機(jī)器人校本課程開發(fā)與研究

馮東輝

當(dāng)今世界，科技的競爭就是人才的競爭，人才的競爭就是教育的競爭。中國要屹立于世界民族之林，中華民族要實(shí)現(xiàn)中國夢，需要大量的創(chuàng)新型后備人才。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的后備人才是學(xué)校今后的教育目標(biāo)和方向。

課程開發(fā)背景及意義

基于機(jī)器人教育的特點(diǎn) 到21世紀(jì)中期，人類社會將全面進(jìn)入以智能機(jī)器人為代表的智能時代。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人已經(jīng)逐漸走進(jìn)我們生活的方方面面。孩子們對機(jī)器人天生就有著濃厚的研究興趣，機(jī)器人教育集成了數(shù)學(xué)、物理、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等眾多領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)知識，它相對于其他科技教育活動模式和傳統(tǒng)教育模式有著不可比擬的優(yōu)勢，可以依據(jù)學(xué)生的創(chuàng)意設(shè)計(jì)搭建出不同的作品，擁有無窮的變化設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)集培養(yǎng)學(xué)生動手能力、解決問題能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的科技創(chuàng)新教育活動，正逐漸成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的一個重要載體。

基于機(jī)器人教育的趨勢 目前機(jī)器人教育走入課堂的時機(jī)在漸漸成熟，全國很多學(xué)校都開展有機(jī)器人興趣課堂，開展了多樣化的機(jī)器人課外教學(xué)活動，但這些學(xué)校多數(shù)都是采取課外興趣小組活動形式，進(jìn)入課堂較少，而且多數(shù)采用廠家提供的教材，知識、能力的培養(yǎng)不成體系，通過大量的調(diào)研，目前還沒有一套成體系的適合小學(xué)機(jī)器人教育的課程。另外，近年來，國家也出臺了相關(guān)文件政策，大力推進(jìn)機(jī)器人進(jìn)入課堂。2013年3月，中國教育學(xué)會綜合實(shí)踐活動學(xué)術(shù)委員會又頒布了《關(guān)于推進(jìn)各基地實(shí)驗(yàn)校機(jī)器人校本課程建設(shè)的函》，機(jī)器人教育走進(jìn)課堂漸漸提上了議事日程。

基于課程改革的需要 本輪課程改革的一大亮點(diǎn)就是實(shí)行國家課程、地方課程和校本課程三級管理模式，校本課程作為國家課程和地方課程的有益補(bǔ)充，以突出學(xué)校自身特色等為主要特征，可以為學(xué)生提供多樣化的選擇性課程。本校是一所全國知名的科技創(chuàng)新特色學(xué)校，為更好的普適性培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，學(xué)校依托優(yōu)秀的師資和科研力量，決定開發(fā)一套具有學(xué)校特色的機(jī)器人校本課程。

課程開發(fā)目標(biāo)

一是開發(fā)適用于小學(xué)四年級至六年級學(xué)生的特色機(jī)器人校本課程及指導(dǎo)綱要。

二是在四年級至六年級開設(shè)機(jī)器人課，建構(gòu)小學(xué)中高年級機(jī)器人教學(xué)實(shí)施及評價體系。

三是機(jī)器人課程實(shí)施后測評機(jī)器人教育對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的作用。

主要研究成果

開發(fā)校本教材 目前課題組已開發(fā)一套具有學(xué)校特色的《機(jī)器人快樂學(xué)》教材6本并正式出版，主要的教學(xué)對象為四年級至六年級學(xué)生。《機(jī)器人快樂學(xué)》采用樂高9797機(jī)器人教育套裝為開發(fā)載體，整套課程通過引導(dǎo)孩子認(rèn)識機(jī)器人的構(gòu)造、傳感器、傳動、編程控制及機(jī)器人搭建測試，來引導(dǎo)孩子認(rèn)識、學(xué)習(xí)機(jī)器人知識，讓孩子對機(jī)器人有一個充分而深入的了解，達(dá)到培養(yǎng)孩子的創(chuàng)新素養(yǎng)的目的。

整套校本教材外延的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了學(xué)生解決問題思維能力的培養(yǎng)，內(nèi)涵體現(xiàn)了學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，教材每課共分為“觀察思考”“探究學(xué)習(xí)”“頭腦風(fēng)暴”三個版塊，內(nèi)容設(shè)計(jì)采用任務(wù)驅(qū)動模式，每課完成一到二個機(jī)器人任務(wù)，整套教材以任務(wù)解決為教材的明線，能力的培養(yǎng)為暗線。

編寫校本課程綱要 綱要的主要體系闡述了機(jī)器人課程性質(zhì)、課程內(nèi)容、課程目標(biāo)、課程評價及實(shí)施建議等。

建構(gòu)校本課程的教學(xué)及評價體系 目前，《機(jī)器人快樂學(xué)》校本教材已經(jīng)正式列入學(xué)生課表，在學(xué)校四、五、六年級開課實(shí)施，采用每周1課時的方法進(jìn)行教學(xué)，每學(xué)期共計(jì)16—20課時。學(xué)校配有專業(yè)的機(jī)器人課教師，建有專業(yè)機(jī)器人教室1個，配備9797教學(xué)機(jī)器人30套，建構(gòu)了完整的機(jī)器人教學(xué)體系。通過課程的實(shí)施研究，學(xué)校教師探究出了適用于機(jī)器人教學(xué)一套任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，即：任務(wù)設(shè)計(jì)、任務(wù)分析、自主探究、反饋評價。

