夏 瑞

(天津市河西區(qū)上海道小學(xué) 天津 300204)

1 機器人課程開發(fā)背景

21世紀是一個飛速發(fā)展的時代，科技發(fā)展更是突飛猛進。如何讓孩子們更早地接觸科技知識，激發(fā)他們對科學(xué)的興趣？如何幫助他們更好地面對未來社會激烈的競爭？面對這一切，河西區(qū)上海道小學(xué)選擇了最好的科技教育工具：機器人工作室，逐步引導(dǎo)學(xué)生迎接未來的科技挑戰(zhàn)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。因此，上海道小學(xué)開展了把機器人課程引入課堂的可行性研究。在研究過程中，我們分析了在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力以及思維能力等方面的問題，同時根據(jù)我校 14年來開展機器人活動的深厚底蘊，明確了開設(shè)機器人(校本)課程的目的和意義。通過多方面的論證，認為我校是有條件、有能力讓機器人課程進入課堂的。

2 機器人課程開發(fā)基礎(chǔ)

在基礎(chǔ)教育階段，我國的學(xué)校缺少對學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力方面的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力以及思維能力的最佳時期往往被忽略了。在教育改革不斷深入的今天，單一課程體系已不能滿足教育的需求，課程設(shè)置也呈現(xiàn)出多樣化。很多學(xué)校根據(jù)學(xué)校的特色以及師資能力等開設(shè)了校本課程，對課程進行補充。

2.1 引入機器人課程的目的、意義

上海道小學(xué)的辦學(xué)理念是“求新綻活，自主發(fā)展”?；A(chǔ)教育是多維度的，除了傳授基本知識，還要教孩子學(xué)習(xí)如何感知和理解社會，如何與他人合作從而達到雙贏等。我校之所以選定智能機器人這一項目，是因為這項活動的開展有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，活動內(nèi)容本身也具有較強的趣味性，易于學(xué)生積極參與，還能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、實踐能力、臨場應(yīng)變能力和良好的心理素質(zhì)。

2.2 引入機器人課程的必要性

學(xué)校開展機器人活動，更多地是立足于全體學(xué)生都能夠參與這項活動，讓更多的學(xué)生通過活動認識機器人，培養(yǎng)他們的科學(xué)意識、合作意識。

2.2.1 培養(yǎng)學(xué)生的能力

學(xué)習(xí)機器人對學(xué)生來說是個很好的學(xué)習(xí)與鍛煉的機會，對于學(xué)生的逆向思維能力、邏輯思維能力、思維嚴密性能力以及動手動腦能力都有很大的提高，對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)有著很微妙的啟發(fā)，可以提前為學(xué)生打好思維基礎(chǔ)。

2.2.2 培養(yǎng)學(xué)生良好的心理素質(zhì)

參加機器人競賽對學(xué)生的要求是很高的。教師與學(xué)生從賽前的機器人調(diào)試開始就已經(jīng)被隔離開，直到比賽結(jié)束，學(xué)生只有自己來完成比賽。參賽選手必須具有很高的水平，在極短的時間內(nèi)完成搭建機器人、編寫程序、機器人調(diào)試。因此，在平時的學(xué)習(xí)中，教師會不斷訓(xùn)練學(xué)生的抗壓能力，培養(yǎng)其過硬的心理素質(zhì)。

2.2.3 培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

學(xué)生通過獨立思考拼裝機器人并編寫程序，對機器人進行反復(fù)調(diào)試。遇到解決不了的問題時，教師只進行點撥。在完成任務(wù)的整個過程中，學(xué)生始終都處在主動的位置，直面各類問題并不斷克服困難，最終取得成功。學(xué)生在過程中學(xué)習(xí)，既提高了分析問題解決問題的能力，又體驗到成功的喜悅。

2.2.4 培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識

學(xué)生的團隊精神是可以通過教學(xué)活動逐步培養(yǎng)的，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合作學(xué)習(xí)的機會，提高學(xué)生個體與學(xué)生群體間的交往能力，通過合理分組、正確引導(dǎo)、精心設(shè)計，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的自我意識、合作意識；使學(xué)生通過“機器人制作小組”的團隊活動，不僅提高自身的科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神，還能在尊重他人中懂得自尊，在合作交往中懂得自信，在學(xué)習(xí)機器人技術(shù)的過程中享受到團隊合作的樂趣。

2.3 引入機器人課程的相關(guān)工作

2.3.1 師資情況

我校從事機器人教學(xué)的教師在機器人軟、硬中方面都具有較強的業(yè)務(wù)能力，同時注重學(xué)生能力的培養(yǎng)。如在 2006年 7月的全國機器人比賽中，裁判組對基本技能項目比賽的任務(wù)進行了變更，把黑線變成了白線，這給部分學(xué)生完成任務(wù)帶來了困難。而由于我校教師平時注意培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，結(jié)果在這一屆全國比賽中脫穎而出，取得銀牌的好成績。由于所輔導(dǎo)的學(xué)生競賽成績突出，有兩位教師多次獲得天津市及全國優(yōu)秀機器人教練員稱號。

2.3.2 學(xué)生情況

我校自 1999年 8月開始開展機器人項目，每年有一千多名學(xué)生參加機器人課程學(xué)習(xí)，使“機器人”項目成為我校的一個亮點。為了給學(xué)生一個良好的學(xué)習(xí)、活動環(huán)境，我校在 2004年成立了天津市第一個機器人工作室——上海道小學(xué)小海帆機器人工作室。每年，天津市青少年機器人競賽中我校獲得一等獎人數(shù)居全市前列。在全國、世界青少年機器人競賽中多次獲得冠軍，有多名學(xué)生次獲得天津市、全國科技創(chuàng)新獎。

