付麗霞+楊海茹+羅志國

[摘要]

讓機器人教育走進學校，并將其融入課堂是促進機器人教學的有效途徑之一。研究分析了當前我國小學機器人教學的現狀，以及建設小學機器人教學微課資源的必要性和可行性。文章通過對小學機器人微課制作的探索，以具體案例的形式闡述了小學機器人微課制作的設計原則、開發(fā)步驟、教學設計以及相關注意事項，研究旨在使機器人教育更好地深入小學課堂之中，以期利用小學機器人微課來改善機器人教學的現狀。

[關鍵詞]小學;機器人;微課;策略

[中圖分類號]G642.0[文獻標識碼]A[文章編號]1005-4634（2015）02-0119-06

0引言

縱觀我國機器人教育的發(fā)展，機器人競賽無疑推動了機器人教育的發(fā)展熱潮?！叭欢?，機器人教育興盛發(fā)展的同時，機器人教學的狀況卻明顯滯后。目前，只有極少數地區(qū)和學校將機器人教學納入正規(guī)的課堂教學?！盵1]讓機器人教育走進學校，并將其融入課堂無疑是促進機器人教學的有效途徑之一。同時，現代社會中由于信息技術飛速發(fā)展，互聯網和電腦日益普遍，“微課以其時間短、授課形式豐富、 跨越領域廣而成為現代社會尤其是網絡社會中普遍受歡迎的教學手段”[2]。通過研究分析當前我國小學機器人教學的現狀，并在此基礎上探究制約小學機器人深入課堂的深層原因，提出新發(fā)展時期建設小學機器人教學微課資源的必要性和可行性。

1小學機器人教學的現狀

教育機器人作為教學內容進入中小學，無論國內還是國外，目前都處于起步階段[3]。尚缺乏系統(tǒng)的理論指導，也無可借鑒的成功經驗。通過查閱機器人教學的相關文獻，研究得出：目前，機器人教學在我國難以深入課堂，主要受制于以下幾點原因。

1.1師資匱乏

“首先是師資的問題?！盵4]師資隊伍是教學發(fā)展的核心動力，也是提高教學質量的關鍵。以“創(chuàng)新教育”為載體的機器人教學，無論其內容還是形式，都突出一個“新”字，這對教師是一個很大的挑戰(zhàn)。從各地情況來看，當前我國小學機器人教學的教師主要是由信息技術課程教師或綜合實踐課程教師擔任，他們有的是通過培訓，有的是向有經驗的教師學習，也有教師是在教學中邊學邊教，等等，從事小學機器人教學的專職教師、優(yōu)秀教師少之又少。

1.2設施設備標準不一

現在市場上已有的教育機器人產品可以說是種類繁多，主要有樂高、中鳴、智慧天下等一些品牌，然而每種品牌又包含各種型號。“據不完全統(tǒng)計， 目前國內的教育機器人產品近20余種。”[3]但由于生產機器人的廠家自成體系，沒有達成統(tǒng)一的標準， 致使生產的產品差異性大、互不兼容， 這在很大程度上制約著機器人教育產業(yè)化的進程。

1.3資金短缺

“機器人需要高額的資金投入，致使一些經濟條件較差的學校對機器人教學望而卻步?！盵5]因此，要想更好地開展小學機器人教育的活動，必要的資金支持是其得以繼續(xù)的物質保障。

1.4基于教育視角的研究很不夠

張國民等認為“要想充分發(fā)揮機器人這個優(yōu)秀平臺的價值，就要對機器人教學的定位、尤其是機器人教學的各個要素進行分析。但從教育研究的現狀分析可知，基于教育視角的研究還不夠”[5]。這就需要教育工作者更深入地看待機器人在小學教育中潛在的教育價值。

1.5重比賽、輕教學

葛文雙等認為“人們對機器人比賽關注太多， 忽略機器人教學”[6]，每個人似乎都在關注比賽的贏家是何人，很少有人考慮到機器人教學本身給小學生所帶來的教育影響。這種重比賽、輕教學的心理，也是機器人教學在國內難以深入小學課堂的原因之一。

2建設小學機器人教學微課資源的必要性和可行性

“微課”作為一種全新的教學資源類型表現形式，具有傳統(tǒng)課程資源所不能代替的優(yōu)勢和特點。將微課應用到機器人教學中也將具有傳統(tǒng)資源不可替代的作用和優(yōu)勢。在一定程度上，微課能夠有效改善小學機器人教學現狀，對學生的學習、教師的教學實踐以及教師自身的專業(yè)化發(fā)展都具有非常重大的現實意義。與此同時，在經濟全球化和技術不斷變革的時代，學習也在發(fā)生著翻天覆地的變化。最直接且顯性的體現是學習資源需求的轉變和學習者學習方式的改變，“‘開放、多元、自主無疑是體現當前智慧教育學習文化的重要內容之一”[7]。因此，在新的發(fā)展時期，建設小學機器人教學微課資源是可行的、也是非常有必要的，具體分析如下。

