中學(xué)機(jī)器人教學(xué)問題探析

周德炎

（江蘇省南通第一中學(xué)，江蘇南通 226001）

中學(xué)機(jī)器人教學(xué)問題探析

周德炎

（江蘇省南通第一中學(xué)，江蘇南通 226001）

中學(xué)開展機(jī)器人教學(xué)，旨在提高廣大青少年的科學(xué)素養(yǎng)，引導(dǎo)更多的學(xué)生關(guān)注科技、熱愛科技、走進(jìn)科技，涌現(xiàn)出更多未來的科學(xué)家和工程師。各類青少年機(jī)器人競賽對機(jī)器人教學(xué)的普及和推廣起到了一定的促進(jìn)作用，但機(jī)器人教學(xué)走到今天，唯競賽是從傾向嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重影響了機(jī)器人教學(xué)的良性發(fā)展。作者主要從中學(xué)機(jī)器人教學(xué)的現(xiàn)狀、可采取的對策等方面進(jìn)行簡單的介紹。

機(jī)器人教學(xué)；機(jī)器人現(xiàn)狀；科技教育

作為中學(xué)科技教育的一種重要形式，機(jī)器人教學(xué)主題有趣，更重要的是其具有極大的開放性，從機(jī)器人的搭建到項(xiàng)目方案的解決，能激發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。同時(shí)，機(jī)器人本身具有好玩、神秘的特點(diǎn)，使機(jī)器人教學(xué)很容易吸引學(xué)生進(jìn)入這個(gè)科學(xué)的前沿領(lǐng)域，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí),在游戲中成長,可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),而科學(xué)素養(yǎng)又是人的綜合素質(zhì)中較為重要的核心部分。

曾幾何時(shí)，在各類機(jī)器人競賽活動的推動下，越來越多的青少年有機(jī)會接觸、了解和學(xué)習(xí)機(jī)器人這一高科技的產(chǎn)物。青少年機(jī)器人競賽活動極大地推動了機(jī)器人進(jìn)入中學(xué)的進(jìn)程，各地機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室建設(shè)迅速，機(jī)器人教學(xué)也成了很多學(xué)校的必設(shè)課程。

一、問題

目前看似紅火的機(jī)器人教學(xué)背后所隱藏的問題也越發(fā)明顯：機(jī)器人教學(xué)更多的是充當(dāng)學(xué)校形象工程的角色，大部分學(xué)校開展機(jī)器人教學(xué)的主要目的就是為了參加各類機(jī)器人競賽。學(xué)校一味追求機(jī)器人競賽帶來的社會效益，漠視和扭曲活動本應(yīng)發(fā)揮的作用，非常不利于機(jī)器人教學(xué)的良性開展。

目前，中學(xué)機(jī)器人教學(xué)存在以下幾個(gè)突出問題：①機(jī)器人器材采購過度追求功能，而忽視其性價(jià)比，導(dǎo)致機(jī)器人教育幾乎變成一種“貴族教育”；②中學(xué)具有機(jī)器人教學(xué)專長的教師十分缺乏，而各類機(jī)器人培訓(xùn)主要為競賽服務(wù)，缺乏普及性、系統(tǒng)性，質(zhì)量也不高；③缺少成熟的機(jī)器人教材體系，教學(xué)內(nèi)容主要來自廠商的產(chǎn)品說明書，隨意性太大；④教學(xué)形式單一，目前中學(xué)機(jī)器人教學(xué)活動的開展主要以課外興趣小組的形式為主，面向的對象有限，缺乏普及性，活動時(shí)間也無法保障，不能常態(tài)化、長期化。

二、對策

這些問題如不能及時(shí)有效的解決，對中學(xué)機(jī)器人教學(xué)的發(fā)展是極其不利的。為了扎實(shí)推進(jìn)中學(xué)機(jī)器人教學(xué)，扭轉(zhuǎn)唯競賽是從的局面，筆者認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面入手：

1.理性選型，搭建機(jī)器人教學(xué)平臺

常言道：巧婦難為無米之炊?，F(xiàn)在機(jī)器人器材的高投入，讓很多學(xué)校望而卻步。筆者認(rèn)為，市場炒作模糊了機(jī)器人概念和一味追求競賽成績，是造成基礎(chǔ)教育對機(jī)器人選購誤區(qū)的主要原因。其實(shí)，中學(xué)機(jī)器人教學(xué)應(yīng)面向全體學(xué)生，一方面普及機(jī)器人科技知識，另一方面作為技術(shù)教育課程，重在培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新意識和利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力?；谶@樣的考慮，筆者認(rèn)為應(yīng)該降低教學(xué)用機(jī)器人成本，一些結(jié)構(gòu)簡單、有一定的開放性、基本功能齊全、性價(jià)比高，可以開展機(jī)器人搭建創(chuàng)意教學(xué)和實(shí)踐應(yīng)用教學(xué)的教學(xué)機(jī)器人套件完全符合教學(xué)需要，可以考慮引進(jìn)。

