小學信息科技課堂中機器人教學的實施

陳永強

【摘 要】本文分析了小學信息科技課堂中機器人教學存在的問題，并探究了課堂中機器人教學的實施策略，有助于提升學生的信息科技素養。

【關鍵詞】小學信息科技課堂 機器人教學 實施

小學信息科技課堂中的機器人教學是指利用機器人作為教學工具和資源，通過與學生的互動交流，培養他們解決問題的能力和創造性思維，促進他們的實踐應用與對信息科技的學習和理解。在課堂教育教學過程中，學生通過與機器人的互動，學習編程、解決問題、合作交流等技能，提高信息科技素養和綜合能力。

課堂中引入的機器人可以是車形機器人、機械臂機器人或人形機器人，具體選擇需教師根據教學目標和內容進行。學生可自主設計和改進機器人的外觀和功能，通過編寫的指令，控制機器人完成特定的任務。在機器人的操作和編程過程中，教師可采用小組分工合作的方式，引導學生共同設計和編程機器人完成任務，從而促進學生之間的合作和交流，更好地理解和應用信息科技的原理和方法。

一、機器人教學實施存在的問題

1.設備成本高，維護和管理困難。

機器人設備價格較高，且需要定期的維護和管理，包括硬件維護、軟件更新等。這些需要投入額外的人力和資金。

2.學生適應困難。

學生對機器人技術和原理的理解可能有困難，無法理解機器人的工作原理和編程邏輯，或是對機器人教學缺乏興趣，對機器人技術和應用的認知程度較低，與同伴合作時無法有效地協同使用機器人進行項目活動。

3.教學時間受到限制。

小學的課程時間有限，可能無法充分安排機器人教學的時間，這導致教師在時間上的壓力，無法充分展開機器人教學的內容。

二、課堂中機器人教學的實施方法探究

1.提供基礎教學。

教師可以將機器人教學內容分解成多個步驟，逐步引導學生學習，先從基礎的機器人操作開始，讓學生熟悉機器人的控制和運行，然后逐步介紹編程的概念和操作，幫助學生掌握編程的基本原理和技巧。教師還可以展示機器人的操作和編程過程，通過實際演示，讓學生了解機器人的工作原理和操作步驟，幫助他們更好地理解和掌握相關知識和技能。

例如，《仿真機器人避障》的教學目標是幫助學生通過模擬真實環境來學習和理解避障算法和原理，使用機器人仿真軟件正確編寫“機器人避障”的程序，讓機器人在設置障礙物環境中能自由地行走。教師可以提供基礎教學，幫助學生逐步掌握機器人的操作和編程技能，增強他們的學習興趣和自信心，并在虛擬環境中實踐，熟悉和掌握避障機器人的各種傳感器，理解和學習避障算法的設計和優化，更好地掌握避障技術，培養他們的合作能力和解決問題的能力，促進學生的全面發展。

2.引導學生實踐。

教師可為學生提供實踐所需的機器人和編程設備，以及相關的學習資源和資料，為學生制訂具體實踐計劃，設計具體的項目任務，明確實踐活動的目標、步驟和時間安排，從簡單到復雜，讓他們可以使用這些資源按照計劃進行實踐操作和編程練習，逐步完成任務。在實踐過程中，教師應提供必要的指導和支持，幫助學生解決實踐中遇到的問題和困難，實踐結束后，鼓勵他們進行反思和總結，回顧實踐過程中的經驗和教訓，總結所學的知識和技能。

