摘要：作者以《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》為引領(lǐng)，從跨學(xué)科主題活動(dòng)的載體、課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的紐帶、合作探究創(chuàng)新學(xué)習(xí)的抓手三個(gè)維度出發(fā)，探討了開設(shè)機(jī)器人校本課程的必要性，同時(shí)對(duì)機(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀做了具體分析，并提出以項(xiàng)目為載體的機(jī)器人校本課程教學(xué)策略：發(fā)展問題意識(shí)、想象能力、質(zhì)疑能力，促進(jìn)思維生成；注重傾聽表達(dá)、小組協(xié)作、多元評(píng)價(jià)，記錄思維痕跡；倡導(dǎo)真實(shí)情境、批判思維、深度交流，激活深度思維。

關(guān)鍵詞：新課標(biāo)；機(jī)器人；校本課程；教學(xué)策略

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2024）01-0077-04

教育機(jī)器人融合了計(jì)算機(jī)、工程、電子等多種學(xué)科知識(shí)，是跨學(xué)科知識(shí)內(nèi)容整合的集大成者，帶有開放性、綜合性、趣味性等特點(diǎn)，被越來越多的師生和家長(zhǎng)所接受，校內(nèi)校外開展機(jī)器人教育教學(xué)的相關(guān)活動(dòng)屢見不鮮。但不管是何種形式的機(jī)器人教育教學(xué)，尤其是在校內(nèi)開展的機(jī)器人教學(xué)，都要在教學(xué)實(shí)施中強(qiáng)化素養(yǎng)立意，與時(shí)俱進(jìn)適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展變化，為培育和發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)奠基。因此，本文以《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）為引領(lǐng)，探討新課標(biāo)理念下機(jī)器人校本課程教學(xué)策略。

新課標(biāo)理念下機(jī)器人教學(xué)的新思考

1.機(jī)器人可作為跨學(xué)科主題活動(dòng)的載體

新課標(biāo)倡導(dǎo)跨學(xué)科主題活動(dòng)，在每個(gè)學(xué)段都明確設(shè)置了跨學(xué)科主題內(nèi)容，旨在融合不同學(xué)科的知識(shí)與技能，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)和實(shí)踐能力。而機(jī)器人涉及信息科技、科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，是開展跨學(xué)科主題活動(dòng)的絕佳載體。要想利用好這個(gè)載體不能只注重結(jié)果導(dǎo)向，過分強(qiáng)調(diào)機(jī)器人結(jié)構(gòu)拼搭、程序編寫以及最后的功能實(shí)現(xiàn)，還要注重過程導(dǎo)向，如機(jī)器結(jié)構(gòu)背后蘊(yùn)藏的齒輪、杠桿等科學(xué)原理，程序編寫中蘊(yùn)藏的算法思想等。

2.機(jī)器人可作為課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的紐帶

新課標(biāo)明確指出，義務(wù)教育階段信息科技課程以數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能為六大邏輯主線。其中，算法和人工智能這兩條主線之間可以通過機(jī)器人建立起關(guān)聯(lián)紐帶。機(jī)器人是算法學(xué)習(xí)的載體，機(jī)器人拼搭、程序設(shè)計(jì)都會(huì)涉及算法學(xué)習(xí)，小學(xué)低段可以通過搭建簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單程序引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)算法，中高學(xué)段可以通過綜合任務(wù)分析、復(fù)雜程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)算法等。機(jī)器人也是人工智能學(xué)習(xí)的載體，它能夠模擬、拓展和延伸人類智能，小學(xué)生可以在玩中學(xué)、做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，從而認(rèn)識(shí)、感受和體驗(yàn)人工智能。

3.機(jī)器人可作為合作探究創(chuàng)新學(xué)習(xí)的抓手

教育機(jī)器人具有綜合性、開放性、趣味性等特點(diǎn)，是學(xué)生合作探究、創(chuàng)新學(xué)習(xí)的有力抓手，深受中小學(xué)生喜愛。其中，小學(xué)低段主要是認(rèn)識(shí)、探究和體驗(yàn)機(jī)器人，以個(gè)人自主探究學(xué)習(xí)為主；小學(xué)中高段主要是借助機(jī)器人解決學(xué)習(xí)和生活中的問題，問題是趨于真實(shí)的，往往也是較為復(fù)雜的，需要集思廣益、多人合作，以小組合作探究、任務(wù)式驅(qū)動(dòng)為主，在合作學(xué)習(xí)和任務(wù)解決中可以提升學(xué)生的合作探究能力、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