我校根據(jù)本校實(shí)際和教學(xué)需要，借助南通市教育裝備中心平臺，采用競爭性談判方式整體采購，裝備了20套能力風(fēng)暴智能機(jī)器人AS-MII、20套能力風(fēng)暴工程創(chuàng)新套件AS-EIB、8套教學(xué)比賽擴(kuò)展套件、8套AS-ROBI創(chuàng)新套件、8個(gè)AS-EICON控制器和20套樂高9797NXT機(jī)器人套裝、10套RCX機(jī)器人團(tuán)隊(duì)套裝9794，可滿足40～50個(gè)學(xué)生 （2～3人一組）進(jìn)行機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)，適用開展基于信息技術(shù)課、通用技術(shù)課、基于機(jī)器人的能力培養(yǎng)等課程教學(xué)。

2.豐富機(jī)器人教學(xué)資源，構(gòu)建良好的軟環(huán)境

目前國內(nèi)幾乎沒有成熟的機(jī)器人教材體系，而且適合中學(xué)機(jī)器人教學(xué)需要的各類資源也相對匱乏。因此，為了保障機(jī)器人教學(xué)的順利開展，應(yīng)當(dāng)高度重視軟環(huán)境建設(shè)：①建設(shè)較為完整的機(jī)器人教學(xué)資料庫，比如機(jī)器人圖書、多媒體光盤等，內(nèi)容可涉及機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理、控制原理、程序設(shè)計(jì)等方面；②機(jī)器人教材可以在現(xiàn)有的廠家產(chǎn)品指南和競賽項(xiàng)目解決方案的基礎(chǔ)上，重新選編、修訂，盡量系統(tǒng)化，形成體系。有條件的學(xué)校最好能自主開發(fā)校本教材；③為了提高教師在機(jī)器人方面的理論知識和實(shí)踐操作技能，跟上科技的發(fā)展步伐，可以充分挖掘現(xiàn)有教師資源，通過有計(jì)劃的培訓(xùn)，以點(diǎn)帶面，打造一批事業(yè)心強(qiáng)的專家型教師隊(duì)伍。教育部與樂高“技術(shù)教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃”于2010年1月份正式啟動，其中的骨干教師培訓(xùn)計(jì)劃將為我國培養(yǎng)一批優(yōu)秀的創(chuàng)新技術(shù)教育師資隊(duì)伍，為推動我國機(jī)器人教育事業(yè)的發(fā)展有著重要意義。

3.積極探索機(jī)器人教學(xué)活動開展的形式

目前，中學(xué)開展機(jī)器人教學(xué)活動的形式大體有以下幾種：

（1）針對部分學(xué)生，組成機(jī)器人課外興趣小組或者機(jī)器人社團(tuán)開展活動；

（2）把機(jī)器人課程作為物理、信息技術(shù)、通用技術(shù)的選修模塊進(jìn)入學(xué)校課程體系；

（3）機(jī)器人教學(xué)以研究性學(xué)習(xí)、校本課程的形式進(jìn)入學(xué)校。

結(jié)合中學(xué)機(jī)器人教育教學(xué)活動的任務(wù)和特點(diǎn)，機(jī)器人教學(xué)最為可行的路徑就是應(yīng)該和當(dāng)前的基礎(chǔ)教育課程改革相結(jié)合。教育部頒布的 《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)立了“人工智能”、“電子控制技術(shù)”和“簡易機(jī)器人制作”等模塊。同時(shí)，在《普通高中課程方案》的具體設(shè)置中，還有很多的選修課程、研究性學(xué)習(xí)課程和綜合實(shí)踐課程。機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容完全可以滲透到中學(xué)的多門課程和課外活動中，成為這些課程或活動的重要組成部分。

在此值得一提的是：山東省濰坊市高密一中經(jīng)過多年實(shí)踐，探索、總結(jié)、提煉并被實(shí)踐檢驗(yàn)過的“點(diǎn)、線、面相結(jié)合”的機(jī)器人教學(xué)模式（即以校本課程、研究性學(xué)習(xí)為面，以興趣小組活動為線，以競賽為點(diǎn)），筆者認(rèn)為很值得學(xué)習(xí)與借鑒。