2.1時間短，內容少

一節(jié)微課時間不超過10分鐘，內容只包含一個知識點或一個教學環(huán)節(jié)，對于教師而言，一節(jié)微課就可以很好地解決一個教學重點或是疑難點，減輕教師的教學負擔;對于學生而言，微課符合學生學習注意力集中時間短的規(guī)律，學生可以在短時間內獲得有效的學習。

2.2資源形式多樣

學生在機器人學習過程中，可以按照自身需求和興趣靈活選擇，有助于學生進行個性化學習。

2.3指向明確

一節(jié)微課只說明一個主題，有助于學生在機器人學習過程中明確學習目標。

2.4應用情景化

微課基于一定的真實情景，從學生的實際經驗出發(fā)，符合學生認知基礎和認知規(guī)律。

2.5使用方便

微課以視頻為載體，隨點隨開，隨點隨停，可重復多次觀看。

2.6制作方便

微課制作注重的是設計而不是技術，每位教師都可以成為微課的研發(fā)者。

3微課的設計原則和制作步驟

3.1微課設計原則

1） 微小性。微課最顯著的特點是時間短、內容少。因此，在選擇教學內容的時候，應選擇“在10分鐘以內，有明確的教學目標，內容短小，能夠集中說明一個問題的內容”[8]。它可以是教學中一個具體的教學重點、教學難點、教學疑點或是易錯點、常見考點，也可以是一個教學實驗活動等。

2） 獨立性。在微課制作中，要求在有限的時間內，完成特定知識的傳遞，那么所選的教學內容針對性要強，并且可以展現出獨立解決一個教學問題的過程。

3） 完整性。微課雖然呈現時間短、內容少，但是一節(jié)微課所呈現的內容需保證相對完整，即微課的內容必須是一個完整的知識點。同時，這也保證了學生所學知識的完整性。

4） 趣味性。“任何教學都要提高趣味性?！盵9]微課作為學習者進行自主性、個性化學習的一種學習工具，學習內容是否新穎有趣關系其是否能夠成為有效的學習工具。趣味性的教學可提高學生學習的興趣，激發(fā)學生學習動機，最終對教學效果的提高有所影響。

5） 實用性。微課簡單易用，用黎加厚老師的話說就是“一個是學生喜歡微課程，第二個是學生能看懂”[10]。微課的實用性和微課本身所具有的魅力是息息相關的，教師應充分發(fā)揮微課在教學中的功能，使學生學有所成。

3.2微課制作步驟

1） 選題。微課制作第一步，就是要確定所要講述的教學內容。所選內容可以是教學中一個具體的教學重點、教學難點、教學疑點或是易錯點、常見考點，也可以是一個教學實驗活動等。

2） 設計。根據所選教學內容，撰寫教學設計方案。如何教授知識、技能、態(tài)度等不同教學內容？如何呈現教學內容才能確保學習者掌握目標？如何使教學富有意義？體現在教學設計的策略上。程嵐等認為“微課的教學設計關系其是否能成為學生學習的有效手段”[2]。設計教學設計方案時，要注意以下幾點。

知識點來源：為了讓學習者進行有針對性、有目的性的學習，在撰寫教案時，要確保知識點的來源準確無誤。

基礎知識：基礎知識是學習者在學習新課前必須掌握的知識，在教案撰寫時，闡明基礎知識，可以確保學習者進行有效的學習。

適用對象：時刻謹記微課的用戶是學生。教學設計是否成功的衡量標準就是所涉及的學習者水平是否達到。因此，了解學習者的相關特征，是教學設計過程中的一個重要因素。

3） 制作。根據選題內容以及教學設計思路，運用圖形、圖像、聲音、視頻、動畫等多媒體元素，將其更好地融入相應的“微視頻”制作中。最終作品不僅要具有實用價值，也要具有一定地審美價值。

4智能路燈微課的教學設計

筆者以智能路燈微課為例，依據學習者特征分析、具體的教學目標和涉及的教學內容，制定智能路燈教學設計方案（見表1、表2）。

3.結尾

（20秒） 制作團隊介紹20秒

教學反思

（自我評價）通過按照引入問題、分析問題、預設方案、實施方案、效果檢測、評價反思的順序對本課的講解，可以讓學生掌握解決問題的一般流程，培養(yǎng)學生的實踐能力;讓學生去思考聲控智能路燈的設計，可以激發(fā)學生的創(chuàng)新激情，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識;通過案例式教學充分地實現了物理、信息技術和生活實際的有效整合，可以培養(yǎng)學生的綜合能力。

