高中机器人教学中的创客教育探究

马小丽

【内容摘要】进入二十一世纪，自动化、智能化科技成果逐步在社会各领域生根开花，其中，“机器人”一词的热搜量始终居高不下，在这一背景之下，机器人课程走进高中学生视野。为了让更多的学生对机器人课程产生浓厚的学习兴趣，教师围绕学生的主观意愿，以培养学生的创造创新能力以及自主探究能力为着眼点，将“创客教育”理念渗透到教学当中，进而为全面型人才的塑造奠定了坚实基础。

【关键词】高中  机器人教学  创客教育  教学方法

创客教育是培养学生的创新、创业意识所需的知识、视野、能力等方面的一种教育行为，也是高中机器人教学中一种全新的教育教学理念。众所周知，我国属于制造大国，但是，如何在制造领域提高科技含金量，而成为“智造”强国，是近年来教育教学领域普遍关注的焦点问题。因此，对于高中机器人教师来说，应当基于创客教育理念，通过丰富多样的教学方法，激发学生的创造创新欲望，使学生成为未来科技兴国、科技强国的践行者。

一、音画相融，兴趣激发

在高中机器人教学中践行创客教育理念的前提是激活学生的兴趣点，使学生对机器人课程充满好奇心，基于此，教师在开展教学活动之前，需要做好充足的课前准备工作，将所要讲述的机器人课程内容制作成视频教学课件，通过搜索和网罗各种信息资源，充实和丰富课堂教学内容，进而吸引学生的注意力，以此提高教学效率，构建一个高效的机器人教学课堂。

以《触摸机器人》为例，在讲述本单元知识点时，教师将预先收集和整理的社会各个领域应用机器人的案例，通过多媒体教学设备展示在学生面前，以引发学生的情感共鸣，调动学生的积极性。机器人在工业、农业、科研、医疗、航空航天等领域得到广泛应用，教师可以将机器人在农业生产领域的实际应用成果以视频影像的方式展示出来。比如德国农业专家利用计算机技术、全球定位系统研制开发出能够准确施用除草剂进行除草作业的机器人。机器人在农作物种植人员的引领下能够独立在田间行走，当机器人的智控装置与GPS接收器感知到杂草信息时，执行程序就会准确划定杂草区域，进而绘制出坐标定位图，种植人员只需要将这些数据信息输入到拖拉机上面的计算机当中，便可以自动完成除草作业，大幅提升了作业生产效率①。此外，农业机器人还包括利用颜色差异搭配机械手臂的甜椒采摘机、能够精确高效完成温室内灌溉工作的灌溉机器人、智能完成温室内喷洒农药的喷雾机器人等。通过展示机器人在农业生产领域的应用案例，能够引起学生的好奇心，激发学生的猎奇心理，使学生心中萌生创造与创新欲望。

二、灵活互动，思维拓展

构建一个集趣味、互动、高信息容量的机器人课堂是机器人教学中一种惯用的教学方法，这种方法将师生之间建立了一种桥梁纽带关系，并通过课堂的一问一答与正确引领和提示，拉近师生间的距离，同时，也能够增强学生的自主探究意识，使学生在机器人教学当中，学到真知，亲身感受到高科技给人们的生活带来的巨大改变。

以《认识机器人》的单元知识点为例，本单元主要讲述了机器人的概念，机器人工作原理与内部结构组成等内容。由于学生刚刚接触新课程，对机器人的概念比较模糊，因此，教师应将学生作为课堂教学核心，从学生的主观意愿出发，遵循“循序渐近、逐层递进”的原则，设置一些课堂互动问题，逐步引领学生进入到神奇的机器人世界。

比如第一个问题应当突出学生的集体力量，尽量设置一个大部分学生所共知的简单问题。教师：“请同学们想一想，在现实生活中，大家发现哪一个领域有机器人的身影。”学生甲：“去银行办理业务时，有专门为储户服务的智能机器人，它可以模拟人类语言，与储户进行简单的语言交流。”学生乙：“在汽车制造领域，机器人手臂已经取代了人工操作，它可以按照指定的程序进行精細化操作，制造出精度高、质量好的汽车元器件。”接下来，教师围绕着单元内容，加大互动问题的难度。教师：“请同学们观看机器人的内部构造，然后说一说，机器人的工作原理。”此时，为了帮助学生快速解决问题，教师可以围绕三个方面作出提示，第一方面是电池提供动力、第二方面是芯片控制、第三方面是计算机程序控制。通过教师的引导与提示，问题也会迎刃而解。通过这种师生互动的方法，使学生的拓展思维逐步打开，视野得以开阔，对培养和增强学生的创造与创新意识也将起到推波助澜的作用。