2.3.3 學(xué)生家長的大力支持

我校大部分學(xué)生家長受過高等教育，對學(xué)校開展這項活動的目的、意義都很了解，非常支持孩子們參加活動。對學(xué)生在參加活動中遇到的困難都能給予積極的幫助。

2.3.4 學(xué)校的實力

學(xué)校每年都下?lián)芤欢ǖ馁Y金，支持機器人工作室的活動。如：機器人專用教室布置、購買機器人零件和配件、比賽專用場地、外出比賽經(jīng)費等等。

3 研究過程

3.1 成立“做中學(xué)”工作室

許多原理單純從理論上講，學(xué)生是很不容易領(lǐng)悟的，通過動手做，搭建簡單的機械模型，學(xué)生就能很容易體會機械結(jié)構(gòu)及運動原理，了解結(jié)構(gòu)的奧妙，享受模型機械化的樂趣?！白鲋袑W(xué)”工作室符合目前教育部提出的“動手做”理念，并使用合適的教育工具，實現(xiàn)了設(shè)計與技術(shù)的綜合能力培養(yǎng)。

3.2 構(gòu)建機器人校本課程

3.2.1 編寫校本課程教材

本教材的編寫旨在幫助孩子們通過親手操作，掌握簡單機械及動力機械的原理。此教材分為循序漸進的 6個單元：結(jié)構(gòu)和力、杠桿、輪和軸、齒輪、傳動帶、其他機械。

3.2.2 校本課程評價的設(shè)定

①科學(xué)性原則，對課程的評價要運用科學(xué)的評價方法，提高評價的效度和信度。②可操作性原則，評價方法要簡單可行，操作性強。③素質(zhì)培養(yǎng)的原則，對課程的評價要注重考查提高學(xué)生各方面的素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。④參與性原則，對學(xué)生的評價注重校本課程的參與情況，作為學(xué)生學(xué)分考核的依據(jù)。⑤全面性原則，對教師的評價既要考慮到教師課程目標的實施情況，學(xué)生能力的提高情況，又要考慮到教材的編寫質(zhì)量。

3.2.3 未來的講授效果及預(yù)期

針對學(xué)生年齡特點，我們采用最佳的教學(xué)方法，珍惜孩子們的好奇心和創(chuàng)造欲望，以解決問題為基礎(chǔ)，讓他們在設(shè)計和搭建機械、能源和機器人模型的過程中學(xué)習(xí)物理、數(shù)學(xué)、電子、傳感器等多學(xué)科科技知識，鍛煉交流和團體合作技巧，培養(yǎng)他們解決問題的能力。

4 成果展示

機器人課程為我們提供了一個教育創(chuàng)新的平臺，開發(fā)機器人文化的教育功能和發(fā)掘機器人的教育價值，對推進教育創(chuàng)新，促進教育改革和教育現(xiàn)代化，提高學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力，具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。也正因為如此，當(dāng)前機器人教育已經(jīng)走進中小學(xué)課堂。

4.1 機器人課程使學(xué)習(xí)成為學(xué)生喜愛的一門課程

能夠挑戰(zhàn)個人能力極限是激動人心、充滿樂趣的。在這一過程中，學(xué)生會獲得豐富的經(jīng)驗，學(xué)到新的知識。機器人教育正是以其充滿趣味性、挑戰(zhàn)性、團隊合作性的獨特的魅力吸引著眾多學(xué)生積極參與。

4.2 機器人課程創(chuàng)造出最佳的學(xué)習(xí)方式——“做中學(xué)”

我們都知道，獲取知識的最佳途徑是讓學(xué)生置身于充滿趣味性、刺激性、挑戰(zhàn)性的活動中，主動去探究知識的奧秘。學(xué)生積極制作機器人的過程，也是知識在他們腦中建構(gòu)的過程。在機器人教學(xué)中，教師設(shè)計的每一個主題任務(wù)不僅僅是有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學(xué)生可以用不同的方法設(shè)計不同的機器人來達到同一個目標。在這種創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對學(xué)到的知識也會有更深刻的認識，這就是“做中學(xué)”。

4.3 機器人課程將成為教育創(chuàng)新的載體

機器人課程是學(xué)生親自動手參與的創(chuàng)造實踐活動，面對的是現(xiàn)實生活中的實際問題，不再是教師預(yù)先假設(shè)的情景，在這種環(huán)境中能夠最大限度激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造沖動。同時，機器人教學(xué)是一個團隊協(xié)作的過程，學(xué)生通過協(xié)作促進彼此的進步，在互相討論中探究問題解決方法。在這個過程中，學(xué)生從心理和精神上經(jīng)歷了科學(xué)研究的歷程。也正是基于此，機器人教學(xué)必將成為教育創(chuàng)新的載體。

5 結(jié) 語

總之，機器人進入課堂，會給教育創(chuàng)新帶來新的活力和新的天地。機器人課程會為學(xué)生創(chuàng)造一個能夠充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力的空間，讓學(xué)生自己去計劃未來、去選擇、去競爭、去鍛煉、去體驗、去創(chuàng)造、去完成他們的夢想。機器人課程的不斷發(fā)展對教育觀念的轉(zhuǎn)變，對推進教育創(chuàng)新，對培育創(chuàng)新文化社會都將產(chǎn)生積極的促進意義。