附注 錄制日期：2013年12月27日上午 錄制時間：8分鐘

5智能路燈微課的開發(fā)步驟

5.1選題

本課選自四川省南充市第十中學校本課程小學四年級《信息技術與機器人》教材中的一個實驗活動課，講解時間和操作演示時間總共不超過8分鐘。

5.2撰寫教學設計方案

依據學習者特征分析、具體的教學目標和涉及的教學內容，制定本課設計思路：首先通過生活實例創(chuàng)設情景，以低碳生活、節(jié)約用電為話題引出問題;其次通過使用亮度傳感器、循環(huán)和條件嵌套等知識來解決問題，生成預設方案;再通過演示電路搭建、程序編寫來實施方案，并進行效果檢測;最后總結教學主要內容，并讓學生去思考聲控智能路燈的設計，以達到鞏固升華教學內容的目的。

5.3制作課件

張曉君等認為在微課的制作中“要重視PPT的設計制作，圖文并茂、直觀生動是 PPT 制作的最基本要求”[11]。在制作智能路燈課件的過程中，筆者依據教學對象的年齡特征以及教學內容的性質，以藍色作為主色調，同時以橙色、綠色、紅色作為輔助色。色彩組合對比強烈，醒目突出。

5.4教學實施與錄制

在本課中，教學的實施與錄制分為主要的知識點講解和具體的操作演示兩部分。操作演示部分又分為編程演示（通過錄制屏幕來實現）和實地操作（通過錄像機錄制來實現）。因此，在本課微視頻中有三種類型的視頻片段。錄制結束，按照教學流程將這三種類型的視頻片段糅合在一起，形成完整的教學過程。為了便于視頻后期編輯，在錄制本課視頻的過程中，將視頻、音頻片段化，即一次性只錄制一個完整的教學片段，并采用視頻、音頻分離法，先錄制講解視頻畫面，再根據畫面錄制配音。

1） 錄制知識點講解。在本課中，主要知識點是通過課件進行講解。因此，這一視頻片段是通過錄制PPT課件來完成。用于微課錄制的錄屏軟件很多，在這里詳細介紹并推薦Teach Smith Camtasia Studio 8軟件，“這是一款錄編一體的視頻處理軟件，使用簡單、方便操作，是微課錄制較好的一種”[12]。

錄制流程：首先打開Teach Smith Camtasia Studio 8軟件，點擊“錄制屏幕”按鈕進入屏幕錄制界面。在彈出的界面進行錄制設置，在選擇區(qū)（Select area）選擇“全屏（Full screen）”設置屏幕大小，在“錄制輸入（Recorded inputs）”中關閉攝像頭（Webcam off）和聲音輸入按鈕（Audio on）。完成設置后， 點擊“rec”錄制按鈕，當出現倒數數字3、 2、 1后便可以錄制了。按照正常教學速度播放課件，課件播放結束后，快速按下快捷鍵 “F10” 結束錄制。在彈出的界面可以預覽剛才錄制好的視頻，最后點擊 “Save”按鈕保存文件。

2） 錄制編程演示。按照錄制知識點講解的方法錄制編程演示。但同錄制知識點講解不同的是錄制界面是XLAB圖形化編程平臺。

3） 錄制實地操作。在錄制實地操作時，最好選擇在光線較好的環(huán)境下錄制，同時要避免環(huán)境中出現引起學習者注意力的無關因素。另外選用專業(yè)錄像機以確保視頻畫面質量。

4） 錄制配音。完成視頻錄制以后，根據視頻畫面錄制配音。在這里詳細介紹并推薦Gold Wave軟件，“Gold Wave是一個功能強大的數字音樂編輯器，是一個集聲音編輯、播放、錄制和轉換的音頻工具，它還可以對音頻內容進行轉換格式等處理”[13]。它體積小巧界面簡單而功能強大，可以打開的音頻文件相當多。

為了便于后期編輯，在為本課錄制配音的時候，錄制每個畫面相應的講解并將其作為一個錄音文件。微課“時間短、內容小”的特點非常適合這一方法。

5.5視頻后期編輯

完成視頻錄制和配音錄制以后，就可進行視頻的后期編輯了。本課用到的視頻編輯軟件是Teach Smith Camtasia Studio 8，它具有以往所有視頻編輯軟件所不具備的功能。

1） 聲畫同步。導入錄制好的所有視頻片段和錄音文件，這時導入的文件自動根據不同的分類出現在“剪輯箱（Clip Bin）”里并以圖像的形式顯示。為了便于編輯，對各個時間軌道進行重命名，如：①“視頻”、②“錄音”。最后按照教學流程將文件添加到時間軸上，并對視頻、音頻文件進行剪輯處理，將多余的部分剪切掉，對不滿意的部分進行重復錄制。最終使視頻到達畫面流暢、聲畫同步的效果。

