以能力風暴機器人為例在農(nóng)村小學開展高效的機器人教學實踐

張嘉慶

一、教育機器人發(fā)展現(xiàn)狀

教育機器人因為適應新課程，以其“玩中學”的特點深受青少年的喜愛，機器人走入學校和電腦普及校園一樣，已經(jīng)成為必定的趨勢，機器人教育已經(jīng)成為中小學教育領域的新課程。

國內(nèi)已有一些企業(yè)和公司可以生產(chǎn)教育機器人或教學平臺。不同種類的教育機器人將不斷涌現(xiàn)，如上海未來伙伴機器人有限公司生產(chǎn)的多種智能教育機器人產(chǎn)品、廣州中鳴科技有限公司生產(chǎn)的積木機器人，等等。

在國外，機器人教育一直是個熱點。麻省理工學院媒體實驗室“終身幼兒園”項目小組開發(fā)了各種教學工具，通過與著名積木玩具商樂高公司的緊密合作，該項目組開發(fā)出可編程的樂高玩具，幫孩子們學會在數(shù)字時代怎樣進行設計活動。

二、農(nóng)村小學的學生特點

由于農(nóng)村與城市的經(jīng)濟發(fā)展相差很大，農(nóng)村里的孩子的見識往往沒有城市孩子的廣，正因如此，所以他們對機器人產(chǎn)生的興趣更加濃厚。教育機器人具有極強的趣味性，創(chuàng)意方案、編制程序等使得孩子在快樂的學習中不斷探索，創(chuàng)新能力、動手能力得到極大提升。這是教育機器人最理想的目標，然而在農(nóng)村小學里，孩子的思維相對比較保守，運用知識的能力不是非常的靈活，而且，教育機器人集成了多學科的知識與技能，如果要設計出更優(yōu)秀的機器人作品，農(nóng)村的孩子可能需要花更長的時間才能完成。

此為，在農(nóng)村小學開展教育機器人教學，不僅需要專業(yè)的優(yōu)秀教師，更加需要教師花更多的時間研究教學策略，以適應孩子的特點，提高教學質(zhì)量。

三、教師的專業(yè)素養(yǎng)

在教育機器人教學實踐中，教師需要提高自身的自學能力。例如，在接觸到能力風暴教育機器人時，了解到此類機器人為積木式機器人，并且提供了圖形化的編程界面，那么從這兩方面進行自學。一是先學習機器人的積木零件，充分認識所有的零件與作用，并且掌握每一個零件的用途，同時將多個零件組合起來組裝成一個作品，不斷地改進這個作品。二是學習編程，在電腦上進行編寫程序，給積木組裝出來的機器人賦予“生命”。

高水平的專業(yè)能力可以在遇到困難時靈活作出選擇。能力風暴教育機器人產(chǎn)品不斷地升級改進。在新版本的產(chǎn)品中，發(fā)現(xiàn)巡線不精準。如何在新版本的編程軟件中更改巡線算法呢？考驗教師的編程能力的時候到了。需要在新版本軟件底層算法里更新巡線算法。經(jīng)過一段時間的研究，終于順利完成，巡線精準度大大加強。

四、獨特的教學管理與方法

（一）使用甘特圖管理課程規(guī)劃

甘特圖（Gantt chart）又稱為橫道圖、條狀圖（Bar chart）。其通過條狀圖來顯示項目，進度，和其他時間相關的系統(tǒng)進展的內(nèi)在關系隨著時間進展的情況。甘特圖有以下優(yōu)點：一是圖形化概要，易于理解；二是中小型項目一般不超過30項活動；三是有專業(yè)軟件支持。由于在學校中，每個學期的時間是固定的，小學的課程內(nèi)容項目又不復雜，所以特別適合使用甘特圖來管理課程進度。下圖是筆者在實際教學中實踐規(guī)劃制作的一個機器人課程甘特圖：

機器人課程進度管理表

（二）項目教學方法

項目教學法就是在老師的指導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己處理，信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價，都由學生自己負責?！绊椖拷虒W法”最顯著的特點是“以項目為主線、教師為引導、學生為主體”。

項目教學方法特別適合在機器人教學中使用，因其常常需要學生合作設計、構造和操控機器人項目作品。

在使用項目教學方法時，一般使用如下流程：

（1）創(chuàng)設情景，確立需求，研究可行性分析。

（2）制定整體計劃，確立分工。

（3）分工合作，開始實施制作。

（4）調(diào)試作品，教師檢查并指導提升。

（5）分享與交流，互相評價作品，并為下一個項目做準備。

以制作任務型機器小車課程教學為例，可以通過一定的項目讓學生完成機器小車的設計、組裝、檢查等流程，從中學習和掌握積木零件的組合運用、傳感器的作用、舵機的使用與操作。項目教學法創(chuàng)造了學生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學模式。

（三）巧用微課，翻轉(zhuǎn)課堂

微課是針對某一個知識點進行深入講解分析的視頻，適用于課堂輔助教學和學生自主探究的一種教學手段。教育機器人課堂需要學生動起手來、動起腦來，使思維更加活躍。把課堂交給學生，教師在一邊起著引導的作用，此為翻轉(zhuǎn)課堂。

將機器人相關的課堂知識點，制作成一個微課，將微課上傳到網(wǎng)校平臺上。在實際的課堂中，教師引導學生發(fā)現(xiàn)知識、領悟方法、運用技能、創(chuàng)新發(fā)明。通過微課手段，讓不同層次的學生可以快速理解本節(jié)課的重難點，哪怕是沒有來參加本節(jié)課的學生，也可以在課后登錄網(wǎng)校平臺學習微課進行自主學習與探究。

微課學習使課堂教學效率大大地提高了，特別是在教育機器人這類非傳統(tǒng)課堂上，更加強調(diào)學生的主體性和個性化。

五、結束語

經(jīng)過三年的時間，在農(nóng)村小學開展的機器人教學實踐中，總結出了以上結論與方法。雖然筆者也不斷地努力，希望能將學生培養(yǎng)得更好，但是畢竟是在農(nóng)村小學里，有很多的條件限制，例如：由于學校的資金投入有限，所購買到的機器人零件數(shù)量不多，所以每次學生制作完一個完整的作品后如果要制作下一個作品就不夠零件使用了。另外就是希望國內(nèi)教育部門盡快制訂一個適合的機器人課程標準，沒有統(tǒng)一的標準，很難普及開來，同時要求的師資力量也比較高！

在小學階段開展機器人課程，推廣編程教育，從小開始培養(yǎng)復合型人才，可逐步形成我國人工智能人才高地。