小學(xué)信息科技課堂實(shí)施機(jī)器人教學(xué)的路徑研究

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》明確提出，學(xué)生應(yīng)“具有將創(chuàng)新理念融人自身學(xué)習(xí)、生活的意識(shí)；具有自主動(dòng)手解決問(wèn)題、掌握核心技術(shù)的意識(shí)”。隨著科技的不斷進(jìn)步，機(jī)器人教學(xué)逐漸成為信息科技課程的重要組成部分。機(jī)器人教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)技能的途徑，更是培養(yǎng)其邏輯思維、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神的有效方式。因此，教師應(yīng)積極探索在小學(xué)信息科技課堂中實(shí)施機(jī)器人教學(xué)的有效策略，為學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

一、小學(xué)信息科技課堂實(shí)施機(jī)器人教學(xué)的困境

(一)學(xué)生動(dòng)手能力差，編程思維難培養(yǎng)

在小學(xué)信息科技課堂中，部分學(xué)生在面對(duì)需要高度精細(xì)操作的機(jī)器人組裝與編程任務(wù)時(shí)，缺乏足夠的動(dòng)手能力，甚至疏于使用基本工具，這直接影響其在實(shí)際操作過(guò)程中的效率。動(dòng)手能力的缺失影響學(xué)生對(duì)機(jī)器人的構(gòu)造組裝，限制了學(xué)生對(duì)程序邏輯的理解，使學(xué)生難以形成編程思維。同時(shí)，學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的編程任務(wù)時(shí)，往往無(wú)法正確理解代碼背后的邏輯關(guān)系，難以形成系統(tǒng)化的思維模式，進(jìn)而影響其解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。筆者在教學(xué)指導(dǎo)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在編程時(shí)難以自主推導(dǎo)出程序框架，往往需要教師詳細(xì)的示范指導(dǎo)才能完成基本操作。這些問(wèn)題的背后，反映了學(xué)生動(dòng)手能力與編程思維能力的欠缺，難以獨(dú)立解決問(wèn)題。

(二)學(xué)生興趣持續(xù)難，學(xué)習(xí)熱情易消退

由于機(jī)器人教學(xué)本身具備一定的復(fù)雜性，學(xué)生在學(xué)習(xí)初期可能會(huì)對(duì)其產(chǎn)生濃厚的興趣，但隨著教學(xué)的深人，課程內(nèi)容的難度逐漸增加，學(xué)生的參與熱情逐漸減退。學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容的接受能力有限，當(dāng)課程逐步轉(zhuǎn)向較為枯燥的編程邏輯或系統(tǒng)操作時(shí)，原本的興趣便可能消失。對(duì)于一些學(xué)習(xí)進(jìn)度較慢或未能快速掌握基本概念的學(xué)生而言，持續(xù)的技術(shù)難題與低效的操作體驗(yàn)容易降低學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)而使其產(chǎn)生興趣波動(dòng)。學(xué)生興趣的起伏會(huì)干擾教師的教學(xué)節(jié)奏，影響課堂氛圍。與此同時(shí)，課程內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際需求之間存在脫節(jié)，學(xué)生所學(xué)內(nèi)容與其日常生活或未來(lái)發(fā)展不存在直接關(guān)系，加劇學(xué)生的學(xué)習(xí)倦怠感，難以維持高效的學(xué)習(xí)熱情。

(三)學(xué)生基礎(chǔ)能力差異大，教學(xué)進(jìn)度難統(tǒng)一

學(xué)生的認(rèn)知水平、動(dòng)手能力、邏輯思維存在差異，每名學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度與掌握速度存在顯著不同。在學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)時(shí)，學(xué)生需要同時(shí)掌握編程技能、機(jī)械組裝與調(diào)試等多項(xiàng)能力。部分學(xué)生可能對(duì)這些基礎(chǔ)概念已經(jīng)有了一定的認(rèn)知，但對(duì)機(jī)器人技術(shù)的理解與操作仍顯吃力；另一部分學(xué)生則可能對(duì)這些基礎(chǔ)概念較為陌生，甚至在進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)操作時(shí)也會(huì)遇到較大的障礙。教師很難為每名學(xué)生制訂符合其需求的個(gè)性化教學(xué)計(jì)劃，往往只能根據(jù)統(tǒng)一的進(jìn)度來(lái)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，無(wú)法有效解決學(xué)生在知識(shí)掌握上的差異，部分學(xué)生會(huì)感到比較吃力，影響了課堂學(xué)習(xí)氛圍和整體學(xué)習(xí)效果。