2） 畫面切換。要使視頻畫面流暢、視覺精美，單純的剪輯處理是不夠的。打開“過渡（Transitions）”效果面板，選擇合適的切換效果，并將其拖到視頻中，就可以為畫面添加切換效果了。在該軟件中，畫面的切換效果可以放在一個畫面的開頭或是結尾，也可以放在兩個畫面之間，伸縮過渡條的長度，可以調整由畫面切換的速率。

3） 注釋、線條。在視頻中需要特別注意的地方加入符號圖形標注以及帶顏色的線條，可以給學生提供提示性的信息。打開“標注（Callouts）”效果面板，點擊“添加標注”，在“形狀”對話框可選擇添加帶文本的形狀（Shapes with Text）、形狀（Shapes）、運動草圖（Sketch Motion）或是特效（Special），最后設置不同的選擇對象的參數值。

4） 變焦、搖攝設置。在視頻錄制的過程中，往往會選擇全屏錄制。這樣做一方面可以全面地展示教學內容，另一方面也可以更好地適合學習者的視覺心理。但對于關鍵操作的演示部分，如果可以進行局部放大錄制，就可以讓學習者一目了然。例如，本課在編程過程中，有些關鍵操作是在XLAB圖形化編程平臺界面的局部畫面演示，而大部分處于空白畫面，采用全屏的話不便于學習者觀看。Teach Smith Camtasia Studio 8軟件的“變焦、搖攝（Zoom and Pan）”功能就可以實現這一效果。這一步驟的關鍵是調整變焦軸。首先調整變焦軸在“視頻”時間軸上的位置，可以確定需要突出顯示的畫面;其次伸縮變焦軸的長度，可以調整由全屏到局部的切換速率;最后在“變焦屬性面板”中，拖動矩形選框的位置和大小，可以選定需要演示的局部畫面及其大小。

5）片頭、片尾。制作精良、引人入勝的片頭片尾，是視頻的有機組成部分。在視頻中，切合主題的片頭片尾可以起到深化主題、吸引觀眾的作用。

6小學機器人微課制作的注意事項

6.1充分體現“做中學”的設計理念

由于小學生學習本身具有的特點是從具體的經驗入手，學生是直接參與者，因此，小學機器人教學十分強調“做中學”，制作小學機器人微課也要充分體現“做中學”的設計理念，為學生創(chuàng)設自主發(fā)揮的空間。

6.2畫面簡潔明了

“有效組織信息資源，提供適度的信息量，在解決教學重點、難點擴大視野的同時，能讓教師自主地教學、讓學生在教師的指導下自主地對信息進行加工?！盵14]要做到這一點，文字信息應盡量少，一般的敘述性文字不必一一呈現在畫面中，學生對所呈現信息可一目了然。尤其是對小學生來說，畫面的簡潔明了更顯必要。

6.3畫面布局

優(yōu)質的微課應是教學內容與審美形式的統(tǒng)一。畫面展示的對象結構對稱，符合小學生的視覺心理。同時，畫面的布局要突出重點，同一畫面對象不宜過多，盡量避免或減少可能引起學生注意力不集中的無關信息。

6.4表述無誤

科學性和準確性原則無疑是教學評價的重要指標之一。因此，視頻中出現的文字、符號、公式、圖表及概念、規(guī)律等的表述，都要力求準確無誤，語音配音更應如此。

6.5細節(jié)

錄制視頻時，要防止攝像機的抖動;錄屏時，與教學內容無關的圖標、背景等都要盡量避免出現，以免影響小學生的學習效果。

7結束語

如果說學校是進行小學機器人教學的實施基地，那么微課將成為推廣和普及優(yōu)質教學資源的媒介。在小學機器人教育可持續(xù)發(fā)展的道路上，教師應分一些精力去研究如何利用機器人進行合理教學的教學方法，思考如何打造創(chuàng)造性課堂，并借助有效的手段實時推廣和普及最新的研究成果。只有這樣，小學機器人教育才能真正深入小學課堂，促進小學教育的現代化和信息化。

參考文獻

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Tentative strategy exploration of making micro course

of robot education in primary school

FU Li-xia1，YANG Hai-ru1，LUO Zhi-guo2

（1.School of Educational，West Normal University，Nanchong，Sichuan637000，China;

2.NO.10 Middle School，Nanchong，Sichuan637000，China）

AbstractOne of the most effective ways to improve the teaching of the robot is making it into school，and blending it in the classroom.The authors studied and analyzed the current situation of primary school teaching robot in our country，explored robot micro course in primary school，discussed design principles，development steps，teaching design and matters needing attention in the form of specific case，aimed at making robot education into primary school lesson and improving the current education situation of robot，and prospected the application of micro course on robot education in primary school in the end.

Key wordsrobot education;primary school;micro course;strategy