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摘 要 以構(gòu)建簡易機(jī)器人校本課程的宏觀目標(biāo)為宗旨,從教學(xué)環(huán)境建設(shè)、教學(xué)器材準(zhǔn)備等硬件方面,到校本教材的編寫、校本課程的教學(xué)方法以及評價方法等軟件方面進(jìn)行了深入思考與探究,旨在為普及機(jī)器人教育提供借鑒。
關(guān)鍵詞 簡易機(jī)器人;校本課程;校本教材
中圖分類號:G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1671-489X(2015)23-0058-02
簡易機(jī)器人課程是中學(xué)技術(shù)課程與綜合實踐課程有效結(jié)合的良好載體。機(jī)器人教育作為基礎(chǔ)教育中的一個創(chuàng)新教育平臺,在發(fā)展過程中一些不成熟的表現(xiàn)、諸多方面的制約也越發(fā)明顯。比如,商業(yè)性比賽對機(jī)器人比賽的滲透,使得機(jī)器人教育產(chǎn)生了過多功利化。在中小學(xué),機(jī)器人教育大多都是以比賽的形式進(jìn)行,在課程內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方法的選擇、教學(xué)評價的實施等方面極少有可參考和借鑒的資料,整個教學(xué)活動缺乏教學(xué)研究設(shè)計,隨意性較強(qiáng)。由于機(jī)器人課程缺乏科學(xué)的規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計,機(jī)器人教育的受重視程度也大打折扣,并隨之引起一系列比如資金、設(shè)備、人員配備、資料書籍等方面的短缺。目前,中小學(xué)參與機(jī)器人學(xué)習(xí)的人員只是部分的機(jī)器人愛好者,無法實現(xiàn)大范圍的普及機(jī)器人教育。因此,構(gòu)建適合全體學(xué)生的簡易機(jī)器人校本課程迫在眉睫。要在關(guān)注全體學(xué)生發(fā)展的同時根據(jù)學(xué)生的興趣、生活經(jīng)歷、文化背景等鼓勵多樣性和選擇性,滿足不同學(xué)生的不同需求,促進(jìn)個性發(fā)展,使機(jī)器人教育向著更為健康、正確的方向發(fā)展。
1 構(gòu)建簡易機(jī)器人校本課程的宏觀目標(biāo)
校本課程(school-based-curriculum)是以學(xué)校為本位、由學(xué)校自己確定的課程,是學(xué)校為了解決學(xué)校與學(xué)生在發(fā)展中面臨的各種問題,通過學(xué)校內(nèi)的教師共同探索開發(fā)的適合本校自身發(fā)展的課程。結(jié)合國家教材指導(dǎo)計劃及本校師生資源的校本課程的有效開發(fā)和利用,不僅能帶來更為靈活的教學(xué)活動、更為有效的師生互動,更能充分調(diào)動本校師生的教與學(xué)的積極性,真正實現(xiàn)課程的價值內(nèi)涵,真正使通用技術(shù)教學(xué)邁向新課程導(dǎo)向的“培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)和創(chuàng)新設(shè)計精神”。
面向全體學(xué)生 創(chuàng)新興趣小組、課外活動等形式難免局限于小部分人的活動,雖然這對于特長教育有著不可否認(rèn)的作用,但是小組活動的系統(tǒng)性、普及性和公平性都得不到保證。對于簡易機(jī)器人教育這個新鮮事物,小組活動的引導(dǎo)作用是非常重要的,但是如果不向?qū)W科課程發(fā)展,其教育理論、教育方法的成熟是緩慢的[1]。將簡易機(jī)器人制作作為通用技術(shù)課程的選修課程面向全體學(xué)生開設(shè),旨在通過課程補充學(xué)生的課外知識、培養(yǎng)實踐能力、激發(fā)創(chuàng)新意識。
