趙永宏

【摘要】通過探索機(jī)器人教學(xué)與小學(xué)生核心素養(yǎng)之間的聯(lián)系，尋找提升小學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的突破口，實(shí)現(xiàn)通過運(yùn)用機(jī)器人教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，進(jìn)而提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人教學(xué) 信息技術(shù) 核心素養(yǎng)

機(jī)器人教學(xué)是通過設(shè)計(jì)、組裝、編程、運(yùn)行，然后優(yōu)化組裝及程序機(jī)器人，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的過程。機(jī)器人教學(xué)涉及到多個(gè)學(xué)科，多種領(lǐng)域。搭建機(jī)器人的穩(wěn)定和平衡融合了物理知識，編程中融合了數(shù)學(xué)知識，傳感器與馬達(dá)的相互配合融合了通信技術(shù)，數(shù)次失敗中啟迪智慧，深度思維中迸發(fā)創(chuàng)新，成為培養(yǎng)小學(xué)生綜合能力、信息素養(yǎng)的優(yōu)秀平臺。

一、確定機(jī)器人教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)

學(xué)生發(fā)展目標(biāo)，以機(jī)器人組裝及編程為主要培訓(xùn)內(nèi)容來提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過學(xué)生動手組裝機(jī)器人、理解光電傳感器工作原理、簡單任務(wù)到復(fù)雜任務(wù)，進(jìn)一步完善組裝編程等工作，使學(xué)生的綜合知識水平得到提高，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，動手能力、數(shù)學(xué)邏輯思維能力、個(gè)人創(chuàng)新能力等都能得到訓(xùn)練和升華。另外，學(xué)生在團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)中，不斷體驗(yàn)到成功的樂趣，享受到團(tuán)隊(duì)合作的樂趣，養(yǎng)成在思索中不斷學(xué)習(xí)的意識，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

二、確定機(jī)器人教學(xué)培訓(xùn)內(nèi)容及層次

我們在機(jī)器人教學(xué)中，采用實(shí)踐研究的方法，在“機(jī)器人”教育中給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合作學(xué)習(xí)的平臺，通過學(xué)生動手組裝、編程，進(jìn)一步完善編程，讓學(xué)生深度思考，學(xué)會創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。為此，我在機(jī)器人教學(xué)中嘗試五步教學(xué)法。

第一步，初級動手階段。小學(xué)三年級時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生從拼裝開始，從簡單的折疊椅開始，折疊椅用幾個(gè)梁軸簡單的組裝就可以完成，通過組裝，讓學(xué)生理解，原來這些拼裝這么有趣，拼成的折疊椅可以變形，既方便搬動，又節(jié)省空間。然后是弓箭，讓學(xué)生拼裝成功后，配上橡皮筋，可以試著進(jìn)行打靶射箭，簡單的造型讓學(xué)生體驗(yàn)自己動手的樂趣，使學(xué)生體驗(yàn)到成功，增強(qiáng)自信心。三年級初步學(xué)習(xí)scratch里最簡單的小貓行走、更換背景，小貓運(yùn)動停止，等等?？梢源┎逍∝堊嚼鲜蟮刃∮螒蛟诶锩?，讓學(xué)生興趣更加深厚，喜歡上小貓編程語言。

第二步，動手加編程階段。這一階段，我讓學(xué)生組裝稍微復(fù)雜的。比如風(fēng)扇。通過直梁、軸，馬達(dá)進(jìn)行組裝。組裝之后，然后開始讓學(xué)生嘗試編程。我讓學(xué)生從最簡單的馬達(dá)轉(zhuǎn)動開始。一開始的命令是馬達(dá)能轉(zhuǎn)動就可以，了解到馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，編碼值等很多較淺顯明白的語言，過渡到使用觸碰開關(guān)控制馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而用會了如果怎么樣就怎么樣語句，還學(xué)會了重復(fù)命令及重復(fù)命令的跳轉(zhuǎn)。讓學(xué)生逐步理解編程軟件要與機(jī)器人積木相互配合，機(jī)器人只有軀殼是不行的，需要有靈魂和思想，所以程序是必要的，并讓學(xué)生學(xué)會程序下載到機(jī)器人的大腦中。學(xué)習(xí)一段時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)梳理，可以幫助學(xué)生鞏固知識，也讓學(xué)生有了初步創(chuàng)新思想，思考或許自己就可以創(chuàng)造出生活便捷的東西。

第三步，創(chuàng)新階段。這個(gè)階段，是利用學(xué)生的知識，然后利用各種傳感器，進(jìn)行創(chuàng)意的思維的培養(yǎng)。

如風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，如何讓它更智能。老師提示，我們可以加上超聲波傳感器，當(dāng)有人靠近風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇自動轉(zhuǎn)動，人離開，風(fēng)扇自動停止。或者加一個(gè)溫度傳感器，讓室內(nèi)溫度達(dá)到多少時(shí)，風(fēng)扇自動轉(zhuǎn)動，這樣，老師提出一個(gè)設(shè)想，學(xué)生去完成，或者，學(xué)生提出一個(gè)想法，師生共同去實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果，編程的目的是解決實(shí)際問題。

以上的任務(wù)完成之后，我會讓學(xué)生組裝更復(fù)雜一些運(yùn)動機(jī)器人，如機(jī)器人小車，利用馬達(dá)控制器人前進(jìn)，后退。讓學(xué)生編程控制小車的運(yùn)動。如果再復(fù)雜一些，可以加上光電傳感器，做成在桌子上跑動的“懸崖勒馬”的小車，當(dāng)這個(gè)小車機(jī)器人移動到桌子邊緣，光電傳感器會發(fā)現(xiàn)光線值有明顯變化，然后小車立即停止，自動后退，尋找更安全的道路再一次出發(fā)，這樣，可愛的小車就增加了智能因素。