（四）學(xué)生缺乏探索意識(shí)，創(chuàng)新能力難激發(fā)

由于課程內(nèi)容本身較為結(jié)構(gòu)化，學(xué)生在面對(duì)技術(shù)操作時(shí)，更多依賴教師的指導(dǎo)示范，缺少自主探索的機(jī)會(huì)。在這樣的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生的思維模式局限于既定的任務(wù)目標(biāo)，習(xí)慣于按照固定流程完成操作，缺乏主動(dòng)思考其他解決方案的意識(shí)。學(xué)生探索意識(shí)的缺失，極大地限制了其學(xué)習(xí)主動(dòng)性，學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展受到制約，無(wú)法在實(shí)際操作中做到獨(dú)立思考。與此同時(shí)，學(xué)生對(duì)技術(shù)的理解往往停留在操作層面，缺少對(duì)技術(shù)本質(zhì)的深人思考；思維局限于既定框架內(nèi)，缺乏開(kāi)闊的思維視野。

二、小學(xué)信息科技課堂實(shí)施機(jī)器人教學(xué)的路徑研究

（一）動(dòng)手實(shí)踐為先，逐步培養(yǎng)編程思維

小學(xué)階段學(xué)生的思維方式仍處于發(fā)展之中，動(dòng)手實(shí)踐是培養(yǎng)學(xué)生編程思維的重要途徑。教師在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐活動(dòng)，能夠使學(xué)生在具體操作中熟悉編程的基本概念，進(jìn)而理解抽象的程序邏輯。教師在機(jī)器人教學(xué)過(guò)程中開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，可以幫助學(xué)生更好地理解如何通過(guò)編寫(xiě)代碼控制機(jī)器人，在實(shí)際操作中掌握系統(tǒng)的功能與運(yùn)作方式。

在教學(xué)“認(rèn)識(shí)開(kāi)源機(jī)器人\"相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以先讓學(xué)生組裝基礎(chǔ)模塊，帶領(lǐng)學(xué)生熟悉機(jī)器人的基本構(gòu)造，讓學(xué)生接觸到不同功能的硬件組件，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)技術(shù)的感知。接下來(lái)，教師引導(dǎo)學(xué)生完成簡(jiǎn)單的編程任務(wù)，控制機(jī)器人執(zhí)行前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等指令，使學(xué)生直觀地看到編程指令與機(jī)器人動(dòng)作之間的關(guān)系，逐步建立起對(duì)編程邏輯的初步理解。為確保學(xué)生能夠在實(shí)踐中有效掌握核心知識(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的任務(wù)，如要求學(xué)生編寫(xiě)簡(jiǎn)單的代碼來(lái)控制機(jī)器人沿特定軌跡行走，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中逐漸加深對(duì)編程語(yǔ)言的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。隨著任務(wù)難度的逐步提升，學(xué)生的編程能力也會(huì)同步提升。

（二)引入多元互動(dòng)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生參與興趣

教師在小學(xué)階段引入多元互動(dòng)能夠有效激發(fā)學(xué)生的參與興趣，使學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，在合作交流中增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解。教師在教學(xué)過(guò)程中組織多元互動(dòng)活動(dòng)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)開(kāi)放的學(xué)習(xí)平臺(tái)，使學(xué)生在參與互動(dòng)的過(guò)程中感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

在教學(xué)“機(jī)器人行走”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)多個(gè)互動(dòng)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的參與興趣，還可組織學(xué)生分組進(jìn)行競(jìng)賽，讓每組學(xué)生通過(guò)編寫(xiě)代碼控制機(jī)器人沿著指定路徑行走。在此過(guò)程中，學(xué)生需要獨(dú)立思考編程邏輯，并與小組成員討論思路。為增強(qiáng)競(jìng)賽的互動(dòng)性，教師還可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)展示，每個(gè)小組展示自己編寫(xiě)的程序和機(jī)器人行走的實(shí)際效果，其他小組則及時(shí)提供反饋與建議，使學(xué)生在合作中學(xué)會(huì)互相幫助，同時(shí)借助反饋環(huán)節(jié)提高學(xué)生的表達(dá)和反思能力。

為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的參與熱情，教師還可以適時(shí)加人趣味性任務(wù)，要求學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)控制機(jī)器人完成一系列挑戰(zhàn)，在互動(dòng)中體會(huì)控制機(jī)器人的樂(lè)趣，在與同伴的交流中得到新的啟發(fā)，進(jìn)一步加深

