暑期班招生人數(shù)也才剛剛超100人（次）。這無疑給了我們當(dāng)頭的一棒！究其原因，就是在提升班名字的命名上出現(xiàn)了問題。因?yàn)橹悄軝C(jī)器人興趣培訓(xùn)還是在推廣階段，學(xué)生家長(zhǎng)還不是很了解該課程，我們要想吸引住學(xué)生家長(zhǎng)的眼球，除了設(shè)置有層次的班級(jí)外，在班級(jí)的命名上也要有多樣性。

我們大膽提出了開設(shè)機(jī)器人DIY課程，以真正達(dá)到讓學(xué)生參與到制作機(jī)器人的活動(dòng)中去，開辟了另外一個(gè)形式的課程。我們開設(shè)了11個(gè)機(jī)器人培訓(xùn)班，其中5個(gè)入門班，6個(gè)提高班，學(xué)生達(dá)到了161人（次），成為有史以來學(xué)生最多的一期。我們這樣設(shè)置課程，使課程更有層次性、更具多樣性，讓學(xué)生有更多的選擇。事實(shí)證明，在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)問題，探索解決問題的方法，并予以嘗試，在不斷地改善中，智能機(jī)器人課程越來越完善，受到學(xué)生以及家長(zhǎng)的歡迎。

二、課程設(shè)置要堅(jiān)持創(chuàng)新性

一個(gè)培訓(xùn)項(xiàng)目要不斷地創(chuàng)新，才有不老的生命力。要?jiǎng)?chuàng)新就要打破常規(guī)，班級(jí)名稱命名不一定循規(guī)蹈矩，不要束縛在機(jī)器人基礎(chǔ)班、中級(jí)班、高級(jí)班這樣的模式下，要大膽嘗試創(chuàng)新，要有亮點(diǎn)。

對(duì)于智能機(jī)器人培訓(xùn)班，我們側(cè)重了兩個(gè)亮點(diǎn)。

第一個(gè)亮點(diǎn)，嘗試開設(shè)了機(jī)器人DIY班。讓學(xué)生自己動(dòng)手焊接機(jī)器人，主要意義在于降低機(jī)器人的成本，讓更多的學(xué)生有經(jīng)濟(jì)能力參與進(jìn)來。通過學(xué)生自己動(dòng)手焊接電路板，自己制作底盤、挑選馬達(dá)來完成一臺(tái)機(jī)器人的制作，不但鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，達(dá)到提高學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)的目的，還使學(xué)生從中體會(huì)到成功的喜悅。開班第一個(gè)學(xué)期，就受到了學(xué)生們的青睞，收到了很好的效果，其中不乏有一直報(bào)讀DIY系列課程，到已經(jīng)連續(xù)參加了一個(gè)學(xué)年的“鐵桿”學(xué)員，可見該課程深受學(xué)生的歡迎。

第二個(gè)亮點(diǎn)，大膽地開設(shè)了樂高能量實(shí)驗(yàn)室班、樂高FLL興趣班。在樂高機(jī)器人中文版教材是封閉的情況下，當(dāng)時(shí)存在著有器材而沒有教材的尷尬局面，我們的教師為了能充分利用現(xiàn)有的機(jī)器人器材，克服了重重困難，翻譯了英文版樂高教材，并且在秋季培訓(xùn)班上加以利用，取得了很好的效果。

在接下來的學(xué)期，我們都圍繞著這兩個(gè)亮點(diǎn)開設(shè)智能機(jī)器人課程，并且在不斷創(chuàng)新改進(jìn)中，使其逐漸完善成為一個(gè)系列。

三、課程設(shè)置要力求延續(xù)性

課程的可延續(xù)性，決定了該課程是否完善，是否能讓學(xué)生更好的選擇班級(jí)再報(bào)讀機(jī)器人課程。智能機(jī)器人課程，從2005年秋季只有1個(gè)班，到現(xiàn)在的20個(gè)班，班級(jí)的“量”有了很大飛躍的同時(shí)，課程的“質(zhì)”也有了很大的改善。

第一，用機(jī)器人的不同項(xiàng)目來命名各個(gè)提升班的名稱，讓學(xué)生更直觀的選擇提升班，以及能知道自己再下一步還需要報(bào)讀哪些班。比如，提升班開設(shè)了機(jī)器人足球競(jìng)技班、EI工程創(chuàng)新班、能量實(shí)驗(yàn)室班、FLL工程興趣班、娛樂公園班，這些都是根據(jù)機(jī)器人不同項(xiàng)目來命名的，學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是圍繞著完成這個(gè)任務(wù)出發(fā)，學(xué)習(xí)機(jī)器人進(jìn)階知識(shí)。

第二，各個(gè)提升班之間不設(shè)置報(bào)讀的先后順序。只要學(xué)生參加過機(jī)器人入門班的學(xué)習(xí)，就可以挑選一個(gè)自己喜歡的項(xiàng)目繼續(xù)學(xué)習(xí)，并且在完成這個(gè)項(xiàng)目之后，可以在選擇不同的項(xiàng)目繼續(xù)報(bào)讀其他的提升班。這樣就最大限度地留住了學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)完一個(gè)項(xiàng)目之后，會(huì)繼續(xù)來研究下一個(gè)項(xiàng)目，并且在其中獲得學(xué)習(xí)機(jī)器人的快樂。

