樂高機(jī)器人在小學(xué)信息技術(shù)課上的嘗試與探索

謝雪芳

【摘 要】本文針對(duì)目前江蘇省小學(xué)信息技術(shù)教材編排，結(jié)合本校實(shí)際，從課程開設(shè)背景、課程實(shí)施情況、課程實(shí)施意義三個(gè)方面闡述了EV3機(jī)器人課程在小學(xué)階段開設(shè)的可行性。其中課程的實(shí)施情況是本文的重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù) 課程 EV3 體驗(yàn)教學(xué)

近幾年江蘇省小學(xué)信息技術(shù)教材一直在修改，課程發(fā)生了不少變化。一開始是新增了scratch編程，接著又增加了機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)課程，后來又增加了3D打印，教材內(nèi)容在不斷向新技術(shù)靠攏，更加注重與時(shí)俱進(jìn)。這就需要教師不斷探索新的教學(xué)方式。

一、課程開設(shè)背景

絕大多數(shù)學(xué)校三到五年級(jí)能按照教材的編排開設(shè)相應(yīng)的課程，但還有一部分學(xué)校由于設(shè)備的配置問題，六年級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人課程無法正常開展，往往只能上綜合型的復(fù)習(xí)課。但這樣也有好處。由于信息技術(shù)課一周一課時(shí)，課時(shí)緊張，學(xué)生往往不能很好地深入學(xué)習(xí)。到了六年級(jí)，隨著學(xué)生學(xué)習(xí)能力的增強(qiáng)和知識(shí)儲(chǔ)備的增加，通過綜合型復(fù)習(xí)課，開展主題創(chuàng)作，學(xué)生可以更好地學(xué)以致用。但是，在小學(xué)階段開設(shè)信息技術(shù)課程，不僅是要讓學(xué)生掌握一些軟件的用法，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)的信息素養(yǎng)，最大限度地激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的興趣，將來能更好地適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。

為了適應(yīng)課程需要，為學(xué)生創(chuàng)造更加優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，2016年，我校創(chuàng)建了機(jī)器人教室，配備了樂高EV3機(jī)器人設(shè)備。筆者嘗試在六年級(jí)開設(shè)了機(jī)器人課程。

二、課程實(shí)施情況

2016年9月，筆者開始嘗試在六年級(jí)開展樂高機(jī)器人EV3的教學(xué)，由于是新課程，要想開展好教學(xué)，自己首先要進(jìn)行相應(yīng)的研究。筆者先查找資料，再實(shí)踐，然后備課，邊學(xué)邊教，與學(xué)生們一起在探索中前行。

樂高機(jī)器人相關(guān)書籍不少，但主要是培訓(xùn)式的，沒有合適的教科書。在沒有配套教材的情況下，如何在大班課堂上開展機(jī)器人教學(xué)？選擇的教學(xué)內(nèi)容和方式都要仔細(xì)考量和研究。筆者在教學(xué)實(shí)踐中形成了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)分享如下：

1.合理分組，明確分工

由于學(xué)校設(shè)備有限，筆者根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同，采取2人小組或4人小組開展教學(xué)。機(jī)器人課程教學(xué)一般主要有搭建和編程兩大部分的教學(xué)內(nèi)容。剛開始的課程主要是部件的認(rèn)識(shí)和簡(jiǎn)單的搭建，這是基礎(chǔ)，要求人人必須掌握。由于需要的零件不多，這時(shí)一般采用2人小組合作，讓大家有更多機(jī)會(huì)去接觸并嘗試搭建。搭建要求配合默契，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其合作學(xué)習(xí)能力，筆者讓學(xué)生各自尋找合作伙伴，畢竟團(tuán)隊(duì)合作在機(jī)器人搭建過程中是非常重要的。剛開始筆者會(huì)把搭建任務(wù)安排得寬松一點(diǎn)，讓一個(gè)學(xué)生先搭建，另一個(gè)學(xué)生自主打字，或者在一旁觀察，等同伴完成以后，再拆卸，恢復(fù)到初始狀態(tài)，接下來交換搭建。同樣，先完成搭建的學(xué)生也要自主打字，當(dāng)同伴需要幫助的時(shí)候提供幫助。

