初中如何開展機(jī)器人教學(xué)

鐘智明

摘 要：教育部門為了貫徹落實(shí)素質(zhì)教育基本精神，促進(jìn)青少年思維能力、創(chuàng)新能力和操作能力的培養(yǎng)，特將現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)引入教學(xué)過程，利用各種先進(jìn)資源，實(shí)施開展一種以機(jī)器人為核心的興趣活動(dòng)。如今，初中生機(jī)器人興趣小組活動(dòng)呈現(xiàn)如火如荼發(fā)展之勢(shì)，教師要重視初中生機(jī)器人興趣小組教學(xué)課程設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升。筆者根據(jù)已有的工作經(jīng)驗(yàn)，略談幾點(diǎn)設(shè)計(jì)中學(xué)生機(jī)器人興趣小組教學(xué)課程的策略，希望能起到拋磚引玉的作用。

關(guān)鍵詞：中學(xué)生；機(jī)器人教學(xué)；教學(xué)開展

也許很多家長(zhǎng)甚至老師詫異：初中有必要開展機(jī)器人課程教學(xué)嗎？學(xué)生初中還面臨升學(xué)的壓力，科目也眾多，難以應(yīng)付。所以我覺得有必要搞清楚，初中為什么要開展機(jī)器人教學(xué)？

1、機(jī)器人技術(shù)是信息技術(shù)中前沿和尖端的領(lǐng)域，集信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感技術(shù)于一身，是開展信息技術(shù)教學(xué)的非常理想的載體和教學(xué)內(nèi)容，也是培養(yǎng)學(xué)生科技素養(yǎng)、創(chuàng)造精神的重要組成部分.

2、把抽象的內(nèi)容與實(shí)際的機(jī)器人載體有機(jī)集合起來，使學(xué)生學(xué)習(xí)的結(jié)果顯而易見，及時(shí)得到反饋，這符合中小學(xué)生學(xué)習(xí)心理特點(diǎn)，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和獲得成就感，更有利于學(xué)生的發(fā)展和成長(zhǎng)。

3、學(xué)生的想象世界是非常豐富的，機(jī)器人走進(jìn)人們生活是科學(xué)發(fā)展必然的趨勢(shì)。學(xué)生對(duì)未來世界充滿憧憬、幻想和向往。機(jī)器人的自動(dòng)化對(duì)學(xué)生有著巨大的吸引力，通過對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)和了解，學(xué)生能更好地去憧憬、想象美好的未來，激發(fā)學(xué)生對(duì)未來生活的熱情。

了解了機(jī)器人對(duì)學(xué)生將來的思維和技能培養(yǎng)都是極其重要的，但是要做好這一步的教學(xué)，作為教師，需要認(rèn)識(shí)和做好哪些方面呢？

一、教學(xué)目標(biāo)

老師有了對(duì)初中機(jī)器人教學(xué)的了解，才能更好的開展這項(xiàng)教學(xué)。下面我們來了解初中機(jī)器人教學(xué)的目標(biāo)，學(xué)生在初中階段學(xué)習(xí)這項(xiàng)所期待達(dá)到的能力。我們也同樣和其他科目教學(xué)目標(biāo)，從三維的角度去分析初中機(jī)器人教學(xué)的目標(biāo)：

知識(shí)技能：初步了解機(jī)器人產(chǎn)生的背景，機(jī)器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀、種類及未來的發(fā)展方向。了解機(jī)器人的組成、工作原理、了解機(jī)器人傳感器。初步了解機(jī)器人對(duì)生活和生產(chǎn)帶來的變化和影響。通過實(shí)例了解什么是程序，在老師、參考書和同學(xué)幫助下，能夠操作教學(xué)機(jī)器人，編寫簡(jiǎn)單的程序控制機(jī)器人做簡(jiǎn)單的任務(wù)，如機(jī)器人行走、機(jī)器人唱歌、機(jī)器人避障等，能用自己的話說說機(jī)器人的好處。

過程方法：通過實(shí)際操作，體會(huì)機(jī)器人是怎樣工作的，在動(dòng)手操作中培養(yǎng)觀察能力，培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)技能的能力，體會(huì)到模塊化的思想，感受通信技術(shù)和傳感技術(shù)的應(yīng)用，感受程序設(shè)計(jì)的基本方法和思想。

態(tài)度情感：培養(yǎng)機(jī)器人的興趣，培養(yǎng)進(jìn)一步了解和研究機(jī)器人的興趣。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)

作為信息技術(shù)中的機(jī)器人教學(xué)，側(cè)重點(diǎn)放在程序設(shè)計(jì)的思想、算法等的體驗(yàn)和感受與實(shí)踐上，機(jī)器人的搭建、結(jié)構(gòu)、材料等等不是我們的重點(diǎn)。

教材的呈現(xiàn)是按照“問題情景”——“任務(wù)分析”——“流程圖”——“實(shí)踐”的結(jié)構(gòu)來展開的，體現(xiàn)了一種問題解決的方法的指導(dǎo)。通過情景引出問題，通過任務(wù)分析，把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化成為數(shù)學(xué)模型，幫助學(xué)生建立機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求，然后通過流程圖來分析機(jī)器人解決問題的過程，最后引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐動(dòng)手解決問題。

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方面也要考慮到實(shí)際情況，如學(xué)生人多、機(jī)房地方小時(shí)，應(yīng)因地制宜，設(shè)計(jì)的教學(xué)任務(wù)可在小范圍內(nèi)實(shí)施，例如在課桌上、教室后面等也可安排在座位就近的場(chǎng)地，也可根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目改變地面顏色，添加標(biāo)志，添加障礙物等。