新課標(biāo)理念下機(jī)器人教學(xué)問題淺析

近年來，全國(guó)各地越來越多的學(xué)校開設(shè)了機(jī)器人課程，有的作為基礎(chǔ)必修課，有的作為拓展選修課，還有的作為競(jìng)賽集訓(xùn)課。筆者所在學(xué)校也以新課標(biāo)為根本遵循，每周一下午社團(tuán)活動(dòng)時(shí)間開設(shè)機(jī)器人校本課程，教學(xué)內(nèi)容來自校本自編教材，課程周期以學(xué)期為單位共5期，按照內(nèi)容難易第1～5期分別為初級(jí)班（上、下）、中級(jí)班（上、下）、高級(jí)班，每期15次課，每次課80分鐘，每期2個(gè)平行班，每班30名左右學(xué)生，來自3～6年級(jí)，按照已有知識(shí)水平混合編班。此外，各級(jí)各類官方和非官方機(jī)器人賽事、校外機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也在一定程度上助推了機(jī)器人教育的快速普及。在普及過程中，有一種教學(xué)現(xiàn)象逐步開始顯現(xiàn)，就是把機(jī)器人教學(xué)簡(jiǎn)單地視為技能培訓(xùn)，以賽定教、追求速成、側(cè)重獎(jiǎng)牌，這顯然和新課標(biāo)的理念不符。因此，機(jī)器人教育理念需要不斷更新，機(jī)器人教學(xué)方法需要不斷優(yōu)化，機(jī)器人教學(xué)模式需要不斷創(chuàng)新。

新課標(biāo)倡導(dǎo)營(yíng)造開放、自主、探究的學(xué)習(xí)氛圍，理念要從注重技能培養(yǎng)轉(zhuǎn)化為注重能力培養(yǎng)，從注重能力培養(yǎng)轉(zhuǎn)化為注重素養(yǎng)培養(yǎng)，因此，在機(jī)器人校本課程教學(xué)中要避免、克服和糾正以下問題傾向：①在機(jī)器人學(xué)習(xí)中，學(xué)生有時(shí)急于求成而不假思索。例如，在搭建機(jī)械結(jié)構(gòu)的過程中過度依賴圖紙或者范例作品，導(dǎo)致思考和分析問題不深，經(jīng)常停留在問題表面，缺乏進(jìn)一步的思維碰撞，不利于發(fā)展計(jì)算思維。②在機(jī)器人教學(xué)實(shí)施中容易造成結(jié)果導(dǎo)向，特別是在以賽促學(xué)、追求獲獎(jiǎng)的驅(qū)動(dòng)下，師生往往更多地關(guān)注機(jī)器人的功能是否實(shí)現(xiàn)、任務(wù)是否成功，教師在教學(xué)過程中不重視、不關(guān)注過程性評(píng)價(jià)，更多關(guān)注和在意終結(jié)性評(píng)價(jià)，不利于發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。③在機(jī)器人教學(xué)任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生結(jié)果導(dǎo)向明顯，在目標(biāo)任務(wù)達(dá)成后，不愿整改和優(yōu)化方案，不愿尋找解決問題的不同方法和路徑，不斷嘗試、反復(fù)論證、科學(xué)批判的精神不足，開放、深度的學(xué)習(xí)交流還不夠，不利于高階思維的養(yǎng)成。

新課標(biāo)理念下機(jī)器人校本課程教學(xué)策略分析

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)，教學(xué)中要系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，突出利用信息科技來解決學(xué)生生活和學(xué)習(xí)中的問題。因此，在教學(xué)實(shí)施中需要有效的載體、有力的抓手作為支撐。機(jī)器人作為跨學(xué)科主題活動(dòng)的載體、信息科技課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的紐帶、合作探究創(chuàng)新學(xué)習(xí)的抓手，尤其是本身兼具綜合性、整合性、開放性等特點(diǎn)，更加適合以項(xiàng)目為載體開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，逐步從“小”任務(wù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向“大”項(xiàng)目學(xué)習(xí)。學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中自主探究、合作學(xué)習(xí)，從而發(fā)展計(jì)算思維，培育信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，新課標(biāo)理念下機(jī)器人校本課程教學(xué)應(yīng)以項(xiàng)目化教學(xué)為主導(dǎo)，教學(xué)策略結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.促進(jìn)思維生成的機(jī)器人項(xiàng)目化“深學(xué)定位”策略

新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)通過課程學(xué)習(xí)要讓學(xué)生具備解決問題的能力，發(fā)展計(jì)算思維。計(jì)算思維是學(xué)生的必備品格、關(guān)鍵能力，為促進(jìn)計(jì)算思維的生成，機(jī)器人教學(xué)應(yīng)著重在容易被忽視的問題意識(shí)、想象能力、質(zhì)疑能力上使力。

（1）發(fā)展問題意識(shí)