后面復(fù)雜的搭建需要4人小組合作完成，而且要到機(jī)器人教室進(jìn)行教學(xué)。機(jī)器人教室比一般的計(jì)算機(jī)房更大，因此，更要明確上課的要求。筆者讓學(xué)生自由組合分組，根據(jù)機(jī)器人教室的布置，筆者把學(xué)生分成A、B、C、D……12個(gè)組，每組4個(gè)學(xué)生。以A組為例，4個(gè)學(xué)生代號(hào)分別是A1、A2、A3、A4，A1除了要負(fù)責(zé)領(lǐng)器材和交器材外，其他任務(wù)和大家一樣。在合作搭建的過程中，大家輪流操作，A1完成第一步，A2接著完成第二步，A3做第三步，A4做第四步，然后再循環(huán)往復(fù)，直到完成搭建為止。由于設(shè)備有限，學(xué)生只能輪流搭建，雖然是合作搭建，但在此過程中，也培養(yǎng)了學(xué)生很多其他方面的能力，其中與他人合作就是一項(xiàng)現(xiàn)代社會(huì)必不可少的能力。

2.激發(fā)興趣，感受魅力

機(jī)器人，聽起來很高大上，在課堂上學(xué)習(xí)機(jī)器人，是讓學(xué)生興奮的事。但同時(shí)也往往因?yàn)樗母叽笊?，?huì)讓部分學(xué)生望而生畏。上課伊始，筆者通常以情境導(dǎo)入的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如在教學(xué)“認(rèn)識(shí)機(jī)器人”一課時(shí)，先播放學(xué)生熟悉的鋼鐵俠等科幻電影，讓學(xué)生了解機(jī)器人離我們?cè)絹碓浇?。接著跟學(xué)生聊圍棋、聊阿爾法狗，引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)了解現(xiàn)代機(jī)器人的發(fā)展，感受機(jī)器人的魅力。從我們身邊的掃地機(jī)器人到機(jī)器人餐廳等，處處可見機(jī)器人的身影，筆者還特地去蘇州工業(yè)園區(qū)的一家機(jī)器人餐廳拍攝了相關(guān)照片和視頻給學(xué)生看。

機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史，古代就有“機(jī)器人”的雛形，了解歷史才能更好地了解現(xiàn)在、探索未來。通過“認(rèn)識(shí)機(jī)器人”的學(xué)習(xí)，學(xué)生們對(duì)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展歷程都有了一定的了解，筆者鼓勵(lì)他們利用課余時(shí)間通過網(wǎng)絡(luò)搜索，或者向家長(zhǎng)、老師請(qǐng)教，了解更多的機(jī)器人知識(shí)。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到了很好的激發(fā)，感受到了機(jī)器人的無窮魅力。

3.體驗(yàn)教學(xué)，探索奧秘

課堂教學(xué)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。樂高EV3除去主控設(shè)備，就像搭積木。既然是教學(xué)，而且是六年級(jí)的學(xué)生，當(dāng)然不能像教幼兒園的小朋友一樣只是簡(jiǎn)單地讓他們搭積木，首先要讓學(xué)生了解各個(gè)零件的名稱、功能。

六年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)有了較強(qiáng)的動(dòng)手能力，并且喜歡自己動(dòng)手，通過體驗(yàn)來探索新知。在教學(xué)“機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)”一課時(shí)，筆者借助六年級(jí)課本上的內(nèi)容，讓學(xué)生了解機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，從而了解EV3機(jī)器人是通過哪些部件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的。如何讓學(xué)生感受并體驗(yàn)真正的機(jī)器人教學(xué)？簡(jiǎn)單的積木搭建肯定是無法滿足六年級(jí)學(xué)生好奇心的。課程教學(xué)就需要有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，為此，筆者設(shè)計(jì)了“有趣的小車”一課，讓學(xué)生通過相應(yīng)的元件來搭建一個(gè)小風(fēng)車，親身體驗(yàn)了機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而更好地理解其原理。

在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生第一節(jié)課就搭建了一個(gè)小風(fēng)車，通過手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。第二節(jié)課，筆者讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了馬達(dá)，了解了其工作原理，通過將馬達(dá)與小車連接，小車實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，學(xué)生興趣濃厚。這一節(jié)課，筆者多給了學(xué)生一些元件，鼓勵(lì)他們?cè)诖罱〞r(shí)進(jìn)行一定的創(chuàng)新，學(xué)生們的學(xué)習(xí)積極性高漲。在機(jī)器人搭建課上，平時(shí)一些調(diào)皮的學(xué)生也會(huì)表現(xiàn)出特別濃厚的興趣，他們的創(chuàng)意往往出人意料，給筆者帶來意想不到的驚喜。

