機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)中學(xué)課堂

現(xiàn)代著名教育家杜威（John Dewey）認(rèn)為，在不斷變化的社會(huì)中，教育是不斷地改造經(jīng)驗(yàn)、重組經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程。根據(jù)這一思想，我認(rèn)為機(jī)器人教學(xué)應(yīng)該是讓機(jī)器人活動(dòng)為學(xué)生實(shí)踐知識(shí)、改造經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境在制作機(jī)器人的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題，然后通過(guò)個(gè)人努力或是團(tuán)隊(duì)協(xié)作來(lái)解決問(wèn)題，淡化教師的主導(dǎo)作用。這才是機(jī)器人教學(xué)的精髓——“從做中學(xué)”。

目前機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)已深入到全國(guó)的中小學(xué)，而競(jìng)賽活動(dòng)能夠真正參與到其中的學(xué)生所占比例較少，因此越來(lái)越多的科學(xué)教師在思考，如何把機(jī)器人教學(xué)帶入課堂，讓更多的學(xué)生感受機(jī)器人的魅力。

機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)課堂的問(wèn)題

目前機(jī)器人活動(dòng)走入課堂存在的主要問(wèn)題有：

（一）持續(xù)性保障

開設(shè)機(jī)器人課程要有一定數(shù)量的機(jī)器人和計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的場(chǎng)地，因此需要一定的啟動(dòng)性投入。啟動(dòng)之后涉及到的持續(xù)性的保障有兩點(diǎn)：一是后續(xù)機(jī)器人的管理與維護(hù)難度高、損耗大，維持機(jī)器人活動(dòng)需要后續(xù)的配件和場(chǎng)地的更新、補(bǔ)充等資金投入；二是對(duì)輔導(dǎo)教師要求高，現(xiàn)有輔導(dǎo)教師人數(shù)嚴(yán)重不足。

（二）缺乏相應(yīng)的課程體系與教材

雖然國(guó)內(nèi)有些省份在信息技術(shù)課程中含有部分關(guān)于機(jī)器人的內(nèi)容，但都是基于某個(gè)廠家的機(jī)器人產(chǎn)品設(shè)計(jì)的，不適合本地的特色與現(xiàn)有設(shè)備。另外，對(duì)于機(jī)器人教學(xué)所應(yīng)包括的基本知識(shí)架構(gòu)和教學(xué)方法也非常匱乏。機(jī)器人教學(xué)要持續(xù)性發(fā)展，就要在知識(shí)體系和評(píng)估訓(xùn)練方面形成體系。

（三）教學(xué)與競(jìng)賽尺度把握錯(cuò)位

目前中小學(xué)開展機(jī)器人活動(dòng)，基本上是以競(jìng)賽作為檢驗(yàn)教學(xué)效果的標(biāo)尺。如想機(jī)器人教育能長(zhǎng)期有效地發(fā)展，就不能把比賽作為唯一的課程目標(biāo)，否則會(huì)使機(jī)器人教學(xué)走入“為競(jìng)賽而教學(xué)”的誤區(qū)，勢(shì)必導(dǎo)致該項(xiàng)活動(dòng)缺乏生命力。

（四）教師和學(xué)生家長(zhǎng)的不理解、不支持

在“分?jǐn)?shù)才是硬道理”的思想下，很多教師和家長(zhǎng)對(duì)于學(xué)生參加機(jī)器人活動(dòng)選擇了反對(duì)，理由都是影響學(xué)習(xí)，對(duì)升學(xué)沒有幫助。這使得科技教師要面對(duì)很多尷尬與不理解。

機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)課堂的幾項(xiàng)措施

要解決以上機(jī)器人活動(dòng)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，使機(jī)器人教學(xué)進(jìn)入課堂，我認(rèn)為可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行思考：

（一）結(jié)合實(shí)際編寫校本教程

將機(jī)器人活動(dòng)納入校本課程管理，為機(jī)器人正式進(jìn)入課堂積累經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)幾年的積累與沉淀，我校目前編寫有教材《程序設(shè)計(jì)與智能機(jī)器人》，該教材以LEGO NXT機(jī)器人為硬件平臺(tái)，以ROBOTC為軟件平臺(tái)；宗旨是利用機(jī)器人平臺(tái)讓學(xué)生體會(huì)程序結(jié)構(gòu)與應(yīng)用，初嘗人工智能的樂(lè)趣。該課程共17個(gè)課時(shí)。

自主編寫教材的目的在于：一是符合本地學(xué)生（至少是本校學(xué)生）的認(rèn)知水平和能力等實(shí)際情況；二是可基于現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)，具有可操作性；三是能不斷地進(jìn)行實(shí)踐和修改，并在此基礎(chǔ)上形成知識(shí)體系和架構(gòu)，具有一定的推廣性。

（二）精選機(jī)器人平臺(tái)，輔以仿真軟件

選用的機(jī)器人平臺(tái)要符合教學(xué)使用，要有良好的擴(kuò)展性，要具備耐用、易維護(hù)和啟發(fā)性思維好的特點(diǎn)，盡量保障一次性投資長(zhǎng)期反復(fù)使用。在資金與設(shè)備不足的情況下，輔以仿真軟件。仿真軟件的好處在于投資成本相對(duì)低廉，維護(hù)簡(jiǎn)單，可用于大規(guī)模的課堂教學(xué)。我校的機(jī)器人工作室除配備10多套LEGO機(jī)器人用于教學(xué)外，同時(shí)采用LEGO輔助設(shè)計(jì)軟件Ldraw和MLAD用于課堂教學(xué)，解決器材不足的問(wèn)題。