向課堂化教育發(fā)展 隨著下一步新課程改革的實施,機(jī)器人教育將受到越來越多的重視,高中、初中、乃至小學(xué)開設(shè)機(jī)器人課程將成為必然。構(gòu)建簡易機(jī)器人校本課程的最終目標(biāo)是面向全體高中學(xué)生教授一門課程,實現(xiàn)學(xué)習(xí)中知識技能的形成、思想方法的掌握以及人文素養(yǎng)的領(lǐng)悟三者之間的統(tǒng)一。既要讓學(xué)生了解單片機(jī)、傳感器、電動機(jī)等方面的基礎(chǔ)知識,了解機(jī)器人的基本工作方式,破除對機(jī)器人的神秘感,也要讓學(xué)生通過協(xié)作,參與到機(jī)器人的組裝、編程、調(diào)試中,通過討論交流、優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)、根據(jù)問題做出分析與評論,培養(yǎng)其創(chuàng)新、動手與研究能力,更要通過課程的學(xué)習(xí),體驗對科學(xué)與技術(shù)的探究,激發(fā)學(xué)生的求新欲望,努力使自己成為發(fā)現(xiàn)問題、探究問題的主體,體驗技術(shù)的同時,提高自己的理論應(yīng)用與實踐的能力。
2 構(gòu)建簡易機(jī)器人校本課程的硬件準(zhǔn)備
高中階段的簡易機(jī)器人教學(xué)是綜合物理、數(shù)學(xué)、機(jī)械、電子、能源等多個學(xué)科領(lǐng)域的知識,集計算機(jī)、傳感器、控制、程序于一身的技術(shù)知識,它要求學(xué)生在簡易機(jī)器人課程的教學(xué)過程中能夠通過自主體驗,培養(yǎng)學(xué)生的動手創(chuàng)新能力以及綜合實踐能力?;谶@一目標(biāo),簡易機(jī)器人教學(xué)實踐室的建設(shè)就要能夠滿足學(xué)科教學(xué)、創(chuàng)新體驗、素質(zhì)拓展等多個教學(xué)活動要求。
教學(xué)環(huán)境建設(shè) 在簡易機(jī)器人教學(xué)環(huán)境建設(shè)方面主要需要考慮實踐室建設(shè)要素和實踐室建設(shè)功能兩個方面。在建設(shè)要素方面除了有傳統(tǒng)實踐室都具有的設(shè)備,如桌椅、設(shè)備櫥柜、實驗器材、電教設(shè)施、水電安全防護(hù)設(shè)施之外,還要有機(jī)器人教學(xué)所專有的競技場地。在功能方面我們要實現(xiàn)教師演示教學(xué)、學(xué)生操作實踐、驗證性實驗和探索性實驗等,要讓學(xué)生在這樣一個學(xué)習(xí)環(huán)境中激發(fā)機(jī)器人的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的探索欲望。
合理規(guī)劃機(jī)器人實踐室,在機(jī)器人課程建設(shè)當(dāng)中也是相當(dāng)重要的一部分。對于一個完整的機(jī)器人實踐室,可以將其劃分為四個區(qū),即教學(xué)區(qū)、探索區(qū)、展示區(qū)以及儲藏區(qū):教學(xué)區(qū)主要包括教師的電教設(shè)備、學(xué)生的小組學(xué)習(xí)桌椅以及電腦等,主要實現(xiàn)理論教學(xué)、教具展示、學(xué)生搭建、編程調(diào)試等功能;探索區(qū)主要是機(jī)器人的競技工作臺、虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng)等,用來實現(xiàn)學(xué)生搭建的機(jī)器人產(chǎn)品的調(diào)試、競賽等活動;展示區(qū)一般放置在實踐室四周,用來展示機(jī)器人模型、介紹機(jī)器人相關(guān)知識等;儲藏區(qū)主要是用來存放機(jī)器人相關(guān)的配套器材資料等。
教學(xué)一般按照2~3人一組,有指定的一張工作臺和一臺計算機(jī),共同完成簡易機(jī)器人的搭建、編程、調(diào)試、創(chuàng)新等工作,以實現(xiàn)教學(xué)過程良好有序地進(jìn)行。
教學(xué)器材準(zhǔn)備 機(jī)器人設(shè)備的選取是機(jī)器人硬件建設(shè)當(dāng)中最重要也是最困難的一步。受機(jī)器人競賽的影響,目前,我國生產(chǎn)和銷售機(jī)器人產(chǎn)品的廠家不少于20家,每種品牌各有優(yōu)劣,根據(jù)我們的教學(xué)要求,在選擇機(jī)器人器材的時候需要考慮以下因素。
首先是耐用性強(qiáng)。由于是面向全體學(xué)生進(jìn)行的課堂化教學(xué),器材在使用過程中要經(jīng)常經(jīng)受多次的拆裝,對其耐用性和強(qiáng)度有較高的要求,比如電池要能夠經(jīng)受得住至少100次的充放電以及深度充放電等,在調(diào)試測試過程中要能夠承受一定速度的撞擊。
其次是成本低。需要為參加課程的學(xué)生準(zhǔn)備足夠多的機(jī)器人套件以及備用套件,所以理想的價格目前為每套不超過5000元。