問題是學(xué)習(xí)實(shí)踐的開始，有了問題才能產(chǎn)生解決問題的動(dòng)力，才會(huì)促成思考、發(fā)展思維。在機(jī)器人項(xiàng)目活動(dòng)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目主題分析任務(wù)、分解任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)，在設(shè)計(jì)搭建、編程調(diào)試機(jī)器人時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、歸納問題，幫助學(xué)生強(qiáng)化問題導(dǎo)向，促成深層次思考，形成問題解決方案。通過解決問題，不斷優(yōu)化方案，培育學(xué)生“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”的思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（2）發(fā)展想象能力

想象力對(duì)小學(xué)生來說至關(guān)重要。為了發(fā)展想象力，在機(jī)器人項(xiàng)目主題上教師應(yīng)采用“全開放主題+半開放主題”的形式，課時(shí)比例遵循二八原則。半開放的形式是教師主導(dǎo)項(xiàng)目主題，提供必要的學(xué)習(xí)資源，學(xué)生圍繞主題設(shè)計(jì)、制作、改進(jìn)機(jī)器人；全開放的形式是引導(dǎo)學(xué)生立足日常生活和學(xué)習(xí)需要，自主設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，鼓勵(lì)天馬行空式地設(shè)計(jì)智能機(jī)器人。

（3）發(fā)展質(zhì)疑能力

質(zhì)疑是思維碰撞的開始，機(jī)器人學(xué)習(xí)具有復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，而機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)施活動(dòng)是開放性的。因此，在設(shè)計(jì)制作過程中教師需要鼓勵(lì)學(xué)生破除心理障礙、大膽質(zhì)疑，敢于對(duì)別人的設(shè)計(jì)方案、問題解決過程提出質(zhì)疑，并通過動(dòng)手搭建測(cè)試、計(jì)算機(jī)編程調(diào)試驗(yàn)證自己的質(zhì)疑。

例如，在機(jī)器人校本課程第1期第10課“機(jī)器人快遞員”中，通過創(chuàng)設(shè)情境確立“運(yùn)送貨物”項(xiàng)目主題，活動(dòng)流程如圖2所示。課堂教學(xué)以問題為線索，組織學(xué)生分析問題，如：“運(yùn)送貨物”要解決哪些任務(wù)？怎么實(shí)現(xiàn)？為什么這樣做？還有沒有更好的辦法？在協(xié)作探究過程中引導(dǎo)學(xué)生先確定思路，然后設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行機(jī)器人搭建、編寫程序代碼等實(shí)踐操作，最后通過調(diào)試修改、思考改進(jìn)從而解決問題。學(xué)生通過猜測(cè)想象、協(xié)作探究、問題解決、質(zhì)疑反思，自主完成項(xiàng)目并拓展項(xiàng)目。機(jī)器人快遞員不僅能把貨物從A地送到B，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返回。整堂課不僅順利完成了機(jī)器人快遞員項(xiàng)目，還實(shí)現(xiàn)了遷移、拓展和鞏固解決問題的一般過程和方法。

2.記錄思維痕跡的機(jī)器人項(xiàng)目化“慧學(xué)在線”策略

（1）注重傾聽表達(dá)

在機(jī)器人項(xiàng)目活動(dòng)中，特別是在學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)的過程中，教師應(yīng)有意識(shí)地幫助學(xué)生養(yǎng)成傾聽他人觀點(diǎn)、表達(dá)自己想法的習(xí)慣，提供一些表達(dá)范式，如“這個(gè)問題我是這樣想的……大家怎么看？”“你的觀點(diǎn)我不認(rèn)同，我認(rèn)為……”等，并使用活動(dòng)情況反饋單記錄活動(dòng)情況，活動(dòng)反饋單中的內(nèi)容包括遇到了哪些困難、是怎么解決的、我采納了同伴的哪些建議、同伴采納了我的哪些建議等。

（2）注重小組協(xié)作

教師按照項(xiàng)目大小和難易來確定小組規(guī)模，一般2～4人為宜，在小組協(xié)作下共同完成項(xiàng)目活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，使用評(píng)價(jià)量規(guī)記錄小組學(xué)習(xí)情況，評(píng)價(jià)維度包括成員的“參與程度”“任務(wù)分工”“協(xié)作程度”三個(gè)維度，每個(gè)維度均分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)都有量化指標(biāo)的具體行為描述，分別代表對(duì)應(yīng)維度的不同量化程度。

（3）注重多元評(píng)價(jià)

