運用機器人學習套裝促進小學科學課教學

肖獻華

【摘要】運用機器人學習套裝可促進小學科學課教學的優點有：將機器人學習套裝帶入課堂，將演示實驗轉為小組實驗，讓更多學生參與探究活動;使實驗數據更精確、更直觀，有效解決教學的重難點;能提高課堂效率，激發學生的學習興趣，培養創新思維。當然，教師在教學過程中也要防止設計活動貫穿整節課，避免弱化學生記錄實驗數據的意識與能力。

【關鍵詞】機器人學習套裝;小學科學;實驗教學

《義務教育小學科學課程標準》指出：“要培養學生的科學素養和解決真實問題的綜合能力，激發創新潛能，為他們繼續學習、可持續發展、成為具有社會責任感的合格公民打下堅實的根基。”準備實驗課器材，不少教師會花上一節課，甚至幾周的時間。有些實驗器材不容易找齊全，讓不少科學實驗課的學習效果大打折扣，乃至讓教師用網絡上的實驗視頻替代演示實驗和學生現場操作環節，不利于科學概念的建構，更不利于培養學生的科學素養。傳統實驗器材只能提供學生能達成某個實驗的器材，不能很好地支持學生利用實驗所獲取的知識，進行創新設計。

機器人學習套裝是現在比較流行的含有現代科技含量的學習材料，包括梁、連桿、齒輪、滑輪、皮帶、鏈條、輪轂、輪胎等不同種類的實驗材料，也含有角度傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器等。

一、研究方法

為探究機器人學習套裝在小學科學課堂的實驗效果，我們選取了兩所學校，每所學校的四至六年級各選取了兩個班，如，四年（1）班、四年（2）班;五年（1）班、五年（2）班;六年（1）班、六年（2）班，每班42人，進行教學對比實驗，同一年級的兩個班的人數和接受能力一樣。四年（1）班、五年（1）班、六年（1）班使用傳統的實驗器材，四年（2）班、五年（2）班、六年（2）班使用機器人學習套裝。

二、研究分析

從準備實驗用品、教學效果和學生的反饋意見看，機器人學習套裝有助于提高學生實驗的參與度，幫助學生建立科學概念，培養創新能力：

1.將演示實驗轉為小組實驗，增加探究實驗人數，讓更多學生參與探究活動

演示實驗是科學課常用的教學手段，存在一定危險性，有的實驗材料數量有限，由教師直接進行演示實驗或邀請個別學生參與實驗，將實驗結果呈現給全班學生。在小學階段，由于實驗材料有限而進行演示實驗的情況比較多，會大大降低學生的主動探究欲望。機器人學習套材具有多樣性、靈活性，能有效解決材料不足的問題。

新版教科版小學六年級上冊第三單元的第四課《改變運輸的車輪》，要進行平板和手推車拉物品的實地運貨實驗。由于實驗物品較大，需要測試的場地要求也比較大，要帶學生到戶外進行體驗，加上課堂時間有限，只能選取個別學生代表參加實地測試;課前教師讓學生代表先進行實地測試，同步進行錄像，然后在課堂上播放給全班學生觀摩。這樣的呈現測試方式，兩所學校的六年（1）班，讓學生置身探究的行列之外，只能等待他人的答案，或者是進行一些猜測。

兩所學校的六年（2）班，教師為了讓全體學生都能感受兩者運貨的區別，使用了機器人學習套裝中的科技件，讓學生進行探究活動。學生以小組為單位，按要求設計、搭建平板和手推車，在課桌上進行模擬運貨的實驗。這個小小的改變，讓學生感受兩者運輸物品的優劣。同時，借助機器人學習套裝替代生活中一些常見的物品進行探究實驗，激發學生科學探究的欲望。課后，探究活動并未停止，學生帶著熱情，繼續深入探究。

2.直觀展示實驗數據變化的全過程，有利于學生進行數據分析，得出結論

利用機器人學習套裝中的傳感器進行實時監測、獲取數據，有助于提高課堂效率，讓學生有充裕的時間深入觀察和探究，有助于學生準確獲取數據，進行分析數據，理解科學概念。

在新版教科版小學五年級下冊第四單元的第一課《溫度與水的變化》中，兩所學校五年級的其中一個班用傳統的溫度計，另外一個班用溫度傳感器，兩間學校都能測量出溫度的變化。

使用溫度計的兩個五年（1）班，學生在做《水沸騰后的變化》實驗時，花的時間比較多，且與用溫度傳感器的班級作對比，他們的分析表卻沒有用溫度傳感器的班所呈現的細致。他們在觀察后，根據每分鐘記錄的數據通過人工繪制曲線圖的方式，畫出溫度的變化，但變化曲線都是每分鐘，測得溫度點的直線連線。

用溫度傳感器的兩個五年（2）班，在測溫的過程中，電腦就會將傳感器測得的溫度變化的曲線圖呈現在屏幕上，學生能及時分析某個時間段的溫度變化，或整個實驗時間段的數據變化，使實驗現象更加具體、直觀。實驗中，學生有更多時間關注水溫和水形態變化的細節，有利于學生分析水的溫度、形態變化跟熱量的關系，有效解決教學的重點。

3.多種材料為學生提供探究條件，有利于培養創新精神

傳統的科學實驗材料，一般只提供學生探究科學原理的實驗器材，課堂上給予學生創造性思維的機會不多。機器人學習套裝器材種類、數量多，同一個種類的器材也有不同的型號，且拆裝方便。材料的多樣性，給學生提供進一步探究的條件，引發學生的深度思考與探究的欲望。同時，更多的探究實踐機會，為學生設計作品或產品提供了材料的保障，為培養學生的創新精神提供條件。

在新版教科版小學四年級上冊第三單元的第七、八課《設計制作小車》中，學生運用已獲取的經驗、知識和技能，去設計制作小車。學生通過調查、討論、調整，選取最佳設計方案，再進行制作，之后在進行測試、反思、優化，不斷完善的過程，深化對工程設計的認識、理解和應用。學習中，兩個四年（1）班，教師和學生比較容易找到廢舊物品設計小車，但在改裝小車設計上，由于輪子已被軸固定好，不容易拆卸，所以學生很少調整橡皮筋股數和長度，以及更換車輪，更不容易改變車身長度。學生設計的重點只單純地放在用橡皮筋作為動力，或者用氣球作為動力上。材料使用的不便，固化了學生的思維。

兩個四年（2）班的學生，使用的是機器人學習套裝。由于器材連接方便，容易拆卸，學生設計小車的思路可以從車身的長度、寬度，整橡皮筋股數和長度，更換哪種輪胎，比較適合橡皮筋或氣球作為動力的小車等多維度，多角度去思考問題，提出更優方案。學生通過不斷地優化小車設計，有了不少新發現。如學生在測試不同花紋的輪胎時發現不同的花紋，所產生的摩擦力不同，對汽車的穩定性、驅動能力也有影響。這是學生通過測試，額外的發現。為了贏得比賽，不斷進行實驗探究，優化設計，以達到理想化狀態。學生通過體驗小車設計的基本過程，培養良好的學習習慣，發展科學探究能力，構建工程與技術設計思維框架;掌握生活與學習的技巧，提高實踐能力。

綜上所述，將機器人學習套裝帶入課堂，將演示實驗轉為小組實驗，讓更多學生參與探究活動，有效解決教學的重難點，能提高課堂效率。

參考文獻：

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責任編輯? 李海濤