4.循序漸進(jìn)，深入探究

其實(shí)之前幾課與真正意義上的機(jī)器人教學(xué)是有所不同的，但也是不可分割的。因?yàn)槲覀兪褂玫亩际菢犯邫C(jī)器人的元件，學(xué)生在搭建過程中認(rèn)識(shí)了各個(gè)元件，知道如何將它們搭建起來。有了前面的鋪墊，我們就可以進(jìn)入接下來的學(xué)習(xí)——機(jī)器人小車。機(jī)器人小車的搭建就相對(duì)復(fù)雜，我們?cè)跈C(jī)器人教室中按照事先約定的分組，以小組為單位合作完成一輛小車的搭建。要搭建小車，學(xué)生先要學(xué)會(huì)看圖紙，同時(shí)，因?yàn)槭切〗M合作，所以學(xué)生要學(xué)會(huì)相互謙讓、互相幫助。

完成小車搭建以后，就要編程了，這才真正進(jìn)入了機(jī)器人的學(xué)習(xí)。一輛小車，沒有寫入程序，它只是一輛普通的小車，一輛普通的玩具車，只有賦予它程序，它才會(huì)有靈魂。通俗點(diǎn)講，一個(gè)機(jī)器里面裝個(gè)電腦（主板），就變成了機(jī)器人。機(jī)器人的外形是各種各樣的，生活中常見的有掃地機(jī)器人。有了前面電動(dòng)風(fēng)車做鋪墊，學(xué)生知道了如何通過電機(jī)控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，只是機(jī)器人小車要相對(duì)復(fù)雜一些。當(dāng)學(xué)生通過嘗試、探索，使自己的機(jī)器人小車動(dòng)起來了，他們別提有多高興了。

與機(jī)器人小車相關(guān)的課程，我們開發(fā)了很多，一開始只是讓小車動(dòng)起來，接著是嘗試讓小車像小海龜（PCLOGO）一樣走正方形、走圓形等，還有讓小車碰到障礙物掉頭、讓小車沿著黑線走……

筆者也是不久前才接觸機(jī)器人編程，在課堂上直接告訴學(xué)生：“信息技術(shù)發(fā)展太快了，很多新技術(shù)，老師也沒有接觸過，也要學(xué)習(xí)。老師希望能和你們一起探究嘗試、一起成長(zhǎng)?！痹谡n堂上，筆者還常常主動(dòng)請(qǐng)教一些動(dòng)手能力較強(qiáng)和對(duì)編程特別感興趣的學(xué)生，他們接受能力很強(qiáng)，有時(shí)比筆者都學(xué)得好。作為老師，筆者的職責(zé)是做好學(xué)生們的引路人，帶著他們循序漸進(jìn)，深入探究，一步步地走向更廣闊的世界。

三、課程實(shí)施意義

樂高是大家非常熟悉的玩具品牌，很多學(xué)生在幼兒期就擁有了樂高類玩具，這對(duì)學(xué)習(xí)樂高EV3機(jī)器人是有一定幫助的。同時(shí)，LEGO編程軟件與五年級(jí)學(xué)習(xí)的scratch有相似之處，圖形化的拼接形式的編程也比較容易理解和接受，學(xué)生甚至可以通過自主學(xué)習(xí)來掌握。

隨著STEAM教育的興起，作為踐行STEAM教育有效載體的編程教育也逐漸進(jìn)入人們視野。STEAM教育所提倡的學(xué)習(xí)理念更契合學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)體系、動(dòng)手能力、創(chuàng)造力和想象力等方面發(fā)揮著重要作用。EV3機(jī)器人正是一款能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、想象能力和團(tuán)隊(duì)合作能力等綜合能力的教育產(chǎn)品。

機(jī)器人課程的搭建部分對(duì)學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力等的培養(yǎng)起著不可估量的重要作用。而EV3機(jī)器人課堂教學(xué)還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、糾錯(cuò)能力等。筆者認(rèn)為，這些能力也是21世紀(jì)人才必須具備的能力。所以EV3機(jī)器人教學(xué)進(jìn)入小學(xué)課堂有著極其深遠(yuǎn)的意義。