關(guān)于構(gòu)建簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的思考

秦?fù)Q魚(yú)

摘 要 以構(gòu)建簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的宏觀目標(biāo)為宗旨，從教學(xué)環(huán)境建設(shè)、教學(xué)器材準(zhǔn)備等硬件方面，到校本教材的編寫(xiě)、校本課程的教學(xué)方法以及評(píng)價(jià)方法等軟件方面進(jìn)行了深入思考與探究，旨在為普及機(jī)器人教育提供借鑒。

關(guān)鍵詞 簡(jiǎn)易機(jī)器人；校本課程；校本教材

中圖分類號(hào)：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）23-0058-02

簡(jiǎn)易機(jī)器人課程是中學(xué)技術(shù)課程與綜合實(shí)踐課程有效結(jié)合的良好載體。機(jī)器人教育作為基礎(chǔ)教育中的一個(gè)創(chuàng)新教育平臺(tái)，在發(fā)展過(guò)程中一些不成熟的表現(xiàn)、諸多方面的制約也越發(fā)明顯。比如，商業(yè)性比賽對(duì)機(jī)器人比賽的滲透，使得機(jī)器人教育產(chǎn)生了過(guò)多功利化。在中小學(xué)，機(jī)器人教育大多都是以比賽的形式進(jìn)行，在課程內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方法的選擇、教學(xué)評(píng)價(jià)的實(shí)施等方面極少有可參考和借鑒的資料，整個(gè)教學(xué)活動(dòng)缺乏教學(xué)研究設(shè)計(jì)，隨意性較強(qiáng)。由于機(jī)器人課程缺乏科學(xué)的規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計(jì)，機(jī)器人教育的受重視程度也大打折扣，并隨之引起一系列比如資金、設(shè)備、人員配備、資料書(shū)籍等方面的短缺。目前，中小學(xué)參與機(jī)器人學(xué)習(xí)的人員只是部分的機(jī)器人愛(ài)好者，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大范圍的普及機(jī)器人教育。因此，構(gòu)建適合全體學(xué)生的簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程迫在眉睫。要在關(guān)注全體學(xué)生發(fā)展的同時(shí)根據(jù)學(xué)生的興趣、生活經(jīng)歷、文化背景等鼓勵(lì)多樣性和選擇性，滿足不同學(xué)生的不同需求，促進(jìn)個(gè)性發(fā)展，使機(jī)器人教育向著更為健康、正確的方向發(fā)展。

1 構(gòu)建簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的宏觀目標(biāo)

校本課程（school-based-curriculum）是以學(xué)校為本位、由學(xué)校自己確定的課程，是學(xué)校為了解決學(xué)校與學(xué)生在發(fā)展中面臨的各種問(wèn)題，通過(guò)學(xué)校內(nèi)的教師共同探索開(kāi)發(fā)的適合本校自身發(fā)展的課程。結(jié)合國(guó)家教材指導(dǎo)計(jì)劃及本校師生資源的校本課程的有效開(kāi)發(fā)和利用，不僅能帶來(lái)更為靈活的教學(xué)活動(dòng)、更為有效的師生互動(dòng)，更能充分調(diào)動(dòng)本校師生的教與學(xué)的積極性，真正實(shí)現(xiàn)課程的價(jià)值內(nèi)涵，真正使通用技術(shù)教學(xué)邁向新課程導(dǎo)向的“培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)精神”。

面向全體學(xué)生 創(chuàng)新興趣小組、課外活動(dòng)等形式難免局限于小部分人的活動(dòng)，雖然這對(duì)于特長(zhǎng)教育有著不可否認(rèn)的作用，但是小組活動(dòng)的系統(tǒng)性、普及性和公平性都得不到保證。對(duì)于簡(jiǎn)易機(jī)器人教育這個(gè)新鮮事物，小組活動(dòng)的引導(dǎo)作用是非常重要的，但是如果不向?qū)W科課程發(fā)展，其教育理論、教育方法的成熟是緩慢的[1]。將簡(jiǎn)易機(jī)器人制作作為通用技術(shù)課程的選修課程面向全體學(xué)生開(kāi)設(shè)，旨在通過(guò)課程補(bǔ)充學(xué)生的課外知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)踐能力、激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。

