小學(xué)信息科技課堂中機(jī)器人教學(xué)的實(shí)施

陳永強(qiáng)

【摘 要】本文分析了小學(xué)信息科技課堂中機(jī)器人教學(xué)存在的問題，并探究了課堂中機(jī)器人教學(xué)的實(shí)施策略，有助于提升學(xué)生的信息科技素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)信息科技課堂 機(jī)器人教學(xué) 實(shí)施

小學(xué)信息科技課堂中的機(jī)器人教學(xué)是指利用機(jī)器人作為教學(xué)工具和資源，通過與學(xué)生的互動交流，培養(yǎng)他們解決問題的能力和創(chuàng)造性思維，促進(jìn)他們的實(shí)踐應(yīng)用與對信息科技的學(xué)習(xí)和理解。在課堂教育教學(xué)過程中，學(xué)生通過與機(jī)器人的互動，學(xué)習(xí)編程、解決問題、合作交流等技能，提高信息科技素養(yǎng)和綜合能力。

課堂中引入的機(jī)器人可以是車形機(jī)器人、機(jī)械臂機(jī)器人或人形機(jī)器人，具體選擇需教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行。學(xué)生可自主設(shè)計(jì)和改進(jìn)機(jī)器人的外觀和功能，通過編寫的指令，控制機(jī)器人完成特定的任務(wù)。在機(jī)器人的操作和編程過程中，教師可采用小組分工合作的方式，引導(dǎo)學(xué)生共同設(shè)計(jì)和編程機(jī)器人完成任務(wù)，從而促進(jìn)學(xué)生之間的合作和交流，更好地理解和應(yīng)用信息科技的原理和方法。

一、機(jī)器人教學(xué)實(shí)施存在的問題

1.設(shè)備成本高，維護(hù)和管理困難。

機(jī)器人設(shè)備價(jià)格較高，且需要定期的維護(hù)和管理，包括硬件維護(hù)、軟件更新等。這些需要投入額外的人力和資金。

2.學(xué)生適應(yīng)困難。

學(xué)生對機(jī)器人技術(shù)和原理的理解可能有困難，無法理解機(jī)器人的工作原理和編程邏輯，或是對機(jī)器人教學(xué)缺乏興趣，對機(jī)器人技術(shù)和應(yīng)用的認(rèn)知程度較低，與同伴合作時(shí)無法有效地協(xié)同使用機(jī)器人進(jìn)行項(xiàng)目活動。

3.教學(xué)時(shí)間受到限制。

小學(xué)的課程時(shí)間有限，可能無法充分安排機(jī)器人教學(xué)的時(shí)間，這導(dǎo)致教師在時(shí)間上的壓力，無法充分展開機(jī)器人教學(xué)的內(nèi)容。

二、課堂中機(jī)器人教學(xué)的實(shí)施方法探究

1.提供基礎(chǔ)教學(xué)。

教師可以將機(jī)器人教學(xué)內(nèi)容分解成多個(gè)步驟，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，先從基礎(chǔ)的機(jī)器人操作開始，讓學(xué)生熟悉機(jī)器人的控制和運(yùn)行，然后逐步介紹編程的概念和操作，幫助學(xué)生掌握編程的基本原理和技巧。教師還可以展示機(jī)器人的操作和編程過程，通過實(shí)際演示，讓學(xué)生了解機(jī)器人的工作原理和操作步驟，幫助他們更好地理解和掌握相關(guān)知識和技能。

例如，《仿真機(jī)器人避障》的教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生通過模擬真實(shí)環(huán)境來學(xué)習(xí)和理解避障算法和原理，使用機(jī)器人仿真軟件正確編寫“機(jī)器人避障”的程序，讓機(jī)器人在設(shè)置障礙物環(huán)境中能自由地行走。教師可以提供基礎(chǔ)教學(xué)，幫助學(xué)生逐步掌握機(jī)器人的操作和編程技能，增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣和自信心，并在虛擬環(huán)境中實(shí)踐，熟悉和掌握避障機(jī)器人的各種傳感器，理解和學(xué)習(xí)避障算法的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，更好地掌握避障技術(shù)，培養(yǎng)他們的合作能力和解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