按機(jī)器人項(xiàng)目來設(shè)置提高班，讓學(xué)生選擇班級(jí)更靈活，體現(xiàn)了機(jī)器人課程的良好的延續(xù)性。

四、課程設(shè)置要跟上機(jī)器人教育的發(fā)展

單位智能機(jī)器人課程開展以來，我們的專業(yè)教室經(jīng)過兩次的搬遷和改裝，已經(jīng)逐步滿足了現(xiàn)階段的課程教學(xué)需求。

第一次改裝。2005年，第一期培訓(xùn)班我們只開設(shè)了一個(gè)機(jī)器人培訓(xùn)班，活動(dòng)室使用上沒有什么問題。但是隨著班級(jí)越來越多，課室數(shù)量局限了課程的設(shè)置。我們把一個(gè)電腦機(jī)房改裝成了智能機(jī)器人活動(dòng)室，并且配備了一個(gè)FLL機(jī)器人活動(dòng)場(chǎng)地。這樣一來，就形成了能力風(fēng)暴機(jī)器人活動(dòng)室以及樂高機(jī)器人活動(dòng)室，兩個(gè)教室同時(shí)使用，開設(shè)課程就更加靈活。

第二次改裝。雖然組建了兩個(gè)機(jī)器人活動(dòng)室，但是由于樂高機(jī)器人活動(dòng)室是電腦機(jī)房改裝的，教室面積過大，電腦資源浪費(fèi)嚴(yán)重，并且與原有機(jī)器人活動(dòng)室以及其他的科技活動(dòng)室相隔距離較遠(yuǎn)，不方便教學(xué)。在這樣的情況下，2012年將B座606標(biāo)準(zhǔn)課室改裝成樂高機(jī)器人活動(dòng)室，配備了16臺(tái)電腦以及機(jī)器人活動(dòng)場(chǎng)地，使得機(jī)器人活動(dòng)室布局更加合理，科技項(xiàng)目基本集中在B座6樓，突出了科技專業(yè)的特色。

在改裝機(jī)器人課室的同時(shí)，中心也及時(shí)補(bǔ)充教學(xué)器材，使得可以開設(shè)更多更優(yōu)質(zhì)的機(jī)器人培訓(xùn)項(xiàng)目課程。從2005年采購(gòu)第一批器材以來，基本上每個(gè)學(xué)期都會(huì)投入資金補(bǔ)充器材，每五年都成批采購(gòu)更新設(shè)備，2010年春采購(gòu)了FLL場(chǎng)地，得以開展FLL工程興趣班，2015年秋采購(gòu)了能量實(shí)驗(yàn)室班所需的配套器材。這兩個(gè)課程都是比較新穎的課程，每期報(bào)名都深受學(xué)生的歡迎。特別是能量實(shí)驗(yàn)室，它不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)搭建機(jī)器人，還與物理學(xué)科有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生們認(rèn)識(shí)到電能、風(fēng)能、光能之間的關(guān)系，了解能量守恒的原理。

五、建立精品課程，樹立標(biāo)桿作用，提升社會(huì)影響力

隨著中心將智能機(jī)器人課程作為重點(diǎn)項(xiàng)目來抓以來，機(jī)器人課程發(fā)展的速度越來越快，截止目前，智能機(jī)器人課程累計(jì)培訓(xùn)學(xué)生超過了5000人（次），任課老師也達(dá)到了6人。

我們已經(jīng)有了兩個(gè)亮點(diǎn)課程，機(jī)器人DIY課程以及樂高能量實(shí)驗(yàn)室、樂高FLL工程興趣班。

機(jī)器人DIY課程每期都人滿為患。學(xué)生對(duì)自己選材、自己焊接機(jī)器人深感興趣，而我們的課程確實(shí)也起到了鍛煉學(xué)生動(dòng)手能力的作用，還讓學(xué)生有一種制造機(jī)器人的成就感。值得一提的是，我們自己DIY的機(jī)器人成本比在市場(chǎng)的購(gòu)買的機(jī)器人套裝低很多，成本是他們的十分之一。這樣低廉的成本，學(xué)生家長(zhǎng)就很容易接受，這樣課程就可以健康持續(xù)的發(fā)展，最終可以打造成一門精品課程。

而樂高能量實(shí)驗(yàn)室以及FLL工程興趣班也深受學(xué)生的歡迎。特別是能量實(shí)驗(yàn)室，我們把機(jī)器人課程和物理知識(shí)有機(jī)地結(jié)合在一起，能讓我們的學(xué)生在學(xué)習(xí)到機(jī)器人知識(shí)的同時(shí)，也了解到一些基礎(chǔ)的物理知識(shí)。學(xué)生也在能量守恒的實(shí)驗(yàn)中找到樂趣，嘗到成功的喜悅，受到學(xué)生的歡迎，自然就會(huì)成為精品課程。

樹立精品課程的標(biāo)桿作用，提升課程的社會(huì)影響力，有助于帶動(dòng)整個(gè)智能機(jī)器人培訓(xùn)項(xiàng)目的發(fā)展，使我們?cè)O(shè)置的課程能夠在其他地區(qū)的智能機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)起到一個(gè)示范的作用，以至于帶動(dòng)整個(gè)智能機(jī)器人培訓(xùn)項(xiàng)目的發(fā)展。