农村中学机器人教育课程的开发与实践

奚向红

摘 要 随着我国基础教育信息化的发展，机器人教育以其先进的教学理念和独特的教学形式正越来越被人们所关注。机器人教育走进中、小学已成为一种必然的趋势，大力开展集知识性、趣味性、娱乐性于一体的机器人教育皆在培养学生的动手、动脑和创新思维。

关键词 机器人教育；教学做合一；课堂教学；创造

中图分类号：G424.21，C19 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2018）11-0027-02

近年来，为落实教育部提出的“以信息化带动教育现代化”的战略部署，激发学生的创新精神和培养实践能力，全面推进素质教育，我国相继开展了各种各样的科技竞赛活动，而其中的智能机器人引起了学生的极大兴趣。在中、小学开设机器人教育课程有利于培养学生的创新能力、设计能力、团队协作能力、综合应用能力。

目前，从国内来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。一般的都是由学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人搭建、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。只有极少数的地区和学校将机器人教学纳入了正规课堂教学。

多年来我校始终坚持“面向全体抓基础，培育个性展特长”的办学宗旨，以“现代化、高质量、有特色”为奋斗目标，科学管理，奋斗进取，建和谐幸福校园，办人民满意教育。而机器人教育就是我校的一大特色教育。我校率先在江阴市开始了机器人教育的研究，起初我们仅仅局限于一些对智能机器人感兴趣的学生进行培训，参加各种比赛。从2006年起，我校正式将机器人教育纳入课程表，先后建立了三个机器人实验室（两个用于平时上课，一个用于机器人竞赛辅导），让更多的农村中学的学生系统接触、学习神秘的机器人。

一、组建“机器人实验室”

机器人实验室的组建主要包括机器人教学器材的选购和机器人调试场地的设计。

（一）器材选购

机器人教学器材的选购是相当重要的。不同品种的机器人器材，质量、价格相差很大，能完成的比赛项目不尽相同，器材使用的方便性、性能的可靠性也不一样。目前市场上可供选择的教学机器人有很多。综合考虑各方面因素最终我们选择了乐高机器人作为我校的教学机器人，原因有五：（1）乐高木块式的零部件坚固耐用，耐磨损，不易变形，色彩鲜艳，能够吸引学生们的注意力；（2）乐高积木有严格的计量单位，精度公差仅为5毫米。积木的搭建松紧适度；（3）可扩展、创意组合性强，2块相同颜色的2*4的乐高积木共有17种搭建可能，8块相同颜色的2*4乐高積木则有102981500种搭建可能，这对提高学生们的创新能力起到了很大的帮助作用；（4）乐高的核心，RCX微型电脑，有三个输入端口和三个输出端口，另有四个按钮分别为开关键、查看端口键、选择程序键、运行-停止键，简单直观，对于没有电子电路基础的初中学生来说比较容易上手，使用起来也相对方便；（5）编程环境使用形象直观的图标语言，这种改革使得过去只能在大学开设的，使用符号语言编程的专业课程，如今在中小学普及，让学生在玩的过程中掌握一些基本的编程技巧。

（二）场地设计

作为一所农村中学，学校经费比较紧张，为了节省学校的开支，在机器人调试场地的问题上，我们主要采用以下几种解决方案：（1）在教室内就地取材；（2）由学校的木工师傅制作简单的调试场地；（3）标准的比赛场地（用于参赛培训）请专门的机器人公司定制。总之，在机器人活动场地问题上，我们的经验是“根据学校的实际情况，因地制宜，灵活实施”，从而以较低的代价取得满意的课堂效果。

二、编写校本教材

机器人教育是一门新兴的学科，目前市场上有关于机器人教育方面的教材非常少，而各个机器人公司所提供的教材都类似于说明书，非常的简单，不适用于课堂教学，于是我校从2006年起就着手编写机器人教育校本教材。教材分为初级、中级、高级，在平时的教学过程中我们根据教材边教边修改边完善，到2010年我们基本完成教材的编写。