三、实践体验，自主探究

体验教学是机器人课堂的一种特色教学方法，也是创客教育理念的一个重要分支。在教学过程中，如果教师一味的采取理论灌输式的教学方法，无益于学生吸收和掌握机器人的一些常识性问题，对激发学生的创造与创新热情毫无帮助。因此，教师应当及时转变思想观念，将课堂主动权交给学生，给学生预留出足够的课堂实践时间，充分发挥学生的主观能动性，帮助学生在科学探索的路途中欣赏到更多美丽的风景，使个人潜质与风采逐步浮出水面。

以《有“手臂”的投篮机器人》为例，本单元教学目标是学生能够根据投篮机器人的结构分解图，完成机器人作品的搭建，同时，使机器人能够展示投篮功能。在学生进入到实践体验环节之前，首先准备好拼装和搭建机器人的工具与材料，主要包括：机器人结构分解图、乐高积木、RCX（可编程积木）、两个驱动马达。为了体现学生的主观创造能力，教师应当扮演辅助指导角色，让学生参照结构分解图自行搭建与拼装机器人，如果在操作过程中遇到困难，教师应及时进行指点与纠正，以保证学生顺利完成拼装任务。

比如事先准备的道具材料当中有两个马达，部分学生对两个马达的作用模棱两可，当遇到这一问题时，教师应当及时予以讲解。指出一个马克专门用于驱动车子运动，而一个马达则用于完成投篮动作。在教师的提示下，学生能够加快拼装速度，进而完成一个完整的投篮机器人作品。通过这种实践体验的方法，使学生对机器人课程产生浓厚的学习兴趣，另外，也可以借助这一环节，为后续的实践课程做好铺垫，学生也可以利用课余时间，充分发挥想象力与创造力，拼装出多种功能的实用型机器人②。

四、主题设计，参与实战

基于创客教育理念，教师应当充分发挥学生的动手实践能力，除了在教学课堂开展实践活动外，也可以将实践课堂延伸至课堂之外。比如学生在熟练掌握了机器人概念与工作原理后，可以通过视频教学的方法，让学生多看、多听、多观察、多想象，借助于各个领域的机器人制作实例，激发学生的创造意识，然后结合学生的知识运用能力与个人学习能力，为学生量身定制一个机器人设计主题，让学生利用课余时间多动手、多动脑，在完成主题设计的同时，能够产生更多的新创意、新点子。教师根据学生的作品，选择优秀的学生代表参加本地区、国家乃至世界范围内的机器人大赛，使学生能够在各种赛事当中渐渐成长，渐渐成熟，渐渐成功，将个人创造力与创新力发挥的极致。

比如近年来比较有名的机器人赛事包括VEX（亚洲机器人联盟）挑战赛、FRC（国际9-12年级中学生机器人对战赛）、FLL（FIRST机构与乐高集团组织的机器人挑战赛）、国内青少年机器人竞赛等，通过各种赛事的锻炼，教师可以发现一些优秀人才，并为这些人才订制专门的机器人课程，以进一步提高学生的自主创造与创新能力，为培养国家需要的专业型人才打好基础。

结束语

目前，机器人课程在高中学生群体当中受众度较高，倍受学生喜爱，因此，教师应当深入挖掘学生的个人潜质，在创客教育理念的引领下，逐步开拓学生的视野、增强学生的创造创新意识、提高学生的动脑动手能力，在为个人发展做好精心筹划的同时，成为国家未来高科技领域的佼佼者。

【注释】

① 毛蕾. 高中信息技术课程机器人创客教学设计研究[J]. 科普童话·新课堂（上），2019（10）：120.

② 贾金元、武小龙、武国伟. 面向创客教育的高中机器人教学与实践研究[J]. 基础教育参考，2017（22）.

（作者单位：山东省东营市第二中学）