小學(xué)機器人課程的開發(fā)與實施策略

【摘" 要】 新時期開發(fā)與實施小學(xué)機器人課程，具有重要的意義，主要體現(xiàn)為：培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)科學(xué)探索精神，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)。在以往的小學(xué)機器人課程的開發(fā)與實施中存在課程設(shè)置不夠系統(tǒng)、基礎(chǔ)知識教授不佳、實踐活動流于形式、無法培養(yǎng)創(chuàng)新能力等問題。根據(jù)這些方面問題，結(jié)合開發(fā)與實施的要點，提出開發(fā)與實施的策略：以生為本開發(fā)課程，優(yōu)化課程教學(xué)體系；加強基礎(chǔ)知識教學(xué)，開發(fā)分層課程內(nèi)容；創(chuàng)新課程教學(xué)形式，組織多樣實踐活動；融入相關(guān)前沿科技，定期開展賽事活動；根據(jù)課程活動成果，做好科學(xué)反饋調(diào)整；實施評優(yōu)選優(yōu)活動，發(fā)揮評價引導(dǎo)作用。教師基于學(xué)情落實策略，能更好開發(fā)與實施小學(xué)機器人課程，提高教學(xué)成效。

【關(guān)鍵詞】 小學(xué)教育；機器人課程；基礎(chǔ)知識；實踐活動；操作能力

一、小學(xué)機器人課程開發(fā)與實施的意義

（一）培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力

機器人課程的知識內(nèi)容豐富，涉及多門學(xué)科與許多前沿科技，具有抽象性強、邏輯性突出等特點，對學(xué)生知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力等提出了較高的要求。教師通過教授學(xué)生基礎(chǔ)知識，提出相應(yīng)問題與引出探究任務(wù)，能夠培養(yǎng)其勤于思考與善于反思的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)與探究的過程中，能逐步找到適合自身的學(xué)習(xí)方法以及實踐策略，可以逐步學(xué)會學(xué)習(xí)，提高自主學(xué)習(xí)能力。

（二）培養(yǎng)科學(xué)探索精神

對于機器人課程而言，它不同于傳統(tǒng)的理論課程，更加強調(diào)動手操作與實踐。因此，學(xué)生通過學(xué)習(xí)機器人課程，不僅可以掌握相關(guān)基礎(chǔ)理論，還可以將理論與實踐融合，參與相關(guān)探索活動。如軟件編程、生活機器人的制作等，都需要學(xué)生運用所學(xué)進(jìn)行動手操作，與同伴不斷嘗試，才能得出結(jié)論或創(chuàng)設(shè)成果。因此這個過程中，可以有效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索精神。

（三）培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力

在機器人課程中，涉及很多實踐活動。小學(xué)生在實踐的過程中，能夠運用基礎(chǔ)理論知識，在各項操作中不斷地調(diào)試、編程以及試錯，逐漸發(fā)現(xiàn)并掌握其中蘊含的微妙關(guān)系。學(xué)生也可以在反復(fù)實踐訓(xùn)練中，提高動手實踐能力。教師通過組織創(chuàng)新實踐活動，引領(lǐng)學(xué)生持續(xù)思考與探索，創(chuàng)新機器人形式、功能、外觀和制作流程，能夠有效培養(yǎng)創(chuàng)新能力。當(dāng)學(xué)生具備實踐創(chuàng)新能力后，可以更積極、更主動地參與機器人課程，更好地提高學(xué)習(xí)效果。

（四）培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)

機器人課程通常由無數(shù)個大小任務(wù)組成，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生逐步完成各個小任務(wù)，最后達(dá)成大任務(wù)，可以提升自信心。機器人技術(shù)融合了電子、造型、傳感器、機械、人工智能等當(dāng)今多項領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，體現(xiàn)了人類對于未來科技發(fā)展的認(rèn)識，能讓學(xué)生更好適應(yīng)當(dāng)今時代和未來發(fā)展要求，能發(fā)展學(xué)生的言語、觀察、邏輯數(shù)學(xué)、空間、肢體動覺等多元智能。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)機器人理論與參與到動手創(chuàng)作中，可以逐步提高想象力、創(chuàng)造力、創(chuàng)新力、耐挫折力、實踐能力、思維能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