再次是可擴(kuò)展,機(jī)器人設(shè)備要能夠根據(jù)科技發(fā)展、學(xué)情、課程安排具有較好的擴(kuò)展性,比如要能夠增加各種感應(yīng)模塊,各品牌之間要具有一定的兼容性,在控制方面現(xiàn)在使用的是遙控驅(qū)動,以后要能夠擴(kuò)展為藍(lán)牙或WiFi控制。endprint
最后也是很重要的一點是要安全,這就要求機(jī)器人套件必須是安全可靠的,學(xué)生在使用過程不會對身體造成一定的傷害,一些光照對眼睛必須是無害的。
3 簡易機(jī)器人校本課程的軟件建設(shè)
簡易機(jī)器人校本課程的軟件建設(shè)主要包括整合相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)素材、開發(fā)適合本校學(xué)情的學(xué)習(xí)教材,確定合適的教學(xué)方法以及學(xué)生評價方法。
校本教材的編寫 根據(jù)課程開設(shè)的宏觀目標(biāo),校本學(xué)習(xí)材料的編寫首先要突出課程開設(shè)的宏觀目標(biāo),即注重學(xué)生創(chuàng)新實踐、動手操作等綜合能力的培養(yǎng),同時要立足于學(xué)生的需求,選擇簡單并具有可操作性的知識技能,明確對學(xué)科知識和技能目標(biāo)的定位,以保證學(xué)生知識與技能的平衡,在教材的設(shè)計過程中還應(yīng)注重情感態(tài)度的培養(yǎng)。聯(lián)合國教科文組織曾指出,學(xué)習(xí)即學(xué)會求知、學(xué)會做事、學(xué)會共處、學(xué)會做人。因此,傳統(tǒng)的知識傳授型教學(xué)已經(jīng)不適用于當(dāng)前的信息化社會環(huán)境,而應(yīng)更注重學(xué)生在獲得知識的同時分析問題、解決問題的能力是否有提高。簡易機(jī)器人校本教材的編寫要充分考慮讓學(xué)生在動手操作的過程中、在小組合作的過程中培養(yǎng)自己的規(guī)劃能力、邏輯思維能力、對技術(shù)的情感等科學(xué)素養(yǎng)。
教學(xué)方法實施建議 以技能習(xí)得和情感培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)多以項目、活動、任務(wù)等形式展開。簡易機(jī)器人課程中的項目教學(xué)通過將一個相對獨立的項目交給學(xué)生小組自己處理,創(chuàng)造一個學(xué)生主動參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型課堂。孩子對玩具的喜愛是一種天性,高中生也不例外,機(jī)器人作為一個具有初步智能的高級玩具,可以較高程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)動機(jī),因此采用一種“玩中做、做中學(xué)”的教學(xué)方法,寓教于樂,讓學(xué)生在游戲的過程中體驗成功。
學(xué)生評價 靈活的教學(xué)方法將學(xué)生也帶入了一個開放的探索空間,隨之帶來的是學(xué)習(xí)狀況跟蹤與學(xué)習(xí)效果的評判問題。對學(xué)生的評價,建議采用過程性評價的方法,結(jié)合多方面表現(xiàn)綜合評價學(xué)生,可以采用學(xué)習(xí)檔案袋的方式記錄學(xué)生的整個課程學(xué)習(xí)過程。為了使過程評價更具有可操作性,對學(xué)生的活動表現(xiàn),學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)結(jié)果制定評價量規(guī),通過自我評價、小組評價、教師評價等多個角度對學(xué)生進(jìn)行客觀、全面的綜合評價,最終目的是督促學(xué)生完成任務(wù),達(dá)到既定學(xué)習(xí)目標(biāo),提高其科學(xué)探索創(chuàng)新能力。
構(gòu)建面向全體學(xué)生、面向課堂的高中簡易機(jī)器人校本課程,需要綜合考慮多方面資源,共同參與,共同建設(shè),努力實現(xiàn)機(jī)器人教育培養(yǎng)學(xué)生綜合創(chuàng)新實踐能力的重要目標(biāo),為探索教育改革和人才培養(yǎng)提供參考。
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