信息技术课程引入机器人载体的实践研究

●李维明

在中小学信息技术课程中， 如何有效地引入机器人载体以促进信息技术教育、教学的创新，培养学生的操作实践能力，提高创新能力，促进学生的全面发展， 这是中小学信息技术课程建设实践中需要研究的重要课题。

一、实践研究的做法

（一）注重平台建设，打好研究基础

在中小学信息技术课程中引入机器人载体的研究需要两个平台的支撑： 一是教材， 二是机器人器材。前者是信息技术课程的要素，后者是开展实践研究活动的载体，缺一不可。

为此， 首先对我国部分省市现行义务教育阶段《信息技术》教材进行了查阅分类，以了解目前国内机器人进入义务教育阶段信息技术课程的现状。 这包括：义务教育阶段《信息技术》教材中有关机器人内容分布，内容的详略，涉及的机器人品牌型号等。同时，对所涉及的机器人进行比较，确定其教育教学性能，经济性等，最终确定了适合我省义务教育阶段开展机器人教育教学活动可选用的机器人品牌型号。 这一阶段的研究成果也被我省义务教育阶段课程改革实验教材《信息技术》修订组吸收，形成了适应本省教学需求的机器人教学教材， 也为本课题研究的开展提供了范本。

在此基础上， 向义务教育阶段课程改革实验教材《信息技术》所涉及的机器人公司寻求支持，得到了智慧天下公司、 四川天平教学仪器公司的鼎力相助，为20 个实验学校各捐赠了25 套“智慧天下机器人套件”，为实践研究工作开展打下了良好物质基础。

（二）申报省级课题，推动实践研究

为更好地推动中小学信息技术课程中引入机器人载体的实践研究，2011 年申报了四川省教育厅普教科研资助金项目：《中小学信息技术课程中以机器人为载体的创新教育研究》（批准文号为： 川教函[2011]632 号）， 并设置了21 个子课题研究学校，目的是通过子课题的研究，取得一手研究资料，提供研究实例，以支持实践研究的成果。

二、实践研究的效果及影响

（一）实验学校信息技术课程教学得以优化

智能机器人技术融合了造型技术、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件和人工智能等众多先进技术， 充分地体现了当代信息技术多个领域的先进技术，是综合知识和技术的结晶。机器人活动不仅主题有趣，富有挑战性，更重要的是其问题解决方案是开放性的，学生可以用不同的方法达到同一个目标，因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培养学生的开放性思维，提高学生的创新能力。

（二）实验学校教师创新意识增强

1.教师的教学观念得以更新

参研教师通过自学、参培、研讨等形式提高了理论认识；对教材、教法的研讨、课堂教学的设计、反思，教学效果的总结中教师的业务水平得到提升；教师将“课堂交给了学生”，通过生动、直观、有趣的实际情境，激发学生兴趣和参与热情，促使学生主动探究，充分发挥学生能动性和创造性，而教师只是课堂组织者。 这样一来，老师的观念得到了转变。

2.提高了教师的综合能力

在活动开展及课题研究过程中， 课题组老师通过自己设计活动、组织活动、了解收集活动资料、整理分析、归纳总结、撰写经验文章及研究报告等，一步步学会了教学研究，提升了研究能力，促进老师向一个创新型、研究型、专家型教师发展。

（三）实验学校学生创新能力明显提升

中小学信息技术课程中引入机器人载体的实践研究，其最终目标还是落实到对人的培养上，通过实践研究，学生的创新意识和创新能力是否有效提高，实验学校对实验班和参照班进行了 《威廉斯创造性倾向量表》测试，结果表明：经过机器人教学实验的班级，其冒险性，好奇性、想象力和挑战性等四项指标明显高于对比班。

（四）以机器人为载体的教育、教学影响广泛

实验学校通过实践研究，产生强大的社会效应。如内江十小的机器人教育是该校特色教育之一，从2006 年至今多次荣获省、 全国机器人比赛一等奖，在省、市都有较高的声誉。 四川教育电视台于2013年1 月专门就此进行了采访，从管理、教学、学生学习、 课外活动等多方面介绍该校在机器人教育教学方面的经验，社会反响强烈。

又如自贡市大安区回龙中心校等实验学校也被多家网络及报刊媒体进行宣传报道， 提高了学校知名度。

三、问题及建议

（一）机器人引入课堂的制约因素

1.器材

从教学理念来说， 现在使用机器人产品与目前的教育潮流相符合，有利于同学们动手能力的培养。机器人的搭建空间很大，能充分发挥学生的想象力。整个机器人平台符合中小学生的年龄特点， 有利于创新能力的培养。

但机器人套件成本较高、损耗较大，直接影响了机器人在常规教学中的应用。 同时机器人本身的质量问题需进一步提升， 在面向全体学生进行机器人教学时， 如何对学生和器材进行科学有效的管理才能方便实施教学等问题需要思考。

2.上课环境

开展机器人创新教育要面向全体学生， 学校首先需要购置大批机器人设备，电脑设备，还需要标准的机器人实验室以及一些机器人文化背景的设置。上课环境的配置需要学校投入一定的资金和场地。这对多数学校来说，经济支撑能力是不足的。

3.教师水平

机器人知识涵盖的范围很广，涉及机械、电子、运动学、动力学、控制理论、传感检测、计算机技术等学科，老师对这些学科的基础了解很有必要。 同时，因为机器人对程序的要求很高，对机器人语言、程序设计等方面，应该有深入的学习，掌握好这方面的知识和能力。在教学活动中，不可避免的会有机器人器材的损坏，因此，对简单的电子电路维修，对一些维修器具的使用，教师也需要有所了解和掌握。只有教师本身具备了足够的与机器人有关的知识， 才能够保证教学活动的正常进行。

4.教学大纲要求

教育部2000 年颁布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》没有机器人教育的内容，目前，各省只能根据自己的实际情况，编写教材。“机器人教育”进入中小学课堂是一项新内容， 各地所使用的教材版本不一样，可供参考的案例、课堂实录及相关研究成果很少。因此，修订全国课程标准，明确教学目标，有利于机器人引入课堂的推广。

（二）进一步深入开展研究的建议

1.系统的教师培训

义务教育阶段机器人教育需要教师不仅掌握信息技术知识，还需要了解数字电路，机器人组装等多种知识， 针对许多信息技术教师不了解机器人模块教育，不能很好的指导学生进行创新能力的培养。建议对义务教育阶段的信息技术教师开展系统的机器人教育培训。

2.统一的器材配备

由于机器人套件费用较高， 学校自主配置比较困难， 建议将机器人实验室纳入中小学教学仪器配备目录，统一为所有中小学配备机器人套件，电脑设备，以利课堂教学的开展。

3.教学标准的引入

机器人教育进入课堂已成必然， 越来越多的省份将机器人教育纳入中小学课程，《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》未将机器人教育纳入其中，建议教育部修订纲要，制定标准，并将教学标准引入机器人教育的内容，利于机器人教育的推进。