让机器人教学走进信息技术课堂

杜葵花

摘要：近年来，人工智能技术应用广泛，2017年出版的《高中信息技术新课程标准》强调了学校应当着力培养提高学生核心素养，机器人教学走进课堂促使学生能够自主构建知识，发现问题并不断解决问题，通过科学探索与实践培养学生多方面的能力。

关键词：机器人教学;核心素养;编程

当今社会正逐步迈向一个技术高度变革的大数据发展时代。随着《新一代人工智能发展规划》的正式发布，人工智能已上升为新的国家发展战略，人们的日常思维方式与交往行为模式正发生着巨大的颠覆变化，生活、工作、学习不再是单纯的应用技术，而是让技术为我们服务。机器人教育以其独特的魅力被社会广泛注，它作为培养学生的探究能力，创新性思维的能力，以及与人沟通能力的载体，具有非常好的效果。因此，机器人教学在高中信息技术教学中显得尤其重要，它对提高广大学生信息技术素养、增强学生步入信息时代社会的自我适应能力和综合创造力有着重大的意义。

一、机器人教学进课堂的意义

新的普通高中信息技术课程标准培养目标是进一步不断提升学生综合素质，着力培养发展核心素养，使学生具有坚定的理想信念和社会主义责任感，具有较强的科学文化素养和善于实践学习的能力，具有自主开拓创新能力和善于沟通合作交流能力。其中，人工智能已列入教学内容，那么机器人教学活动的开展对新课程标准的培养目标有一定的促进作用。机器人实践教学的内容丰富广泛，它不仅仅单单是为了组织学生参加各种竞赛，而在普通中学普及机器人教学活动，让机器人实践走进信息技术教学课堂，对于多元化培养学生的自主创新能力和理论实践能力，提高学生的信息素养，具有重要的指导意义，同时，能利于培养广大学生更好地准备迎接未来的挑战。

二、机器人教学的模式及特点

机器人编程教学是信息技术课程中一部分，它不但能有效地引导学生发现问题，并尝试用人工智能方法解决实际问题，而且能让学生充分感受到在搭建和编程过程中感受智能技术对生活与学习带来的深刻影响，进一步激发普通学生积极学习和探究新技术、新知识的主动性、积极性，提高学生的核心素养，培养其自主创新和实践能力。

另外，机器人教学模式综合性强，是一个基于学生合作探究模式的课程教学，让具有不同技术背景和学科知识基础的同学都能真实主动地参与到活动中来，进行开放、合作、协商、包容性实践行动，在不同的实践任务中，运用传统物理、数学新思维积极进行探究、大胆创造、解决问题，激发广大学生的创新实践意识。它涉及的基础学科知识面广，包含我国数学、物理、化学等多门学科知识点内容，需要利用物理知识将机械、电子等组装起来，比如：杠杆原理、齿轮带动、履带传动、三角形稳定性原理等，学生动手将物理上的知识应用到实践中来。学生们以小组为单位使用零散积木、传感器、马达、齿轮等部件设计机器人，利用专门的机器人编程语言并为机器人编写程序，完成学生想要它完成的任务，将理论有效地运用到实践中，经过亲身体验抽象的理论，将其赋予机器人，让机器人将理论展示到现实中来，学生们既能体验到活动中的艰辛，也能享受到成功的喜悦。

三、机器人教学开展的形式

目前机器人教学活动主要是以课后辅导的形式出现在校园，课堂上只能接触到简单的内容。由于机器人设备比较昂贵，所以不能满足较多同学都能参与进来，但是我们可以侧重软件部分，充分利用好信息技术课，将算法和编程教授给学生，同时，利用虚拟模型软件让学生搭建机械结构、传感器等。这样真正体现学生在教学中的主体作用，让学生在探究中提高信息素养。

在开展机器人教学辅导过程中，通过自主搭建机器人，可以有效地锻炼学生的动脑动手操作能力、空间感和想象能力、抽象再现能力。通过编写程序，将其赋予机器人大脑，可以发展学生的形象思维能力、逻辑思维表达能力、分析复杂问题能力、解决应用问题的能力。通过机器人竞赛可以培养学生团队协作能力和应对突发事件的能力，同时，也培养学生忍耐力、抗挫折能力，树立竞争意识。

四、机器人教学进课堂的瓶颈

1、在学校内部大力开展机器人课程需要一定数量的计算机和机器人，因此需要一定的资金支持，所以仅仅靠学校自筹资金是远远不够的，即使机器人课程推广项目启动完成，后续维护难度较大，配件的更新和补充也需要资金再投入。

2、课程与产品缺少国家标准和专业认证，学校不知道该如何选择合适的机器人设备。目前，教学所用的“教材”大多属于“产品说明书”或“用户指南”，缺少产品课程教学专家的指导，各级各类学校需要开发独立的校本课程教材，难度较大。

3、小、初、高三个阶段的信息技术教学内容不连贯，没有完整的整体知识框架结构设计，因此，教学基础知识整体结构的设计方法比较匮乏，在知识方面缺乏循序递进的一种连续性技能培养。

4、專业师资队伍匮乏，辅导教师专业知识严重不足。机器人教学的老师多数是有信息技术老师或通用技术老师担任。

5、缺乏示范项目的引领。机器人教育还在起步阶段，很多学校和教师都还处在迷茫状态，不知道该如何做。

6、教育行政部门不够重视，目前各级各类学校机器人教育的开展，基本都是机器人产品企业在推动，让一些愿意参加的学校得不到上级政策文件的支持而放弃。

7、以竞赛结果作为唯一检验教学效果的标准，导致该教学活动缺乏生命力。

8、部分家长及老师还没有认识到人工智能教学对孩子发展的积极作用，对孩子未来生活的影响，不支持甚至反对。

五、机器人教学进课堂的建议

1、以兴趣爱好为基础，引导学生主动加入走进机器人课后辅导活动。

2、以比赛项目为依靠，培养学生创新思维能力和竞争意识。

3、以促进学科资源整合为途径，培养学生学科综合素质和实践创新能力。

4、以虚拟机器人软件为教学手段，让更多同学参与到人机建模与程序编写中来，提高学生的计算数学逻辑思维能力与空间想象思维能力。

5、以价格较便宜的开源主板和散件为教学设备，让学生组装低端教育机器人，既锻炼了学生的动手操作能力，又培养了学生发明创造能力。

总之，机器人课程教学作为新的教学模式，培养学生独立思考能力和自主创新实践能力无疑是一个非常好的实现途径。在实践活动过程中，学生既能主动动手操作，又能努力积极思考，还能学会团队协作，随时会有一种惊喜、一种成功、一种新的思路。全面提升了学生的综合能力素养。

通过机器人课后辅导的试行，我体会到了机器人教学进课堂的重要性，虽然全面开展机器人教学必定是个漫长的过程，但为了让同学们能积极适应人工智能时代，在中学开展机器人教学活动是时代发展的必然趋势，它将给信息技术教学带来新的活力。

参考文献：

[1]普通高中信息技术课程标准

[2]黄荣怀教育机器人的发展现状与趋势[J]现代教育技术2017（1）