2.引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐。

教師可為學(xué)生提供實(shí)踐所需的機(jī)器人和編程設(shè)備，以及相關(guān)的學(xué)習(xí)資源和資料，為學(xué)生制訂具體實(shí)踐計(jì)劃，設(shè)計(jì)具體的項(xiàng)目任務(wù)，明確實(shí)踐活動的目標(biāo)、步驟和時(shí)間安排，從簡單到復(fù)雜，讓他們可以使用這些資源按照計(jì)劃進(jìn)行實(shí)踐操作和編程練習(xí)，逐步完成任務(wù)。在實(shí)踐過程中，教師應(yīng)提供必要的指導(dǎo)和支持，幫助學(xué)生解決實(shí)踐中遇到的問題和困難，實(shí)踐結(jié)束后，鼓勵他們進(jìn)行反思和總結(jié)，回顧實(shí)踐過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，總結(jié)所學(xué)的知識和技能。

例如，在編程控制機(jī)器人小車的教學(xué)過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過編程控制機(jī)器人小車實(shí)現(xiàn)不同的動作和移動。教師向?qū)W生介紹機(jī)器人小車的基本結(jié)構(gòu)和功能，讓學(xué)生了解機(jī)器人小車的組成和工作原理，同時(shí)向?qū)W生簡單介紹編程的基本概念和原理，以及如何使用編程語言控制機(jī)器人小車的動作。而后，教師給學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)項(xiàng)目任務(wù)，要求他們通過編程控制機(jī)器人小車完成一系列動作和移動，如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)制訂實(shí)踐計(jì)劃，明確實(shí)踐活動的目標(biāo)、步驟和時(shí)間安排，如第一步是學(xué)習(xí)編程語言的基本語法和命令，第二步是編寫程序控制機(jī)器人小車的動作。學(xué)生按照實(shí)踐計(jì)劃進(jìn)行實(shí)踐操作，依次學(xué)習(xí)編程語言的基本語法和命令，并編寫程序控制機(jī)器人小車的動作，實(shí)時(shí)觀察和調(diào)試程序的運(yùn)行結(jié)果，并調(diào)整程序中的命令和參數(shù)，以達(dá)到預(yù)期的效果。學(xué)生完成實(shí)踐任務(wù)后，進(jìn)行反思和總結(jié)，回顧實(shí)踐過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，總結(jié)所學(xué)的知識和技能，提出改進(jìn)的建議。通過這個(gè)案例，學(xué)生可以培養(yǎng)實(shí)踐能力、問題解決能力和創(chuàng)新能力。

3.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

教師可引入機(jī)器人教學(xué)的案例，講述機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用和創(chuàng)新，如掃地機(jī)器人，讓學(xué)生看到并感受到機(jī)器人的魅力，從而激起他們的學(xué)習(xí)興趣；還可以給學(xué)生提供實(shí)踐操作的機(jī)會，讓他們體驗(yàn)機(jī)器人的功能和樂趣，激發(fā)他們對機(jī)器人技術(shù)的興趣；鼓勵學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，組成小組共同完成機(jī)器人項(xiàng)目，通過合作學(xué)習(xí)，學(xué)生可以相互協(xié)作、交流和分享經(jīng)驗(yàn)，增加學(xué)習(xí)的樂趣和動力。此外，教師可以提供多樣化的教學(xué)資源，如視頻教學(xué)、在線編程平臺等，讓學(xué)生可以通過不同的方式學(xué)習(xí)機(jī)器人編程，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣；也可將課堂布置成一個(gè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中學(xué)習(xí)和實(shí)踐。這樣的情境創(chuàng)設(shè)可以增加學(xué)生的參與感和學(xué)習(xí)興趣。