（三）機(jī)器人技術(shù)與學(xué)科的整合

機(jī)器人作為現(xiàn)代教育技術(shù)的前沿產(chǎn)品，其教學(xué)內(nèi)容涵蓋了很多學(xué)科的知識(shí)，因此有效地將機(jī)器人與相關(guān)學(xué)科進(jìn)行整合，能讓學(xué)生在所熟知的學(xué)科中感受科技的進(jìn)步帶來(lái)的不同體驗(yàn)。例如：

·程序設(shè)計(jì)——讓機(jī)器人走方形，能很好地讓學(xué)生深刻理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與特點(diǎn)；

·物理實(shí)驗(yàn)課——讓學(xué)生用機(jī)器人設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的單擺實(shí)驗(yàn)裝置并收集數(shù)據(jù)；

·數(shù)學(xué)課——追及和相遇知識(shí)一直是學(xué)生比較難以理解的抽象問(wèn)題，教師可以用機(jī)器人進(jìn)行演示，讓學(xué)生對(duì)該類問(wèn)題有形象的認(rèn)識(shí)；

·音樂(lè)課——可設(shè)計(jì)一個(gè)舞蹈機(jī)器人，讓它跟著音樂(lè)的節(jié)奏舞動(dòng)。

以上只是一些在我校科學(xué)實(shí)踐中的例子，大家還可以找出更多的結(jié)合點(diǎn)。這些整合不僅可以活躍課堂，也讓機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)和展示過(guò)程更形象具體。

（四）機(jī)器人活動(dòng)多元化，實(shí)現(xiàn)多贏局面

我校每年開展3項(xiàng)活動(dòng)：研究性學(xué)習(xí)、電腦作品制作活動(dòng)以及青少年科技創(chuàng)新大賽。從活動(dòng)主題來(lái)看，三者的核心都是探究、體驗(yàn)、創(chuàng)新，都注重科學(xué)及研究?jī)r(jià)值。因此機(jī)器人活動(dòng)完全可以整合3項(xiàng)活動(dòng)作為同一件事統(tǒng)籌開展。

整合思想通過(guò)研究性學(xué)習(xí)把機(jī)器人活動(dòng)向縱深發(fā)展，形成課題研究成果，可在不影響正常教學(xué)的前提下，不需對(duì)學(xué)校日常的教育教學(xué)活動(dòng)作大的改變，結(jié)合日常培訓(xùn)活動(dòng)中進(jìn)行。通過(guò)青少年科技創(chuàng)新大賽，將機(jī)器人活動(dòng)引導(dǎo)向科技創(chuàng)新方向發(fā)展，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。以上述活動(dòng)為基礎(chǔ)，面向機(jī)器人競(jìng)賽，將競(jìng)賽作為機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的成果展現(xiàn)平臺(tái)，在學(xué)習(xí)和創(chuàng)作中有效應(yīng)用和整合。

（五）輔導(dǎo)教師隊(duì)伍的整合，多元化的教學(xué)方式

機(jī)器人教學(xué)是多學(xué)科的結(jié)合，因此輔導(dǎo)教師隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)是由相關(guān)專業(yè)的老師組成，既可解決輔導(dǎo)教師知識(shí)面單一問(wèn)題，又可豐富機(jī)器人活動(dòng)的項(xiàng)目。我校的輔導(dǎo)教師由2名信息技術(shù)教師和1名物理教師組成，這種組合解決了機(jī)器人教學(xué)中涉及的程序設(shè)計(jì)與機(jī)械及電子電路等學(xué)科問(wèn)題。

面對(duì)層次和知識(shí)面不同的學(xué)生，在機(jī)器人活動(dòng)中應(yīng)采取多元化的教學(xué)方式。以任務(wù)驅(qū)動(dòng)及小組合作學(xué)習(xí)方式進(jìn)行教學(xué)，由組長(zhǎng)帶領(lǐng)本組的同學(xué)進(jìn)行項(xiàng)目研究；輔導(dǎo)教師定期組織組員進(jìn)行討論解疑。這樣以點(diǎn)帶面的方式，也可以激勵(lì)更多的學(xué)生來(lái)?yè)?dān)任輔導(dǎo)員的角色。

（六）開放科學(xué)工作室，共享資源

柳州市的青少年科學(xué)工作室已有50多個(gè)，這些工作室中有的在學(xué)校，有的在社區(qū)。因此，可以充分發(fā)揮科學(xué)工作室的作用，空余時(shí)間向社會(huì)開放，讓更多青少年能夠接觸和了解機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)到面的輻射作用。將機(jī)器人教育和活動(dòng)推向社會(huì)，擴(kuò)大影響。

在學(xué)校開展機(jī)器人活動(dòng)所形成的教材和教學(xué)方法可以在社區(qū)工作室開放中推而廣之，而社區(qū)開展活動(dòng)的時(shí)間可以很好地彌補(bǔ)學(xué)校寒暑假期的空檔，讓真正愛好機(jī)器人的學(xué)生在全年的每個(gè)時(shí)段都有機(jī)會(huì)參加機(jī)器人活動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

作為科學(xué)工作室的輔導(dǎo)老師，我見證了科學(xué)工作室的成長(zhǎng)與輝煌。我認(rèn)為作為輔導(dǎo)教師應(yīng)該端正思想，淡薄功利心，把更多的主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生；多關(guān)心學(xué)生參加機(jī)器人活動(dòng)有什么收獲，而不是取得了什么成績(jī)。這才能讓學(xué)生真正體會(huì)到機(jī)器人活動(dòng)樂(lè)趣——“在玩中學(xué)”。