向課堂化教育發(fā)展 隨著下一步新課程改革的實(shí)施，機(jī)器人教育將受到越來(lái)越多的重視，高中、初中、乃至小學(xué)開(kāi)設(shè)機(jī)器人課程將成為必然。構(gòu)建簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的最終目標(biāo)是面向全體高中學(xué)生教授一門課程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)中知識(shí)技能的形成、思想方法的掌握以及人文素養(yǎng)的領(lǐng)悟三者之間的統(tǒng)一。既要讓學(xué)生了解單片機(jī)、傳感器、電動(dòng)機(jī)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)，了解機(jī)器人的基本工作方式，破除對(duì)機(jī)器人的神秘感，也要讓學(xué)生通過(guò)協(xié)作，參與到機(jī)器人的組裝、編程、調(diào)試中，通過(guò)討論交流、優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)、根據(jù)問(wèn)題做出分析與評(píng)論，培養(yǎng)其創(chuàng)新、動(dòng)手與研究能力，更要通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，體驗(yàn)對(duì)科學(xué)與技術(shù)的探究，激發(fā)學(xué)生的求新欲望，努力使自己成為發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究問(wèn)題的主體，體驗(yàn)技術(shù)的同時(shí)，提高自己的理論應(yīng)用與實(shí)踐的能力。

2 構(gòu)建簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的硬件準(zhǔn)備

高中階段的簡(jiǎn)易機(jī)器人教學(xué)是綜合物理、數(shù)學(xué)、機(jī)械、電子、能源等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，集計(jì)算機(jī)、傳感器、控制、程序于一身的技術(shù)知識(shí)，它要求學(xué)生在簡(jiǎn)易機(jī)器人課程的教學(xué)過(guò)程中能夠通過(guò)自主體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)新能力以及綜合實(shí)踐能力?；谶@一目標(biāo)，簡(jiǎn)易機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐室的建設(shè)就要能夠滿足學(xué)科教學(xué)、創(chuàng)新體驗(yàn)、素質(zhì)拓展等多個(gè)教學(xué)活動(dòng)要求。

教學(xué)環(huán)境建設(shè) 在簡(jiǎn)易機(jī)器人教學(xué)環(huán)境建設(shè)方面主要需要考慮實(shí)踐室建設(shè)要素和實(shí)踐室建設(shè)功能兩個(gè)方面。在建設(shè)要素方面除了有傳統(tǒng)實(shí)踐室都具有的設(shè)備，如桌椅、設(shè)備櫥柜、實(shí)驗(yàn)器材、電教設(shè)施、水電安全防護(hù)設(shè)施之外，還要有機(jī)器人教學(xué)所專有的競(jìng)技場(chǎng)地。在功能方面我們要實(shí)現(xiàn)教師演示教學(xué)、學(xué)生操作實(shí)踐、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)等，要讓學(xué)生在這樣一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境中激發(fā)機(jī)器人的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的探索欲望。

合理規(guī)劃?rùn)C(jī)器人實(shí)踐室，在機(jī)器人課程建設(shè)當(dāng)中也是相當(dāng)重要的一部分。對(duì)于一個(gè)完整的機(jī)器人實(shí)踐室，可以將其劃分為四個(gè)區(qū)，即教學(xué)區(qū)、探索區(qū)、展示區(qū)以及儲(chǔ)藏區(qū)：教學(xué)區(qū)主要包括教師的電教設(shè)備、學(xué)生的小組學(xué)習(xí)桌椅以及電腦等，主要實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)、教具展示、學(xué)生搭建、編程調(diào)試等功能；探索區(qū)主要是機(jī)器人的競(jìng)技工作臺(tái)、虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng)等，用來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生搭建的機(jī)器人產(chǎn)品的調(diào)試、競(jìng)賽等活動(dòng)；展示區(qū)一般放置在實(shí)踐室四周，用來(lái)展示機(jī)器人模型、介紹機(jī)器人相關(guān)知識(shí)等；儲(chǔ)藏區(qū)主要是用來(lái)存放機(jī)器人相關(guān)的配套器材資料等。

教學(xué)一般按照2～3人一組，有指定的一張工作臺(tái)和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，共同完成簡(jiǎn)易機(jī)器人的搭建、編程、調(diào)試、創(chuàng)新等工作，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程良好有序地進(jìn)行。

教學(xué)器材準(zhǔn)備 機(jī)器人設(shè)備的選取是機(jī)器人硬件建設(shè)當(dāng)中最重要也是最困難的一步。受機(jī)器人競(jìng)賽的影響，目前，我國(guó)生產(chǎn)和銷售機(jī)器人產(chǎn)品的廠家不少于20家，每種品牌各有優(yōu)劣，根據(jù)我們的教學(xué)要求，在選擇機(jī)器人器材的時(shí)候需要考慮以下因素。

首先是耐用性強(qiáng)。由于是面向全體學(xué)生進(jìn)行的課堂化教學(xué)，器材在使用過(guò)程中要經(jīng)常經(jīng)受多次的拆裝，對(duì)其耐用性和強(qiáng)度有較高的要求，比如電池要能夠經(jīng)受得住至少100次的充放電以及深度充放電等，在調(diào)試測(cè)試過(guò)程中要能夠承受一定速度的撞擊。