4.鼓勵創(chuàng)新思維。

教師可以設(shè)計(jì)開放性的機(jī)器人編程任務(wù)，讓學(xué)生有自由發(fā)揮的空間，如給學(xué)生一個(gè)主題，讓他們設(shè)計(jì)和編程一個(gè)能夠完成相關(guān)任務(wù)的機(jī)器人。這樣的任務(wù)可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。在機(jī)器人教學(xué)中，教師可鼓勵學(xué)生提出問題——為什么機(jī)器人不能做某些動作或完成某些任務(wù)。通過提出問題，學(xué)生可以思考和探索機(jī)器人的限制和可能性。此外，教師還可鼓勵學(xué)生嘗試新的想法和方法，并接受失敗的可能性，通過嘗試和失敗，他們不斷改進(jìn)和調(diào)整創(chuàng)新思維。在此過程中，教師提供豐富的資源和參考案例，讓學(xué)生了解和借鑒已有的創(chuàng)新思維和解決問題的方法，從中獲得靈感和啟發(fā)。最后，教師可鼓勵學(xué)生展示和分享他們的創(chuàng)新思維和解決問題的方法，組織學(xué)生進(jìn)行討論和交流，讓他們互相學(xué)習(xí)和啟發(fā)。這樣的分享和討論可以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新思維和合作能力的提升。

例如，在《制作土壤水量檢測儀》一課的教學(xué)中，學(xué)生通過小組合作，選擇合適的傳感器和電子元件來構(gòu)建檢測系統(tǒng)，學(xué)會使用相關(guān)的軟件和工具來編寫程序和處理數(shù)據(jù)，可以從中學(xué)習(xí)到電子電路和傳感器的基本原理和應(yīng)用，從而培養(yǎng)他們的數(shù)據(jù)分析能力、實(shí)踐能力、解決問題的能力，提升他們的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維。

當(dāng)然，在小學(xué)信息科技課堂中引入機(jī)器人教學(xué)，對教師的素質(zhì)提出了新的要求。教師應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)，提升能力，可以利用互聯(lián)網(wǎng)和在線資源，積極參加機(jī)器人教育的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，研究機(jī)器人教學(xué)的最新發(fā)展和案例，提升自己的專業(yè)知識和技能，同時(shí)通過不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，提高自己的專業(yè)水平，以更好地將機(jī)器人教學(xué)應(yīng)用于課堂實(shí)踐中。

總而言之，小學(xué)信息科技課堂中機(jī)器人教學(xué)的實(shí)施是科技發(fā)展、教育改革、學(xué)科融合、興趣引導(dǎo)和未來需求等多方面因素的共同作用。通過機(jī)器人教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，從而提高科技素養(yǎng)和綜合應(yīng)用能力。當(dāng)然，課堂中的機(jī)器人教學(xué)實(shí)施方法還處于探索階段，相信今后在教育工作者們的努力下，小學(xué)機(jī)器人教育教學(xué)可以蓬勃發(fā)展。

（作者單位：福建省龍巖市實(shí)驗(yàn)小學(xué) 責(zé)任編輯：蘇少偉）

作息

本文系龍巖市教育局2022年度龍巖市教育信息技術(shù)研究課題“閩西革命老區(qū)機(jī)器人普及教育的實(shí)踐探索”（立項(xiàng)批準(zhǔn)號：巖教裝KT2201）的研究成果。

參考文獻(xiàn)

［1］茅丹.農(nóng)村小學(xué)機(jī)器人教學(xué)助力學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展［J］.小學(xué)生（中旬刊），2022（04）：89-90.

［2］吳佳玉.革故鼎新，讓新課標(biāo)在信息技術(shù)課堂精準(zhǔn)落地［J］.智力，2023（02）：159-162.

［3］吳建勛.虛擬機(jī)器人在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探究［J］.新課程，2022（32）：154-155.