學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

(三)循序漸進(jìn)引導(dǎo)，穩(wěn)步提升編程能力

學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展階段決定了其對(duì)復(fù)雜知識(shí)的理解水平，因此，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步深人。教師采取循序漸進(jìn)的教學(xué)方式，能夠幫助學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，建立起整體的知識(shí)框架。在機(jī)器人教學(xué)中，提升學(xué)生編程能力不僅依賴經(jīng)驗(yàn)的積累，還需要教師的恰當(dāng)引導(dǎo)，教師應(yīng)幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)信心，為更高層次的學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

在教學(xué)“機(jī)器人循光”相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可以將教學(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(kāi)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。之后，教師再設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，要求學(xué)生操作機(jī)器人沿著光源的方向移動(dòng)，利用傳感器來(lái)判斷光的強(qiáng)度，并以此進(jìn)行編程控制。這一任務(wù)設(shè)計(jì)能夠讓學(xué)生直觀地理解傳感器的工作原理，同時(shí)掌握基本的編程命令。在學(xué)生熟練掌握基本技能后，教師逐步增加任務(wù)難度，要求學(xué)生操作機(jī)器人根據(jù)不同光線強(qiáng)度的變化做出更加復(fù)雜的反應(yīng)，進(jìn)一步提高學(xué)生的編程能力。

每次任務(wù)完成后，教師需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思討論，帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)實(shí)踐過(guò)程中遇到的問(wèn)題與解決方法。教師的引導(dǎo)能夠幫助學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中保持清晰的學(xué)習(xí)目標(biāo)，為學(xué)生指明方向，逐步提高學(xué)生編程思維的深度與廣度。隨著任務(wù)難度的增加，學(xué)生的編程能力會(huì)穩(wěn)步提升。

(四)創(chuàng)新任務(wù)驅(qū)動(dòng)，激發(fā)自主探究能力

鑒于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展階段的特點(diǎn)，教師可采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生從具體問(wèn)題出發(fā)，在實(shí)踐探索中積累經(jīng)驗(yàn)。這種方法強(qiáng)調(diào)學(xué)生在完成任務(wù)的過(guò)程中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并嘗試解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。教師在教學(xué)過(guò)程中設(shè)計(jì)具有挑戰(zhàn)性且貼近學(xué)生興趣的任務(wù)，能夠激發(fā)學(xué)生的探索精神，讓學(xué)生在實(shí)際操作中獲得成就感，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的

自主學(xué)習(xí)能力。

在教學(xué)“聲控機(jī)器人\"相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師可給學(xué)生布置任務(wù)，要求學(xué)生通過(guò)聲音操作控制機(jī)器人。在這一任務(wù)中，學(xué)生需要編寫(xiě)程序，使機(jī)器人在接收到特定音頻信號(hào)后執(zhí)行不同的動(dòng)作。教學(xué)過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考如何將聲音轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的行動(dòng)，并鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)不同的聲控模式。為增加任務(wù)難度，教師還可以要求學(xué)生將多個(gè)指令結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制，使用連續(xù)的音頻指令來(lái)控制機(jī)器人的路徑，或根據(jù)不同的音量來(lái)區(qū)分指令。

教師采取任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法，能夠幫助學(xué)生了解聲音與機(jī)器控制之間的關(guān)系，同時(shí)激發(fā)學(xué)生對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整逐步完善方案的能力。在這一過(guò)程中，學(xué)生在掌握進(jìn)階編程技巧的同時(shí)，還能學(xué)會(huì)如何分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案，并反復(fù)嘗試與調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期效果，提高編程能力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)意識(shí)。

在小學(xué)信息科技課堂中實(shí)施機(jī)器人教學(xué)時(shí)，教師采取動(dòng)手實(shí)踐、任務(wù)驅(qū)動(dòng)和多元互動(dòng)等多種教學(xué)方式，能夠有效激發(fā)學(xué)生的興趣，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)人科技世界，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。然而，教學(xué)的最終目的是幫助學(xué)生樹(shù)立自主學(xué)習(xí)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)未知領(lǐng)域的探索欲。在未來(lái)的實(shí)踐中，教師需要不斷優(yōu)化教學(xué)方法，創(chuàng)造真實(shí)且有意義的學(xué)習(xí)情境，為學(xué)生提供充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)，助力學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

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（責(zé)任編輯：趙靜璇）