例如，在編程控制機器人小車的教學過程中，教師可以引導學生通過編程控制機器人小車實現不同的動作和移動。教師向學生介紹機器人小車的基本結構和功能，讓學生了解機器人小車的組成和工作原理，同時向學生簡單介紹編程的基本概念和原理，以及如何使用編程語言控制機器人小車的動作。而后，教師給學生設計一個項目任務，要求他們通過編程控制機器人小車完成一系列動作和移動，如前進、后退、左轉、右轉等。學生根據項目任務制訂實踐計劃，明確實踐活動的目標、步驟和時間安排，如第一步是學習編程語言的基本語法和命令，第二步是編寫程序控制機器人小車的動作。學生按照實踐計劃進行實踐操作，依次學習編程語言的基本語法和命令，并編寫程序控制機器人小車的動作，實時觀察和調試程序的運行結果，并調整程序中的命令和參數，以達到預期的效果。學生完成實踐任務后，進行反思和總結，回顧實踐過程中的經驗和教訓，總結所學的知識和技能，提出改進的建議。通過這個案例，學生可以培養實踐能力、問題解決能力和創新能力。

3.激發學習興趣。

教師可引入機器人教學的案例，講述機器人在現實生活中的應用和創新，如掃地機器人，讓學生看到并感受到機器人的魅力，從而激起他們的學習興趣；還可以給學生提供實踐操作的機會，讓他們體驗機器人的功能和樂趣，激發他們對機器人技術的興趣；鼓勵學生進行合作學習，組成小組共同完成機器人項目，通過合作學習，學生可以相互協作、交流和分享經驗，增加學習的樂趣和動力。此外，教師可以提供多樣化的教學資源，如視頻教學、在線編程平臺等，讓學生可以通過不同的方式學習機器人編程，滿足不同學生的學習需求和興趣；也可將課堂布置成一個機器人實驗室，讓學生在這個環境中學習和實踐。這樣的情境創設可以增加學生的參與感和學習興趣。

4.鼓勵創新思維。

教師可以設計開放性的機器人編程任務，讓學生有自由發揮的空間，如給學生一個主題，讓他們設計和編程一個能夠完成相關任務的機器人。這樣的任務可以激發學生的創新思維和解決問題的能力。在機器人教學中，教師可鼓勵學生提出問題——為什么機器人不能做某些動作或完成某些任務。通過提出問題，學生可以思考和探索機器人的限制和可能性。此外，教師還可鼓勵學生嘗試新的想法和方法，并接受失敗的可能性，通過嘗試和失敗，他們不斷改進和調整創新思維。在此過程中，教師提供豐富的資源和參考案例，讓學生了解和借鑒已有的創新思維和解決問題的方法，從中獲得靈感和啟發。最后，教師可鼓勵學生展示和分享他們的創新思維和解決問題的方法，組織學生進行討論和交流，讓他們互相學習和啟發。這樣的分享和討論可以促進學生的創新思維和合作能力的提升。

例如，在《制作土壤水量檢測儀》一課的教學中，學生通過小組合作，選擇合適的傳感器和電子元件來構建檢測系統，學會使用相關的軟件和工具來編寫程序和處理數據，可以從中學習到電子電路和傳感器的基本原理和應用，從而培養他們的數據分析能力、實踐能力、解決問題的能力，提升他們的創新意識、創新思維。

當然，在小學信息科技課堂中引入機器人教學，對教師的素質提出了新的要求。教師應加強培訓，提升能力，可以利用互聯網和在線資源，積極參加機器人教育的培訓和學習，研究機器人教學的最新發展和案例，提升自己的專業知識和技能，同時通過不斷學習和實踐，提高自己的專業水平，以更好地將機器人教學應用于課堂實踐中。

總而言之，小學信息科技課堂中機器人教學的實施是科技發展、教育改革、學科融合、興趣引導和未來需求等多方面因素的共同作用。通過機器人教學，可以培養學生的創新思維和解決問題的能力，從而提高科技素養和綜合應用能力。當然，課堂中的機器人教學實施方法還處于探索階段，相信今后在教育工作者們的努力下，小學機器人教育教學可以蓬勃發展。

（作者單位：福建省龍巖市實驗小學 責任編輯：蘇少偉）

作息

本文系龍巖市教育局2022年度龍巖市教育信息技術研究課題“閩西革命老區機器人普及教育的實踐探索”（立項批準號：巖教裝KT2201）的研究成果。

參考文獻

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