二、小學(xué)機器人課程開發(fā)與實施的問題

（一）課程設(shè)置不夠系統(tǒng)

機器人課程作為一項新興課程，屬于前沿科技課程，目前國內(nèi)外的研究較少，沒有統(tǒng)一的機器人教育課程標(biāo)準(zhǔn)。很多小學(xué)只是將其作為信息技術(shù)或信息科技的一項拓展課程，一般是以信息技術(shù)教師、校外機器人培訓(xùn)機構(gòu)臨聘教師為主，學(xué)校普遍缺乏專業(yè)化的機器人專職教師。教師在實際教學(xué)中缺乏系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)依據(jù)，這導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)不夠清晰，不太重視培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，也無法培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力等。

（二）基礎(chǔ)知識教授不佳

在機器人課程中，涉及計算機、軟件編程、數(shù)學(xué)、機械自動化、傳感技術(shù)等多門學(xué)科與技術(shù)，有機器人的基礎(chǔ)理論、制作的基本技術(shù)知識、程序構(gòu)造等，對教師知識儲備和教學(xué)能力提出了較高的要求。一些教師在教學(xué)過程中直接開展實踐指導(dǎo)，或者僅僅教授有限的基礎(chǔ)理論知識，未能全方位地教授學(xué)生基礎(chǔ)知識。學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不牢，也就無法更好地參與機器人的實踐活動。

（三）實踐活動流于形式

機器人課程教學(xué)，涉及多門學(xué)科，流程較長，需要運用較多的教學(xué)資源與輔助材料，要在較長時間內(nèi)、較大空間中開展。教學(xué)活動由于受到時間與空間的限制，導(dǎo)致教學(xué)活動容易流于形式，學(xué)生存在走馬觀花學(xué)習(xí)以及看熱鬧的現(xiàn)象，無法深入學(xué)習(xí)與探究機器人的知識，無法形成創(chuàng)新創(chuàng)造的興趣，無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)造能力，導(dǎo)致機器人課程教學(xué)效果不盡如人意。

（四）無法培養(yǎng)創(chuàng)新能力

現(xiàn)在小學(xué)機器人課程教學(xué)，普遍運用的是“先講后練”的教學(xué)模式。一般的情況下，教師根據(jù)機器人課程的主題，提前準(zhǔn)備相應(yīng)的教學(xué)資源，在課堂上運用智慧平臺與數(shù)字資源，導(dǎo)入故事或案例，之后講解與演示相關(guān)機器人相關(guān)的理論。這種教學(xué)模式無法展現(xiàn)機器人課程的特點。在實踐探究中，對編程內(nèi)容的教學(xué)，教師先演示操作，學(xué)生再模仿操作；對機器人制作，教師先提供模型和說明書，學(xué)生再自主或合作搭建。在這些教學(xué)過程中，學(xué)生獨立思考、合作探究、創(chuàng)新與創(chuàng)造的機會較少，多是按照既定流程和既有成果進(jìn)行實踐，無法培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

三、小學(xué)機器人課程開發(fā)與實施的要點

（一）調(diào)動學(xué)生積極情緒

通過以上的分析與探究，可以明確以往小學(xué)機器人課程教學(xué)存在的問題，在新時期開發(fā)與實施機器人課程，教師要把握其中要點，首先是調(diào)動學(xué)生積極情緒。由于機器人課程的邏輯性、抽象性強，對學(xué)生注意力和自控力提出較高要求，而小學(xué)生這些方面的能力普遍不佳，情緒容易波動。因此，教師要盡可能引入豐富有趣的教學(xué)資源，創(chuàng)設(shè)趣味十足的課程，營造輕松、愉悅的課程氛圍，如將編程的機器人創(chuàng)作成游戲活動，這樣可以更好地調(diào)動學(xué)生積極的學(xué)習(xí)情緒。