第四步，比賽階段。學(xué)生在經(jīng)過1至2年的學(xué)習(xí)，可以參加一些比賽了。比賽前，一些廠家會提供參考圖樣的機(jī)器人，學(xué)生可以看圖組裝完成。然后購買場地、道具，實(shí)地訓(xùn)練。這樣實(shí)地訓(xùn)練，參加比賽，練習(xí)會更有針對性，可以讓學(xué)生在不斷的練習(xí)中，可以把自己的機(jī)器人組裝的更加合理，提高完成任務(wù)的成功率，從一開始完成任務(wù)的成功率不足20%，逐步提高到80%以上，這樣，不僅讓學(xué)生練習(xí)中提高了編程能力動手能力，更讓學(xué)生在實(shí)踐練習(xí)中，有創(chuàng)新的思維，更熟練的動手能力的技巧。師生在比賽后，做好總結(jié)及反饋工作。通過比賽，了解其他兄弟學(xué)校的水平，從而有目的地調(diào)整，提高師生的眼界和水平。

第五步，建立起較完善的機(jī)器人培訓(xùn)校本課程。要想高質(zhì)量地實(shí)施機(jī)器人教育活動，必須建立相對完整、科學(xué)的機(jī)器人校本課程。在培訓(xùn)活動中，培訓(xùn)老師要圍繞著機(jī)器人教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、案例資源、學(xué)生創(chuàng)意，獨(dú)家設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行深入研究，把以上幾個(gè)步驟加以完善，落實(shí)到紙面上，形成體系，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)、改進(jìn)。最后，完善學(xué)校的機(jī)器人校本案例，達(dá)到良性循環(huán)，學(xué)生素質(zhì)成梯度性的逐年上升。

三、確保機(jī)器人教學(xué)的順利實(shí)施

在機(jī)器人教學(xué)工作中，我構(gòu)建了饒有趣味的“機(jī)器人自主選修課堂”，即教師幫助學(xué)生愛上機(jī)器人，愛上動手搭建，動手編程，擁有良好的創(chuàng)新課堂，助力創(chuàng)客教育。

如學(xué)生練習(xí)機(jī)器人中鳴超級軌跡賽時(shí)，在完成投擲貨幣這一環(huán)節(jié)，官方給出的解決方案是機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)投貨幣，本人在教授學(xué)生完成這項(xiàng)任務(wù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)按照官方的程序和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果不精心地控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，貨幣經(jīng)常性地被拋出。有時(shí)，貨幣還會在滑桿上停留，不會滑落到天平上，這樣失誤率比較高。于是，本人與學(xué)生們一起研究，終于發(fā)明了齒輪平移投擲貨幣的方法，變轉(zhuǎn)動為移動，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，完成度更高，在省市比賽中，引起了其它學(xué)校的關(guān)注和討論。就這樣，我們在機(jī)器人教學(xué)中，不斷地思考，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，火花碰撞，學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力不斷提升。經(jīng)過幾年的培養(yǎng)，學(xué)生養(yǎng)成了主動思考，主動解決問題的好習(xí)慣。

四、成績帶動機(jī)器人教學(xué)更好地發(fā)展

機(jī)器人教學(xué)為學(xué)生提供了創(chuàng)造的舞臺，思維的火花在這里綻開。走進(jìn)機(jī)器人室，學(xué)生們就有了精神，一雙雙靈活的小手不停的擴(kuò)展套件，學(xué)習(xí)實(shí)踐，學(xué)生們有了可發(fā)展的空間，核心素養(yǎng)得到了真正提升。2018年6月，本人輔導(dǎo)的中鳴超級軌跡機(jī)器人榮獲在山東省中小學(xué)生創(chuàng)客大賽榮獲一等獎的好成績。2019年，榮獲濟(jì)寧市創(chuàng)客節(jié)比賽一等獎的好成績。成績的取得，不僅彰顯了機(jī)器人教學(xué)的扎實(shí)有效，營造了機(jī)器人學(xué)習(xí)的良好氛圍，也為學(xué)校贏得了良好的社會聲譽(yù)。

五、存在的問題與思考

1.機(jī)器人教學(xué)不夠系統(tǒng)性。機(jī)器人教學(xué)在學(xué)校里蓬勃開展是近幾年的事，機(jī)器人課程資源相對較少，各個(gè)學(xué)校的機(jī)器人課程不夠公開，使的我們在實(shí)際教學(xué)中，總感覺資源少。遇到一些精品案例，就如獲珍寶。因此，如何有更多的資源供我們選擇、擇優(yōu)，進(jìn)一步深化，是擺在現(xiàn)實(shí)中的難題。

2.學(xué)校機(jī)器人面臨生存困境?，F(xiàn)在開展機(jī)器人教學(xué)的不僅僅有各中小學(xué)，還有很多機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)雖然收費(fèi)，卻比學(xué)校培訓(xùn)更有針對性。學(xué)校培訓(xùn)1周1小時(shí)，與校外1周一下午的培訓(xùn)對比，無形中就處于劣勢。在省、市的比賽中，有許多時(shí)候，老師輔導(dǎo)學(xué)生不是與學(xué)校比，而是與培訓(xùn)機(jī)構(gòu)培養(yǎng)的學(xué)生比賽，大大增加信息技術(shù)老師獲獎的難度。如何更好地發(fā)展學(xué)校機(jī)器人教學(xué)，是當(dāng)前機(jī)器人教師的困惑。

總之，我們會在今后的機(jī)器人教學(xué)中，不斷探索出更多的教學(xué)方式，方法，讓機(jī)器人教學(xué)更加靈活多樣，學(xué)生創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力不斷提升，為培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。