2010年江蘇省推薦了一批中小學(xué)校參加“江蘇省機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校”資助項(xiàng)目，各實(shí)驗(yàn)學(xué)校依據(jù)《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》的相關(guān)要求，面向全體學(xué)生開設(shè)機(jī)器人教學(xué)課程，確保機(jī)器人教學(xué)的教學(xué)時(shí)間，深入研究教學(xué)內(nèi)容，提高課堂教學(xué)的有效性，切實(shí)提升中小學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，同時(shí)也可充分發(fā)揮機(jī)器人教學(xué)的模范帶頭作用。

4.合理選取機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容

從中學(xué)機(jī)器人教學(xué)目標(biāo)價(jià)值取向來看，強(qiáng)調(diào)通過機(jī)器人課程，培養(yǎng)學(xué)生良好的科技素養(yǎng)、發(fā)展學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神、實(shí)踐動手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。中學(xué)生好奇心強(qiáng)，樂于接觸新鮮事物，但由于自身知識的欠缺，對機(jī)器人制作涉及的自動化、機(jī)械設(shè)計(jì)、微電子技術(shù)等技術(shù)很難掌握，所以中學(xué)機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與大學(xué)機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容區(qū)分開來，更多的以機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)、搭建創(chuàng)意與實(shí)踐應(yīng)用為主。同時(shí)也應(yīng)注意與物理、信息技術(shù)、通用技術(shù)等課程內(nèi)容的整合。在兼顧普及與提高、理論與實(shí)際相結(jié)合的前提下，教學(xué)內(nèi)容可包含以下四個(gè)模塊：

模塊一：機(jī)器人概況，了解機(jī)器人概念、原理、發(fā)展、應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容；

模塊二：機(jī)器人結(jié)構(gòu)，了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理，重點(diǎn)掌握利用各種零部件搭建機(jī)器人的方法，能搭建有一定實(shí)際用途的機(jī)器人作品；

模塊三：機(jī)器人編程，學(xué)會常用機(jī)器人編程平臺 （如Robolab、NXT-G、VJC等）及簡單高級編程語言（C、C++）的使用，能編寫出實(shí)用機(jī)器人程序；

模塊四：機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)，能針對各種機(jī)器人項(xiàng)目主題 （如軌跡、基本技能、足球、滅火、創(chuàng)意、FLL工程挑戰(zhàn)等），創(chuàng)造性地綜合運(yùn)用所學(xué)知識。

5.重視教學(xué)評價(jià)，進(jìn)行科學(xué)評價(jià)

教學(xué)評價(jià)是保障任何教學(xué)活動取得成效不可或缺的重要組成部分。由于機(jī)器人教學(xué)具有極大的開放性，教學(xué)組織形式也更多的以小組合作為主，因此機(jī)器人教學(xué)評價(jià)一定要打破現(xiàn)在普遍存在的以競賽成績?yōu)閱我恢笜?biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)僅用分?jǐn)?shù)來甄別和選拔學(xué)生，而更多的是考慮評價(jià)方式是否有利于促進(jìn)學(xué)生潛能、個(gè)性、創(chuàng)造性、協(xié)作性的發(fā)揮。

評價(jià)可采用過程性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的方法進(jìn)行。過程性評價(jià)可以更多運(yùn)用學(xué)生自評、小組互評的方法，將課堂的主動權(quán)交給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行自評、互評，在評價(jià)的同時(shí)收獲更多知識，教師可以在學(xué)生評價(jià)后再進(jìn)行總評?？偨Y(jié)性評價(jià)可以形式多樣，比如可以采用如下的形式：機(jī)器人搭建作品、機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)解決方案、機(jī)器人科技小論文等。

雖然現(xiàn)今的中學(xué)機(jī)器人教學(xué)存在各種各樣的問題，但其在中學(xué)教育中的意義和前景毋庸質(zhì)疑。筆者認(rèn)為，在廣大基礎(chǔ)教育決策者和工作者的共同努力下，機(jī)器人教育必將成為我國基礎(chǔ)教育中最絢麗的一道風(fēng)景線。

[1]丁光明，陸李松.中小學(xué)智能機(jī)器人教程[M].北京：人民教育出版社，2005.

[2]陸承景，對機(jī)器人學(xué)科教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容的實(shí)踐與思考[J].中國電化教育，2006，（12）.

[3]李鳴華，機(jī)器人教育的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國電化教育，2007，（8）:98-101.

[4]艾倫，艾霽野.中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].中國教育技術(shù)裝備，2008，（5）.

[5]中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會機(jī)器人學(xué)組.中小學(xué)智能機(jī)器人課程指導(dǎo)意見（試行）（S）.2004.

（編輯：郭桂真）

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1673-8454（2011）12-0021-03