樂高機器人在小學信息技術課上的嘗試與探索

江蘇省蘇州市吳江實驗小學教育集團愛德校區 謝雪芳

近幾年江蘇省小學信息技術教材一直在修改，課程發生了不少變化。一開始是新增了scratch編程，接著又增加了機器人、物聯網課程，后來又增加了3D打印，教材內容在不斷向新技術靠攏，更加注重與時俱進。這就需要教師不斷探索新的教學方式。

一、課程開設背景

絕大多數學校三到五年級能按照教材的編排開設相應的課程，但還有一部分學校由于設備的配置問題，六年級的物聯網和機器人課程無法正常開展，往往只能上綜合型的復習課。但這樣也有好處。由于信息技術課一周一課時，課時緊張，學生往往不能很好地深入學習。到了六年級，隨著學生學習能力的增強和知識儲備的增加，通過綜合型復習課，開展主題創作，學生可以更好地學以致用。但是，在小學階段開設信息技術課程，不僅是要讓學生掌握一些軟件的用法，更重要的是培養學生與時俱進的信息素養，最大限度地激發學生對信息技術的興趣，將來能更好地適應時代的發展。

為了適應課程需要，為學生創造更加優良的學習環境，2016年，我校創建了機器人教室，配備了樂高EV3機器人設備。筆者嘗試在六年級開設了機器人課程。

二、課程實施情況

2016年9月，筆者開始嘗試在六年級開展樂高機器人EV3的教學，由于是新課程，要想開展好教學，自己首先要進行相應的研究。筆者先查找資料，再實踐，然后備課，邊學邊教，與學生們一起在探索中前行。

樂高機器人相關書籍不少，但主要是培訓式的，沒有合適的教科書。在沒有配套教材的情況下，如何在大班課堂上開展機器人教學？選擇的教學內容和方式都要仔細考量和研究。筆者在教學實踐中形成了一些經驗，現分享如下：

1.合理分組，明確分工

由于學校設備有限，筆者根據教學內容的不同，采取2人小組或4人小組開展教學。機器人課程教學一般主要有搭建和編程兩大部分的教學內容。剛開始的課程主要是部件的認識和簡單的搭建，這是基礎，要求人人必須掌握。由于需要的零件不多，這時一般采用2人小組合作，讓大家有更多機會去接觸并嘗試搭建。搭建要求配合默契，為了激發學生的學習興趣，培養其合作學習能力，筆者讓學生各自尋找合作伙伴，畢竟團隊合作在機器人搭建過程中是非常重要的。剛開始筆者會把搭建任務安排得寬松一點，讓一個學生先搭建，另一個學生自主打字，或者在一旁觀察，等同伴完成以后，再拆卸，恢復到初始狀態，接下來交換搭建。同樣，先完成搭建的學生也要自主打字，當同伴需要幫助的時候提供幫助。

后面復雜的搭建需要4人小組合作完成，而且要到機器人教室進行教學。機器人教室比一般的計算機房更大，因此，更要明確上課的要求。筆者讓學生自由組合分組，根據機器人教室的布置，筆者把學生分成A、B、C、D……12個組，每組4個學生。以A組為例，4個學生代號分別是A1、A2、A3、A4，A1除了要負責領器材和交器材外，其他任務和大家一樣。在合作搭建的過程中，大家輪流操作，A1完成第一步，A2接著完成第二步，A3做第三步，A4做第四步，然后再循環往復，直到完成搭建為止。由于設備有限，學生只能輪流搭建，雖然是合作搭建，但在此過程中，也培養了學生很多其他方面的能力，其中與他人合作就是一項現代社會必不可少的能力。

2.激發興趣，感受魅力

機器人，聽起來很高大上，在課堂上學習機器人，是讓學生興奮的事。但同時也往往因為它的高大上，會讓部分學生望而生畏。上課伊始，筆者通常以情境導入的方式，激發學生的學習興趣。如在教學“認識機器人”一課時，先播放學生熟悉的鋼鐵俠等科幻電影，讓學生了解機器人離我們越來越近了。接著跟學生聊圍棋、聊阿爾法狗，引導學生通過網絡了解現代機器人的發展，感受機器人的魅力。從我們身邊的掃地機器人到機器人餐廳等，處處可見機器人的身影，筆者還特地去蘇州工業園區的一家機器人餐廳拍攝了相關照片和視頻給學生看。

機器人的發展經歷了漫長的歷史，古代就有“機器人”的雛形，了解歷史才能更好地了解現在、探索未來。通過“認識機器人”的學習，學生們對機器人的現狀及發展歷程都有了一定的了解，筆者鼓勵他們利用課余時間通過網絡搜索，或者向家長、老師請教，了解更多的機器人知識。學生的學習興趣得到了很好的激發，感受到了機器人的無窮魅力。