（二）激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機

機器人課程本身具有趣味性，受到大部分學(xué)生的歡迎與喜愛，能積極參與到學(xué)習(xí)和實踐中。一些學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性強，積極性高，愿意深入思考問題、勤奮鉆研問題、反復(fù)訓(xùn)練等，學(xué)習(xí)效果突出；另一些學(xué)生的興趣不佳，不愿主動參與，學(xué)習(xí)積極性差，學(xué)習(xí)效果不突出。因此教師要引入與學(xué)生生活相關(guān)的機器人課程，如智能行走機器人、機械臂機器人、文本書寫機器人，這些能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（三）建構(gòu)適宜教學(xué)目標(biāo)

不同學(xué)生的知識基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力存在較大差異，教師要讓盡可能多的學(xué)生能熟悉機器人的知識，掌握簡單機器人的制作，要建構(gòu)適宜的教學(xué)目標(biāo)。機器人的制作過程難易合適，若太簡單不能滿足學(xué)生成就感，若太難會打擊學(xué)生的信心。

（四）運用科學(xué)教學(xué)方法

在小學(xué)機器人教學(xué)過程中，教師除了運用傳統(tǒng)的演示講授和實踐演示的教學(xué)方法，還要發(fā)揮智能平臺和數(shù)字資源的作用，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師通過通力合作，還要定期組織機器人創(chuàng)新創(chuàng)作活動，引領(lǐng)學(xué)生參與機器人相關(guān)比賽等。

（五）注重科學(xué)教學(xué)評價

評價也是機器人課程的重要組成部分，良好的教學(xué)評價不僅能對學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)，還能起到激勵學(xué)生的作用。因此，教師要注意觀察學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐的過程，加強與學(xué)生溝通和交流，通過科學(xué)評價培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

四、小學(xué)機器人課程開發(fā)與實施的策略

（一）以生為本開發(fā)課程，優(yōu)化課程教學(xué)體系

教師要明確小學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)、心理特征，經(jīng)過自主研究與合作探索，明確小學(xué)機器人課程需要多學(xué)科教師和專業(yè)人員共同參與。因此，學(xué)校信息技術(shù)教師、科學(xué)教師、創(chuàng)客教育專家、專業(yè)機器人賽事教練等，都要參與其中，共同組建好完善的專業(yè)教師隊伍。團隊還要基于本地情況和學(xué)情，設(shè)計機器人校本課程、開發(fā)課程內(nèi)容、設(shè)計相關(guān)教具、建構(gòu)模式化的教學(xué)環(huán)節(jié)等。

團隊在開發(fā)機器人課程的過程中，不僅要開發(fā)理論和實踐課程，還需要根據(jù)以往教學(xué)中的問題，優(yōu)化機器人課程教學(xué)體系。根據(jù)信息技術(shù)等課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本校的實際情況，制定適合本校的機器人課程標(biāo)準(zhǔn)，修訂與優(yōu)化原有機器人課程，提高本課程在所有課程中的比例，增加動手實踐課程，更好地培養(yǎng)學(xué)生探索精神與動手能力。學(xué)校還要投入更多資金建設(shè)場地，提供更豐富的軟硬件資源等。

（二）加強基礎(chǔ)知識教學(xué)，開發(fā)分層課程內(nèi)容

機器人課程涉及多學(xué)科的知識與多樣技術(shù)，因此教師要加強基礎(chǔ)知識教學(xué)。如關(guān)于機器人、控制系統(tǒng)、傳感器、驅(qū)動器、伺服電機、條件循環(huán)等專有名詞的解釋，以及機器人基本特征、分類、組成的內(nèi)容，控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的組成，常用傳感器的類型等。教師制作圖文資料，先輔助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，再課堂教學(xué)。

根據(jù)小學(xué)生的年齡大小，學(xué)校還開發(fā)了分層課程內(nèi)容，分為初級、中級以及高級三個層次。初級課程有：機器人初步認(rèn)識，機器人編程之《飛翔的小鳥》，快樂街旋轉(zhuǎn)木馬等，趣味性較強，能讓三、四年級的學(xué)生初步認(rèn)識機器人。中級課程有傳感器的運用、Micro：bit智能小車，能讓學(xué)生初步參與機器人編程與制作。高級課程有Micro：bit機械臂機器人、LegoEV3機器人等，重視實踐訓(xùn)練。

