奚向紅

摘 要 隨著我國基礎(chǔ)教育信息化的發(fā)展，機器人教育以其先進的教學(xué)理念和獨特的教學(xué)形式正越來越被人們所關(guān)注。機器人教育走進中、小學(xué)已成為一種必然的趨勢，大力開展集知識性、趣味性、娛樂性于一體的機器人教育皆在培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦和創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞 機器人教育；教學(xué)做合一；課堂教學(xué)；創(chuàng)造

中圖分類號：G424.21，C19 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2018）11-0027-02

近年來，為落實教育部提出的“以信息化帶動教育現(xiàn)代化”的戰(zhàn)略部署，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和培養(yǎng)實踐能力，全面推進素質(zhì)教育，我國相繼開展了各種各樣的科技競賽活動，而其中的智能機器人引起了學(xué)生的極大興趣。在中、小學(xué)開設(shè)機器人教育課程有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計能力、團隊協(xié)作能力、綜合應(yīng)用能力。

目前，從國內(nèi)來看，較多的學(xué)校只是以課外活動、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機器人教學(xué)。一般的都是由學(xué)校購買若干套機器人器材，由信息技術(shù)課程老師或綜合實踐課程教師進行指導(dǎo)，組織學(xué)生進行機器人搭建、編程的實踐活動，然后參加一些相關(guān)的機器人競賽。只有極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將機器人教學(xué)納入了正規(guī)課堂教學(xué)。

多年來我校始終堅持“面向全體抓基礎(chǔ)，培育個性展特長”的辦學(xué)宗旨，以“現(xiàn)代化、高質(zhì)量、有特色”為奮斗目標(biāo)，科學(xué)管理，奮斗進取，建和諧幸福校園，辦人民滿意教育。而機器人教育就是我校的一大特色教育。我校率先在江陰市開始了機器人教育的研究，起初我們僅僅局限于一些對智能機器人感興趣的學(xué)生進行培訓(xùn)，參加各種比賽。從2006年起，我校正式將機器人教育納入課程表，先后建立了三個機器人實驗室（兩個用于平時上課，一個用于機器人競賽輔導(dǎo)），讓更多的農(nóng)村中學(xué)的學(xué)生系統(tǒng)接觸、學(xué)習(xí)神秘的機器人。

一、組建“機器人實驗室”

機器人實驗室的組建主要包括機器人教學(xué)器材的選購和機器人調(diào)試場地的設(shè)計。

（一）器材選購

機器人教學(xué)器材的選購是相當(dāng)重要的。不同品種的機器人器材，質(zhì)量、價格相差很大，能完成的比賽項目不盡相同，器材使用的方便性、性能的可靠性也不一樣。目前市場上可供選擇的教學(xué)機器人有很多。綜合考慮各方面因素最終我們選擇了樂高機器人作為我校的教學(xué)機器人，原因有五：（1）樂高木塊式的零部件堅固耐用，耐磨損，不易變形，色彩鮮艷，能夠吸引學(xué)生們的注意力；（2）樂高積木有嚴(yán)格的計量單位，精度公差僅為5毫米。積木的搭建松緊適度；（3）可擴展、創(chuàng)意組合性強，2塊相同顏色的2*4的樂高積木共有17種搭建可能，8塊相同顏色的2*4樂高積木則有102981500種搭建可能，這對提高學(xué)生們的創(chuàng)新能力起到了很大的幫助作用；（4）樂高的核心，RCX微型電腦，有三個輸入端口和三個輸出端口，另有四個按鈕分別為開關(guān)鍵、查看端口鍵、選擇程序鍵、運行-停止鍵，簡單直觀，對于沒有電子電路基礎(chǔ)的初中學(xué)生來說比較容易上手，使用起來也相對方便；（5）編程環(huán)境使用形象直觀的圖標(biāo)語言，這種改革使得過去只能在大學(xué)開設(shè)的，使用符號語言編程的專業(yè)課程，如今在中小學(xué)普及，讓學(xué)生在玩的過程中掌握一些基本的編程技巧。

（二）場地設(shè)計

作為一所農(nóng)村中學(xué)，學(xué)校經(jīng)費比較緊張，為了節(jié)省學(xué)校的開支，在機器人調(diào)試場地的問題上，我們主要采用以下幾種解決方案：（1）在教室內(nèi)就地取材；（2）由學(xué)校的木工師傅制作簡單的調(diào)試場地；（3）標(biāo)準(zhǔn)的比賽場地（用于參賽培訓(xùn)）請專門的機器人公司定制?？傊跈C器人活動場地問題上，我們的經(jīng)驗是“根據(jù)學(xué)校的實際情況，因地制宜，靈活實施”，從而以較低的代價取得滿意的課堂效果。

二、編寫校本教材

機器人教育是一門新興的學(xué)科，目前市場上有關(guān)于機器人教育方面的教材非常少，而各個機器人公司所提供的教材都類似于說明書，非常的簡單，不適用于課堂教學(xué)，于是我校從2006年起就著手編寫機器人教育校本教材。教材分為初級、中級、高級，在平時的教學(xué)過程中我們根據(jù)教材邊教邊修改邊完善，到2010年我們基本完成教材的編寫。