機(jī)器人項(xiàng)目評(píng)價(jià)采用“自我+同伴+教師”評(píng)價(jià)相結(jié)合的辦法，評(píng)價(jià)維度包括“態(tài)度”“思維”“協(xié)作”“創(chuàng)新”四個(gè)維度，每個(gè)維度均有A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)分別有具體的量化水平和具體行為描述，學(xué)生依據(jù)量表進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.激活深度思維的機(jī)器人項(xiàng)目化“智學(xué)進(jìn)階”策略

（1）倡導(dǎo)真實(shí)情境

在機(jī)器人項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)施過程中，可以通過器材道具、圖紙噴繪、場(chǎng)地布置等途徑，模擬再現(xiàn)真實(shí)的任務(wù)活動(dòng)場(chǎng)景，以激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)共鳴。在情境中引導(dǎo)學(xué)生設(shè)身處地地思考問題、研究問題，聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)姆桨附鉀Q問題。在解決問題的過程中，情境有助于將抽象的表述轉(zhuǎn)化為具象的體驗(yàn)，有益于引發(fā)深層次的思維碰撞。

（2）倡導(dǎo)批判思維

機(jī)器人項(xiàng)目活動(dòng)是開放性的，需要學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造，活動(dòng)過程可采用小組合作的方式展開。在實(shí)施過程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生公正地評(píng)判他人的觀點(diǎn)，大膽提出自己的見解，闡述解決問題的優(yōu)化方案，并借助計(jì)算機(jī)編程語言等工具，通過反復(fù)論證加以實(shí)現(xiàn)。

（3）倡導(dǎo)深度交流

每一個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目的成功完成，都需要有一個(gè)比較成熟的解決方案，而每一個(gè)成熟的解決方案背后，必定要經(jīng)歷不斷改進(jìn)、反復(fù)優(yōu)化的過程。在小組討論交流中，教師應(yīng)努力將無序的爭(zhēng)吵轉(zhuǎn)化為有序的辯論，讓每一個(gè)觀點(diǎn)、想法都能得到表達(dá)，讓學(xué)生經(jīng)過深入的交流、反復(fù)的對(duì)比后再進(jìn)行取舍擇優(yōu)。

例如，在機(jī)器人校本課程第2期第5課“機(jī)器人向?qū)T”中，在學(xué)生學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)彎的原理時(shí)，教師從學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)創(chuàng)設(shè)情境，用常見的自行車、汽車等轉(zhuǎn)彎做聯(lián)想和類比，引出問題：在場(chǎng)地圖A-B-C-D區(qū)域中，機(jī)器人向?qū)T如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎？隨后，教師組織學(xué)生充分討論交流，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思考、提出假設(shè)，大膽批判、深度交流，最后通過現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人演示加以驗(yàn)證，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解機(jī)器人并不能像生活中的小汽車一樣通過旋轉(zhuǎn)方向盤轉(zhuǎn)彎，而是通過控制左右兩側(cè)的輪子來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，進(jìn)而幫助學(xué)生歸納總結(jié)出多種不同的轉(zhuǎn)彎策略。具體策略如上表所示。

結(jié)束語

新課標(biāo)理念下的機(jī)器人校本課程教育教學(xué)以實(shí)踐為教學(xué)主線，培養(yǎng)學(xué)生合作探究能力，力爭(zhēng)把課堂時(shí)間盡可能多地留給學(xué)生，讓學(xué)生在動(dòng)手操作和活動(dòng)體驗(yàn)中學(xué)會(huì)分析、解決問題，并通過實(shí)踐掌握原理、得出結(jié)論，體現(xiàn)“科”與“技”并重；以方法為教學(xué)核心，提高學(xué)生思維水平，力爭(zhēng)以問題為主導(dǎo)，幫助學(xué)生思考提煉解決問題的方法，并將方法遷移應(yīng)用到解決其他問題中，體現(xiàn)素養(yǎng)立意；以評(píng)價(jià)為教學(xué)抓手，夯實(shí)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，主張強(qiáng)化過程性評(píng)價(jià)，用明確的評(píng)價(jià)量規(guī)進(jìn)行教學(xué)反饋，以評(píng)促學(xué)，幫助學(xué)生通過評(píng)價(jià)及時(shí)地形成和完善知識(shí)體系，體現(xiàn)教學(xué)評(píng)一致性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]劉朋飛.STEAM理念下機(jī)器人拓展性課程主題學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].中國(guó)教育信息化，2019（02）：39-42.

[3]劉朋飛，袁久婕，張婤.STEAM理念下小學(xué)生機(jī)器人項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐研究[J].中國(guó)教育信息化，2021（14）：26-29.

作者簡(jiǎn)介：劉朋飛，一級(jí)教師，碩士研究生，浙江省機(jī)器人競(jìng)技活動(dòng)優(yōu)秀指導(dǎo)教師、杭州市教壇新秀、杭州市拱墅區(qū)運(yùn)河名師。