（三）創(chuàng)新課程教學(xué)形式，組織多樣實踐活動

為讓小學(xué)機器人課程更為新穎有趣，教師還要創(chuàng)新課程教學(xué)形式，搭建線上與線下融合的教育平臺，基于關(guān)聯(lián)性技術(shù)，精心設(shè)計機器人課程，組織多樣實踐活動，引領(lǐng)學(xué)生積極參與各類活動中，更好地提高機器人課程教學(xué)的成效。

比如在Micro：bit智能小車課程中，是讓學(xué)生掌握紅外遙控器使用方法，能認(rèn)識智能小車接收信號的原理，熟練組裝智能小車，用Micro：bit圖形化編程平臺編寫積木腳本，讓智能小車機器人前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)等。教師還要帶領(lǐng)學(xué)生到科技館、青少年活動中心，參與難度更高的實踐活動。

（四）融入相關(guān)前沿科技，定期開展賽事活動

教師教授學(xué)生學(xué)習(xí)機器人知識的過程中，還要根據(jù)科技發(fā)展變化，不斷更新課程內(nèi)容，引入國內(nèi)外的相關(guān)前沿科技知識，用圖片、視頻、實物等方式展現(xiàn)其科學(xué)原理。如教師可以引入無人機的結(jié)構(gòu)圖和實物等，引領(lǐng)學(xué)生探索其原理。

賽事活動也非常重要，能檢測學(xué)生學(xué)習(xí)效果，能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)機器人知識的興趣。如借助Micro：bit圖形化編程平臺，開展Micro：bit機械臂機器人制作比賽，讓學(xué)生組裝這類機器人，將手機操控程序?qū)隡icro：bit，讓機器人定距抓取。

（五）根據(jù)課程活動成果，做好科學(xué)反饋調(diào)整

在相關(guān)機器人的理論課程和實踐活動中，有時取得了很好的活動成果，有時的活動成果卻不盡如人意。因此，教師還要觀察過程，根據(jù)成果，指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)反饋，以此更好完善機器人課程活動。

比如在LegoEV3機器人活動中，要讓學(xué)生用EV3 Classroom圖形化編程的平臺，編寫積木腳本，讓顏色分揀機器人借助傳導(dǎo)裝置分揀顏色模塊。有些小組分揀顏色模塊出現(xiàn)混亂，教師就要指導(dǎo)學(xué)生梳理編程流程和內(nèi)容，進(jìn)行調(diào)整。

（六）實施評優(yōu)選優(yōu)活動，發(fā)揮評價引導(dǎo)作用

基于以上的實踐活動成果，教師還要組織實施評優(yōu)選優(yōu)活動，以此發(fā)揮評價的引導(dǎo)作用，引領(lǐng)學(xué)生更加積極主動參與相關(guān)實踐活動中。教師要注重多多鼓勵學(xué)生或小組，表揚表現(xiàn)突出的學(xué)生或小組，更好地完善小學(xué)機器人課程。

例如根據(jù)以上的機器人實踐活動或賽事活動，教師要分析學(xué)生或小組參與活動的過程，明確其是否掌握理論知識和操作技能，根據(jù)最終成果，對學(xué)生或小組實施相應(yīng)評價，鼓勵或表揚學(xué)生、小組，還要根據(jù)情況進(jìn)行針對性指導(dǎo)。

五、結(jié)語

綜上所述，基于小學(xué)機器人課程開發(fā)與實施的主題，文章結(jié)合其中的意義，根據(jù)以往開發(fā)與實施的問題，提出針對性的要點，創(chuàng)設(shè)科學(xué)有效的開發(fā)與實施策略。各個地方的小學(xué)教師根據(jù)實際情況，參與本校機器人課程的開發(fā)與實施，落實相關(guān)方面的對策，更好開展機器人課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和實踐能力，發(fā)展學(xué)生信息素養(yǎng)，提高機器人課程教學(xué)成效。

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