三、課堂教學(xué)

陶行知先生倡導(dǎo)的“六大解放”思想，我認(rèn)為歸根結(jié)底是要解放學(xué)生的頭腦，開啟他們的心智，使他們在一個寬松、和諧、民主、開放、平等的氛圍中學(xué)習(xí)和創(chuàng)造，唯有如此，才能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。

（一）創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)興趣是學(xué)習(xí)取得成功的重要因素。機器人實際上是一個具有初步人工智能的高級玩具，孩子們對于玩具的喜愛可以說是天性，他們好奇于每一個新鮮的事物，因此我們在教學(xué)中根據(jù)大多數(shù)學(xué)生的實際能力設(shè)計一些有趣的項目或任務(wù)。例如，我們在機器人穿越隧道這一課中，首先我們創(chuàng)設(shè)情景，假設(shè)每一位學(xué)生都是司機，即將駕車穿越一個又長又黑的隧道，你會怎么做？然后讓學(xué)生開動腦筋，暢所欲言，發(fā)表自己的見解。這樣，學(xué)生的興趣自然而然就被激發(fā)起來了，然后引出本堂課要完成的任務(wù)，模擬汽車穿越隧道這個過程，設(shè)計并搭建一輛用RCX控制、具有光電傳感器、觸動傳感器、使用馬達驅(qū)動的車。啟動后，車向前行駛；當(dāng)光電傳感器檢測到黑暗時，需要打開燈，并減速行駛；當(dāng)車穿過隧道時，就關(guān)掉燈；繼續(xù)向前加速行駛，到達終點（即：碰到墻）就停止。

（二）以學(xué)生為中心

我校薛少軍校長曾這樣說：“讓學(xué)生學(xué)習(xí)、操作機器人，參加各種比賽，只是一種手段，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦和創(chuàng)新思維的能力，而能力的發(fā)展離不開教學(xué)活動中學(xué)生的動手實踐和積極思考?！币虼?，在教學(xué)活動中我們堅持以學(xué)生為中心，每堂課學(xué)生根據(jù)老師提出的任務(wù)，都要做出自己的解決方案，然后根據(jù)方案再去設(shè)計、構(gòu)建機器人。因為只有學(xué)生親自去設(shè)計、構(gòu)建，才會完全了解機器人的特性，調(diào)試的時候也能如魚得水，出現(xiàn)故障的時候也能很快的找到原因，以此來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

（三）強調(diào)團結(jié)協(xié)作

一堂課的時間有限，學(xué)生一個人不可能完成整個任務(wù)（一個簡單的任務(wù)基本包括四個步驟：搭建機器人、編程、下載程序、運行和調(diào)試），因此在教學(xué)中我們將學(xué)生分成若干個小組，每個小組兩名學(xué)生。在完成任務(wù)過程中學(xué)生可以相互討論，分工合作，共同完成任務(wù)，在這個過程中，由于學(xué)生之間的水平或者思維方式的不同，剛開始難免會出現(xiàn)意見分歧的現(xiàn)象，都認(rèn)為自己的方案是最佳的，常常導(dǎo)致一堂課結(jié)束的時候任務(wù)還沒有完成，而看到其他小組紛紛把自己的作品拿出來展示，心理又感到很失落，而作為老師的我就讓他們分析沒有完成任務(wù)的原因。然后要求他們加強彼此之間的交流與溝通，彼此包容個體之間的差異，找到解決問題的最佳方法，迫使學(xué)生養(yǎng)成團結(jié)協(xié)助的習(xí)慣。

（四）鼓勵自主探究學(xué)習(xí)

機器人教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)有很大的區(qū)別，傳統(tǒng)的教學(xué)習(xí)慣往往是一堂新課，由老師一層一層的講解、剖析，直到最后水到渠成，自然的揭示出主題，這樣學(xué)生就不知不覺的在老師的講解中度過了一堂課，學(xué)生沒有動腦思考、動手實踐的機會。而機器人教學(xué)注重的是理論與實踐的相結(jié)合，因此在教學(xué)過程中我們提出任務(wù)之后，就讓學(xué)生自己先思考、動手實踐，遇到問題，小組與小組之間可以相互討論，也可以利用網(wǎng)絡(luò)，實在解決不了，再組織全班學(xué)生集思廣益找出問題的所在，對癥下藥，解決問題。每堂課的小結(jié)我們都是讓學(xué)生自己進行總結(jié)，在完成任務(wù)的過程中你遇到了哪些問題？你是如何解決的？你在本堂課中最大的收獲是什么？同學(xué)之間相互補充，取長補短，這樣不僅使他們能知其然，更知其所以然。只有這樣，將大部分的時間交給學(xué)生自己去動手實踐、相互交流，在實踐和交流的過程中去了解和認(rèn)識機器人，進一步激發(fā)學(xué)生的求知欲望，發(fā)揮他們的主體能動性，培養(yǎng)他們主動學(xué)習(xí)的意識。

以上就是我校開展機器人教學(xué)以來的一些實踐與體會，總之，機器人教學(xué)是一門新興的課程，需要我們不斷地探索，在今后的教學(xué)過程中我們將繼續(xù)努力，爭取更大的突破。

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