三、课堂教学

陶行知先生倡导的“六大解放”思想，我认为归根结底是要解放学生的头脑，开启他们的心智，使他们在一个宽松、和谐、民主、开放、平等的氛围中学习和创造，唯有如此，才能充分激发学生的创造潜能。

（一）创设情景，激发学生学习兴趣

学生的学习动机和学习兴趣是学习取得成功的重要因素。机器人实际上是一个具有初步人工智能的高级玩具，孩子们对于玩具的喜爱可以说是天性，他们好奇于每一个新鲜的事物，因此我们在教学中根据大多数学生的实际能力设计一些有趣的项目或任务。例如，我们在机器人穿越隧道这一课中，首先我们创设情景，假设每一位学生都是司机，即将驾车穿越一个又长又黑的隧道，你会怎么做？然后让学生开动脑筋，畅所欲言，发表自己的见解。这样，学生的兴趣自然而然就被激发起来了，然后引出本堂课要完成的任务，模拟汽车穿越隧道这个过程，设计并搭建一辆用RCX控制、具有光电传感器、触动传感器、使用马达驱动的车。启动后，车向前行驶；当光电传感器检测到黑暗时，需要打开灯，并减速行驶；当车穿过隧道时，就关掉灯；继续向前加速行驶，到达终点（即：碰到墙）就停止。

（二）以学生为中心

我校薛少军校长曾这样说：“让学生学习、操作机器人，参加各种比赛，只是一种手段，目的在于培养学生的动手、动脑和创新思维的能力，而能力的发展离不开教学活动中学生的动手实践和积极思考。”因此，在教学活动中我们坚持以学生为中心，每堂课学生根据老师提出的任务，都要做出自己的解决方案，然后根据方案再去设计、构建机器人。因为只有学生亲自去设计、构建，才会完全了解机器人的特性，调试的时候也能如鱼得水，出现故障的时候也能很快的找到原因，以此来培养学生的综合能力。

（三）强调团结协作

一堂课的时间有限，学生一个人不可能完成整个任务（一个简单的任务基本包括四个步骤：搭建机器人、编程、下载程序、运行和调试），因此在教学中我们将学生分成若干个小组，每个小组两名学生。在完成任务过程中学生可以相互讨论，分工合作，共同完成任务，在这个过程中，由于学生之间的水平或者思维方式的不同，刚开始难免会出现意见分歧的现象，都认为自己的方案是最佳的，常常导致一堂课结束的时候任务还没有完成，而看到其他小组纷纷把自己的作品拿出来展示，心理又感到很失落，而作为老师的我就让他们分析没有完成任务的原因。然后要求他们加强彼此之间的交流与沟通，彼此包容个体之间的差异，找到解决问题的最佳方法，迫使学生养成团结协助的习惯。

（四）鼓励自主探究学习

机器人教学与传统的教学有很大的区别，传统的教学习惯往往是一堂新课，由老师一层一层的讲解、剖析，直到最后水到渠成，自然的揭示出主题，这样学生就不知不觉的在老师的讲解中度过了一堂课，学生没有动脑思考、动手实践的机会。而机器人教学注重的是理论与实践的相结合，因此在教学过程中我们提出任務之后，就让学生自己先思考、动手实践，遇到问题，小组与小组之间可以相互讨论，也可以利用网络，实在解决不了，再组织全班学生集思广益找出问题的所在，对症下药，解决问题。每堂课的小结我们都是让学生自己进行总结，在完成任务的过程中你遇到了哪些问题？你是如何解决的？你在本堂课中最大的收获是什么？同学之间相互补充，取长补短，这样不仅使他们能知其然，更知其所以然。只有这样，将大部分的时间交给学生自己去动手实践、相互交流，在实践和交流的过程中去了解和认识机器人，进一步激发学生的求知欲望，发挥他们的主体能动性，培养他们主动学习的意识。

以上就是我校开展机器人教学以来的一些实践与体会，总之，机器人教学是一门新兴的课程，需要我们不断地探索，在今后的教学过程中我们将继续努力，争取更大的突破。

参考文献：

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