三、教學(xué)組織方式

這里根據(jù)各個(gè)學(xué)校的條件進(jìn)行選擇。

1、有條件的學(xué)?？梢再徺I機(jī)器人模型進(jìn)行教學(xué)，機(jī)器人裝備500-2000元每套不等。有了這些條件，教師可以組織學(xué)生以小組作為單位進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣的教學(xué)模式可以讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)機(jī)器人，更好的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更容易吸引學(xué)生的興趣。在這里，教師必須注意要做大量的前期工作，加強(qiáng)小組合作的指導(dǎo)，否則，小組合作將會(huì)出現(xiàn)無法控制的局面，達(dá)不到教學(xué)要求的效果。

2、沒有條件的學(xué)校可以利用機(jī)器人仿真程序進(jìn)行教學(xué)。仿真程序可以部分模擬出機(jī)器人執(zhí)行過程，比起單純的編寫程序，有一定的直觀性，也能很好地幫助學(xué)生體會(huì)機(jī)器人是怎樣工作的。但與真實(shí)的機(jī)器人比起來，動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)被剝奪

四、教學(xué)方法

在機(jī)器人教學(xué)中，除了傳統(tǒng)的教學(xué)方法外，更在于動(dòng)手，實(shí)踐和應(yīng)用。主要還是教師領(lǐng)走和學(xué)生探究結(jié)合。

教師領(lǐng)走模式：老師把任務(wù)分成幾步，每講解一步，學(xué)生跟著做一步，直到完成任務(wù)。這種優(yōu)點(diǎn)在于一切盡在掌握中，反饋及時(shí)，達(dá)成度高。而學(xué)生的學(xué)習(xí)心理：老師下一步我們做什么??？相對(duì)來說，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和方向性較差。

學(xué)生探究模式：老師將機(jī)器人研究和制作的任務(wù)和要求闡述清楚，然后給學(xué)生提供必要的學(xué)習(xí)支撐材料，如范例、說明書、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等，學(xué)生自主研究和完成學(xué)習(xí)任務(wù)。這種教學(xué)模式優(yōu)點(diǎn)：學(xué)習(xí)呈現(xiàn)主動(dòng)方式伴隨學(xué)習(xí)過程，學(xué)生產(chǎn)生的學(xué)習(xí)心理：我要怎么辦，我可以怎么辦，我需要什么幫助？這種方法的問題與不足：（1）教師要做大量的課前準(zhǔn)備工作，考慮學(xué)生可能發(fā)生的各種問題，還要在教學(xué)的組織和常規(guī)紀(jì)律做大量工作。（2）每個(gè)個(gè)體差異將會(huì)很大。

其實(shí)這兩種常見的方法可能在一節(jié)課里結(jié)合使用，具體的內(nèi)容決定了哪種方法更適合，靈活應(yīng)用。既要放手給學(xué)生自主探索的空間，又體現(xiàn)教師的指導(dǎo)作用。

五、評(píng)價(jià)方式

（1）評(píng)價(jià)主體多維化：改變單一評(píng)價(jià)主體的現(xiàn)狀，指導(dǎo)學(xué)生自評(píng)、互評(píng)。由于作品要求體現(xiàn)各個(gè)小組的創(chuàng)新性及與實(shí)際生活的相聯(lián)系性，因此我們還可以請(qǐng)學(xué)科以外的教師、學(xué)生甚至家長(zhǎng)對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）評(píng)價(jià)內(nèi)容多元化：不僅評(píng)價(jià)課內(nèi)所學(xué)，還要評(píng)價(jià)課外的實(shí)踐；不僅評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解掌握情況，還應(yīng)著重考查學(xué)生對(duì)生活中細(xì)節(jié)的把握程度和將理論與實(shí)際相聯(lián)系的能力。

（3）評(píng)價(jià)過程動(dòng)態(tài)化：評(píng)價(jià)不僅僅關(guān)心的是學(xué)生制作了多少作品、制作的作品創(chuàng)新性有多高，更應(yīng)注重學(xué)生發(fā)展的過程。在學(xué)習(xí)中建立機(jī)器人普及課程的學(xué)生學(xué)習(xí)工程冊(cè)，將學(xué)生分解問題、問題解決建議、提出和學(xué)生作品展示記錄下來，讓學(xué)生能力的提高建立在存量基礎(chǔ)之上，遵循循序漸進(jìn)的發(fā)展過程。

（4）評(píng)價(jià)形式多樣化：除了在課堂上進(jìn)行評(píng)價(jià)之外，還應(yīng)該組織學(xué)生進(jìn)行作品展示、參加競(jìng)賽。讓學(xué)生通過成績(jī)的獲得，感受到成功的喜悅。

時(shí)至今日，隨著社會(huì)需求的不斷變化，由社會(huì)機(jī)構(gòu)推動(dòng)的競(jìng)賽引導(dǎo)興趣小組形式的機(jī)器人教育，已經(jīng)不能滿足教育發(fā)展的需要，應(yīng)該有新的形式出現(xiàn)，這就是讓“機(jī)器人進(jìn)課堂”標(biāo)識(shí)的機(jī)器人教育改革和實(shí)踐。隨著大家對(duì)機(jī)器人教育認(rèn)同度的提高，加上來自全國(guó)各地先行者的推動(dòng)，機(jī)器人教育得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。甚至有些省已經(jīng)將機(jī)器人教學(xué)納入了義務(wù)教育課程。所以在教學(xué)改革的過程中必須要有更多熱忱的教師進(jìn)行探究和開發(fā)這個(gè)課程。開展機(jī)器人教育課程乃是大勢(shì)所趨、勢(shì)在必行，我們需要探尋更好的方式促進(jìn)機(jī)器人教育在中小學(xué)教育中的應(yīng)用，并扶持它健康前行。

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