通過一年來的研究，課題組教師還探索出了適合本套機(jī)器人課程的評價模式。評價總原則是綜合運(yùn)用過程性評價、階段性評價、總結(jié)性評價等方式，通過對學(xué)生搭建機(jī)器人測試和編程測試相結(jié)合的方法來全面考查學(xué)生技術(shù)及創(chuàng)新素養(yǎng)的養(yǎng)成水平。

對學(xué)生的評價具體有自評、互評和教師評價三方面組成，最終成績按照“任務(wù)完成（50%）+課堂學(xué)習(xí)（30%）+出勤（20%）”的比例來確定。具體如下：

一是學(xué)生上課出勤率評價，計(jì)為學(xué)時學(xué)分（c）。占學(xué)業(yè)總成績的20%。出勤率低于60%無分，超過90%計(jì)滿分。二是課堂學(xué)習(xí)情況評價，計(jì)為任務(wù)學(xué)分（p）。占學(xué)業(yè)總成績的30%。包括平時上課聽講、學(xué)習(xí)的態(tài)度、作業(yè)的完成情況。三是任務(wù)完成評價。計(jì)為成績學(xué)分（k）。占學(xué)業(yè)總成績的50%。

學(xué)生機(jī)器人校本課程學(xué)業(yè)總成績=c+p+k。

有效提升了學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng) 學(xué)校學(xué)生在機(jī)器人校本課程實(shí)施之后，課題組使用華東師范大學(xué)于子軒編制的《學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)自評量表》對學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)前后的創(chuàng)新素養(yǎng)水平進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)有了顯著提升。量表共有20道題目，分別對應(yīng)好奇心、求知欲、問題意識、興趣、觀察力、洞察力、調(diào)控力、專注力、想象力和直覺能力、開放性、質(zhì)疑精神、批判精神、靈感、自信心、冒險精神、抗逆力、獨(dú)立精神、判斷力、責(zé)任心和樂群性創(chuàng)新素養(yǎng)的20個方面特征。每道題有五個選項(xiàng)，分別是：得到增強(qiáng)、開始出現(xiàn)、維持原狀、一直沒有和逐漸減弱，選項(xiàng)對應(yīng)分值分別為5、4、3、2、1，學(xué)生根據(jù)自己實(shí)際情況選擇，得到一個創(chuàng)新素質(zhì)變化表現(xiàn)的分?jǐn)?shù)。

2015年3月份，對本?，F(xiàn)六三班（原五三班）、六四班（原五四班）學(xué)生進(jìn)行前測，發(fā)放調(diào)查問卷100份，回收有效調(diào)查問卷98份；2016年1月份，實(shí)施后測，發(fā)放調(diào)查問卷98份，回收有效調(diào)查問卷98份。調(diào)查后，采用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，結(jié)果見下表。

由下表可知，首先，學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)總體水平有了顯著提升。不僅學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)均值由3.76提升為4.58 ，而且通過方差分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)差異極其顯著。

其次，學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的各個維度均值都有上升，說明學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的各個方面都得到了提高，其中好奇心、問題意識、觀察力、洞察力、批判精神、冒險精神、判斷力、責(zé)任心、樂群性等方面差異極其顯著，其他方面的差異顯著。

課程實(shí)施取得的成績 學(xué)校的機(jī)器人教育目前采取普及教育和精英教育雙輪驅(qū)動的方式，即對所有的學(xué)生開展普適性的課堂機(jī)器人教學(xué)，同時選拔一部分成績優(yōu)異的學(xué)生組成社團(tuán)開展興趣走班教學(xué)。課程的實(shí)施取得了良好的效果，同時也取得了優(yōu)異的成績：

一是打造了寬敞明亮的機(jī)器人教室和一支專業(yè)的機(jī)器人師資隊(duì)伍。

二是劉冕老師在全國第二屆機(jī)器人優(yōu)質(zhì)課大賽上榮獲二等獎。

三是在河南省第二屆中小學(xué)生技術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新成果評選小學(xué)組比賽中囊括前三名。

四是在多次河南省機(jī)器人大賽多人榮獲一、二等獎。

五是學(xué)校的機(jī)器人校本課程先后接待了國務(wù)院教育督查組、北京教育科學(xué)研究院、河南省青少年科技活動中心、西覓亞機(jī)器人教育集團(tuán)、開封市教育局、開封市教育科學(xué)研究所、開封市基礎(chǔ)教育教學(xué)研究室、全國10多個省的兄弟學(xué)校等相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的教師的參觀交流，并獲得了好評。

通過幾年來機(jī)器人校本課程的開發(fā)、實(shí)施、探索，形成了學(xué)校鮮明的科技教育特色，鍛煉成長了教師隊(duì)伍，對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)起到了良好的效果，對于培養(yǎng)和提高學(xué)生的信息素養(yǎng)、綜合能力、創(chuàng)新素養(yǎng)具有重大的意義。在不久的將來，機(jī)器人課程將成為其他課程無法替代的培養(yǎng)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合素質(zhì)的優(yōu)秀平臺。

（作者單位：河南省開封市第二師范附屬小學(xué)）