其次是成本低。需要為參加課程的學(xué)生準(zhǔn)備足夠多的機(jī)器人套件以及備用套件，所以理想的價(jià)格目前為每套不超過(guò)5000元。

再次是可擴(kuò)展，機(jī)器人設(shè)備要能夠根據(jù)科技發(fā)展、學(xué)情、課程安排具有較好的擴(kuò)展性，比如要能夠增加各種感應(yīng)模塊，各品牌之間要具有一定的兼容性，在控制方面現(xiàn)在使用的是遙控驅(qū)動(dòng)，以后要能夠擴(kuò)展為藍(lán)牙或WiFi控制。endprint

最后也是很重要的一點(diǎn)是要安全，這就要求機(jī)器人套件必須是安全可靠的，學(xué)生在使用過(guò)程不會(huì)對(duì)身體造成一定的傷害，一些光照對(duì)眼睛必須是無(wú)害的。

3 簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的軟件建設(shè)

簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程的軟件建設(shè)主要包括整合相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)素材、開(kāi)發(fā)適合本校學(xué)情的學(xué)習(xí)教材，確定合適的教學(xué)方法以及學(xué)生評(píng)價(jià)方法。

校本教材的編寫(xiě) 根據(jù)課程開(kāi)設(shè)的宏觀目標(biāo)，校本學(xué)習(xí)材料的編寫(xiě)首先要突出課程開(kāi)設(shè)的宏觀目標(biāo)，即注重學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐、動(dòng)手操作等綜合能力的培養(yǎng)，同時(shí)要立足于學(xué)生的需求，選擇簡(jiǎn)單并具有可操作性的知識(shí)技能，明確對(duì)學(xué)科知識(shí)和技能目標(biāo)的定位，以保證學(xué)生知識(shí)與技能的平衡，在教材的設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)注重情感態(tài)度的培養(yǎng)。聯(lián)合國(guó)教科文組織曾指出，學(xué)習(xí)即學(xué)會(huì)求知、學(xué)會(huì)做事、學(xué)會(huì)共處、學(xué)會(huì)做人。因此，傳統(tǒng)的知識(shí)傳授型教學(xué)已經(jīng)不適用于當(dāng)前的信息化社會(huì)環(huán)境，而應(yīng)更注重學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力是否有提高。簡(jiǎn)易機(jī)器人校本教材的編寫(xiě)要充分考慮讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中、在小組合作的過(guò)程中培養(yǎng)自己的規(guī)劃能力、邏輯思維能力、對(duì)技術(shù)的情感等科學(xué)素養(yǎng)。

教學(xué)方法實(shí)施建議 以技能習(xí)得和情感培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)多以項(xiàng)目、活動(dòng)、任務(wù)等形式展開(kāi)。簡(jiǎn)易機(jī)器人課程中的項(xiàng)目教學(xué)通過(guò)將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交給學(xué)生小組自己處理，創(chuàng)造一個(gè)學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型課堂。孩子對(duì)玩具的喜愛(ài)是一種天性，高中生也不例外，機(jī)器人作為一個(gè)具有初步智能的高級(jí)玩具，可以較高程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，因此采用一種“玩中做、做中學(xué)”的教學(xué)方法，寓教于樂(lè)，讓學(xué)生在游戲的過(guò)程中體驗(yàn)成功。

學(xué)生評(píng)價(jià) 靈活的教學(xué)方法將學(xué)生也帶入了一個(gè)開(kāi)放的探索空間，隨之帶來(lái)的是學(xué)習(xí)狀況跟蹤與學(xué)習(xí)效果的評(píng)判問(wèn)題。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)，建議采用過(guò)程性評(píng)價(jià)的方法，結(jié)合多方面表現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)學(xué)生，可以采用學(xué)習(xí)檔案袋的方式記錄學(xué)生的整個(gè)課程學(xué)習(xí)過(guò)程。為了使過(guò)程評(píng)價(jià)更具有可操作性，對(duì)學(xué)生的活動(dòng)表現(xiàn)，學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)結(jié)果制定評(píng)價(jià)量規(guī)，通過(guò)自我評(píng)價(jià)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)等多個(gè)角度對(duì)學(xué)生進(jìn)行客觀、全面的綜合評(píng)價(jià)，最終目的是督促學(xué)生完成任務(wù)，達(dá)到既定學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高其科學(xué)探索創(chuàng)新能力。

構(gòu)建面向全體學(xué)生、面向課堂的高中簡(jiǎn)易機(jī)器人校本課程，需要綜合考慮多方面資源，共同參與，共同建設(shè)，努力實(shí)現(xiàn)機(jī)器人教育培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要目標(biāo)，為探索教育改革和人才培養(yǎng)提供參考。

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