3.體驗教學，探索奧秘

課堂教學是一個循序漸進的過程。樂高EV3除去主控設備，就像搭積木。既然是教學，而且是六年級的學生，當然不能像教幼兒園的小朋友一樣只是簡單地讓他們搭積木，首先要讓學生了解各個零件的名稱、功能。

六年級的學生已經有了較強的動手能力，并且喜歡自己動手，通過體驗來探索新知。在教學“機器人的轉動”一課時，筆者借助六年級課本上的內容，讓學生了解機器人的轉動原理，從而了解EV3機器人是通過哪些部件實現轉動的。如何讓學生感受并體驗真正的機器人教學？簡單的積木搭建肯定是無法滿足六年級學生好奇心的。課程教學就需要有一個循序漸進的過程，為此，筆者設計了“有趣的小車”一課，讓學生通過相應的元件來搭建一個小風車，親身體驗了機器人的轉動，從而更好地理解其原理。

在筆者的引導下，學生第一節課就搭建了一個小風車，通過手動來實現轉動。第二節課，筆者讓學生認識了馬達，了解了其工作原理，通過將馬達與小車連接，小車實現了電動轉動，學生興趣濃厚。這一節課，筆者多給了學生一些元件，鼓勵他們在搭建時進行一定的創新，學生們的學習積極性高漲。在機器人搭建課上，平時一些調皮的學生也會表現出特別濃厚的興趣，他們的創意往往出人意料，給筆者帶來意想不到的驚喜。

4.循序漸進，深入探究

其實之前幾課與真正意義上的機器人教學是有所不同的，但也是不可分割的。因為我們使用的都是樂高機器人的元件，學生在搭建過程中認識了各個元件，知道如何將它們搭建起來。有了前面的鋪墊，我們就可以進入接下來的學習——機器人小車。機器人小車的搭建就相對復雜，我們在機器人教室中按照事先約定的分組，以小組為單位合作完成一輛小車的搭建。要搭建小車，學生先要學會看圖紙，同時，因為是小組合作，所以學生要學會相互謙讓、互相幫助。

完成小車搭建以后，就要編程了，這才真正進入了機器人的學習。一輛小車，沒有寫入程序，它只是一輛普通的小車，一輛普通的玩具車，只有賦予它程序，它才會有靈魂。通俗點講，一個機器里面裝個電腦（主板），就變成了機器人。機器人的外形是各種各樣的，生活中常見的有掃地機器人。有了前面電動風車做鋪墊，學生知道了如何通過電機控制設備的運轉，只是機器人小車要相對復雜一些。當學生通過嘗試、探索，使自己的機器人小車動起來了，他們別提有多高興了。

與機器人小車相關的課程，我們開發了很多，一開始只是讓小車動起來，接著是嘗試讓小車像小海龜（PCLOGO）一樣走正方形、走圓形等，還有讓小車碰到障礙物掉頭、讓小車沿著黑線走……

筆者也是不久前才接觸機器人編程，在課堂上直接告訴學生：“信息技術發展太快了，很多新技術，老師也沒有接觸過，也要學習。老師希望能和你們一起探究嘗試、一起成長。”在課堂上，筆者還常常主動請教一些動手能力較強和對編程特別感興趣的學生，他們接受能力很強，有時比筆者都學得好。作為老師，筆者的職責是做好學生們的引路人，帶著他們循序漸進，深入探究，一步步地走向更廣闊的世界。

三、課程實施意義

樂高是大家非常熟悉的玩具品牌，很多學生在幼兒期就擁有了樂高類玩具，這對學習樂高EV3機器人是有一定幫助的。同時，LEGO編程軟件與五年級學習的scratch有相似之處，圖形化的拼接形式的編程也比較容易理解和接受，學生甚至可以通過自主學習來掌握。

隨著STEAM教育的興起，作為踐行STEAM教育有效載體的編程教育也逐漸進入人們視野。STEAM教育所提倡的學習理念更契合學生的學習習慣，在培養學生建構基礎知識體系、動手能力、創造力和想象力等方面發揮著重要作用。EV3機器人正是一款能培養學生動手能力、想象能力和團隊合作能力等綜合能力的教育產品。

機器人課程的搭建部分對學生的創造力、想象力等的培養起著不可估量的重要作用。而EV3機器人課堂教學還可以培養學生的團隊合作能力、糾錯能力等。筆者認為，這些能力也是21世紀人才必須具備的能力。所以EV3機器人教學進入小學課堂有著極其深遠的意義。