王依群 黃秦祺

我校毗鄰無(wú)錫市電子信息特色街，是全國(guó)智慧教育實(shí)驗(yàn)學(xué)校，加之對(duì)口小學(xué)常年開(kāi)展機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，因此學(xué)校有開(kāi)展創(chuàng)客教育的濃厚文化氛圍。近兩年，我們以機(jī)器人教育為抓手，探索一出條激活學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的創(chuàng)新之路。

作品研發(fā)教導(dǎo)會(huì)：整合資源，促進(jìn)跨學(xué)科融合

伴隨著學(xué)校的不斷發(fā)展，學(xué)科平行式的教學(xué)越來(lái)越顯示出“重灌輸、輕創(chuàng)造”的傾向。如何引導(dǎo)教育教學(xué)從重知識(shí)講解的藩籬巾突圍，開(kāi)辟出學(xué)生自主學(xué)習(xí)的新天地，是我們所面臨的新問(wèn)題。

在分析了學(xué)校文化特色、社區(qū)教育資源優(yōu)勢(shì)之后，我們梳理出學(xué)校潛藏的諸多教育新優(yōu)勢(shì)。其中，機(jī)器人教育這種基于生活和興趣的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)造模式，很適合跨學(xué)科綜合發(fā)展、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教育訴求。

我們首先嘗試建立了作品研發(fā)教導(dǎo)會(huì)機(jī)制，集巾各學(xué)科骨干教師，尋求家長(zhǎng)、校外輔導(dǎo)員的技術(shù)支持，并將STEAM教育理念融人機(jī)器人教育。日常教學(xué)內(nèi)容主要以開(kāi)源平臺(tái)Arduino硬件與Scratch軟件為主，從教授學(xué)生使用Scralch編程制作動(dòng)畫(huà)與學(xué)習(xí)變量、數(shù)組、坐標(biāo)系等內(nèi)容，到結(jié)合Arduino開(kāi)源硬件制作出各類(lèi)智能機(jī)器人作品。整個(gè)過(guò)程融合了數(shù)學(xué)、物理、生物、美術(shù)、計(jì)算機(jī)等多門(mén)學(xué)科知識(shí)。

以“多功能乒乓球發(fā)射機(jī)”研發(fā)為例。信息技術(shù)老師幫助孩子們完善Scratch軟件編程，手把手教會(huì)他們使用紅外線傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；物理老師告訴孩子們馬達(dá)能提供動(dòng)力，借助齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)讓橡皮筋蓄能，能讓乒乓球瞬間飛射出去；勞技老師幫助孩子們?cè)O(shè)計(jì)乒乓球存儲(chǔ)盒，并告訴他們潤(rùn)滑油能讓活塞運(yùn)動(dòng)更流暢；體育老師則提醒孩子們，要讓乒乓球從不同角度發(fā)射，需要把電機(jī)改為舵機(jī)……

這樣的學(xué)習(xí)過(guò)程鍛煉了學(xué)生的邏輯思維、動(dòng)手實(shí)踐、創(chuàng)新發(fā)明和多學(xué)科知識(shí)整合應(yīng)用等能力，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的熱情，提升了他們的綜合素質(zhì)。

雙輪驅(qū)動(dòng)，在高原上建高峰

在初步取得成效后，我們明確了學(xué)校發(fā)展的新定位，即通過(guò)機(jī)器人教育，整體抬升學(xué)校教育的底座，形成教育高原，并要在這個(gè)高原上建造新的高峰。

首先是推進(jìn)大班教學(xué)，普及機(jī)器人教育常識(shí)。課程開(kāi)設(shè)主要集中在初一和初二年級(jí)，共計(jì)四個(gè)學(xué)期，讓每一個(gè)學(xué)生都能接受優(yōu)質(zhì)的機(jī)器人人門(mén)教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容包含軟件、電子、機(jī)械和簡(jiǎn)易機(jī)器人等。課時(shí)安排是每周“地方與校本課程”1課時(shí)，學(xué)習(xí)內(nèi)容為白編的校本教材《智慧機(jī)械》。

同時(shí)，在每周一節(jié)的信息技術(shù)課中，相機(jī)進(jìn)行機(jī)器人相關(guān)章節(jié)的擴(kuò)充式學(xué)習(xí)。對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)，機(jī)器人課程內(nèi)容是陌生而新奇的，這一教學(xué)內(nèi)容的植入，既不影響國(guó)家課程的落實(shí)，又成功解決了傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂中，因?yàn)椴糠謱W(xué)生已經(jīng)掌握了教材中偏重基礎(chǔ)性的課堂內(nèi)容而對(duì)教師授課缺乏興趣，課堂秩序難以維持的問(wèn)題。

在普及的基礎(chǔ)上，我們還通過(guò)組織機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，進(jìn)行“精英”式培訓(xùn)。讓部分學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生提升編程和搭建能力，并通過(guò)參與競(jìng)賽和校外交流（如上海創(chuàng)客嘉年華、高校夏季科技夏令營(yíng)、兄弟學(xué)校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室等）拓展視野、激發(fā)靈感?；顒?dòng)時(shí)間是每周“第二課堂活動(dòng)”的兩課時(shí)。

教學(xué)中，我們注重分析學(xué)生的能力側(cè)重點(diǎn)，根據(jù)“多元互哺”的原則，組成若干個(gè)四人學(xué)習(xí)小組。小組既可完成同一學(xué)習(xí)任務(wù)，又可以探究不同方向的科技領(lǐng)域，如3D打印、激光測(cè)繪、虛擬現(xiàn)實(shí)、藝術(shù)創(chuàng)意等；小組間還常常開(kāi)展任務(wù)競(jìng)賽、作品PK等活動(dòng)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

小組設(shè)計(jì)作品之前，每個(gè)組員都要提供設(shè)計(jì)創(chuàng)意，然后分享交流，選出最切實(shí)可行的方案。如在設(shè)計(jì)自動(dòng)倒水機(jī)器的過(guò)程中，小李同學(xué)先把想法與組員進(jìn)行交流，得到大家贊成后，再和小組成員一同設(shè)計(jì)圖紙，一起搭建固定裝置、機(jī)械手，安裝舵機(jī)、智能手勢(shì)傳感器，一起通過(guò)Leap MoLion體感傳感器和Scratch軟件進(jìn)行編程操作。小王同學(xué)則負(fù)責(zé)不斷測(cè)試、調(diào)整程序參數(shù)；小惠同學(xué)在發(fā)現(xiàn)機(jī)械手可能會(huì)捏扁紙杯時(shí)，提出加一個(gè)杯罩的想法；小蔣同學(xué)針對(duì)機(jī)械手被電線攬住的問(wèn)題，巧妙地把電線繞在螺母上來(lái)保障運(yùn)行……

在機(jī)器人普及教學(xué)與拔尖培訓(xùn)的雙輪驅(qū)動(dòng)下，我校在承辦第三屆全國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)展評(píng)活動(dòng)中，出色地輔助來(lái)自全國(guó)各地的教師完成了各種課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，并得到了參賽教師對(duì)我校學(xué)生學(xué)習(xí)水平的高度贊譽(yù)。此后，我們還先后獲得了全國(guó)中小學(xué)生創(chuàng)客邀請(qǐng)賽初中組一等獎(jiǎng)、第24屆計(jì)算機(jī)表演賽無(wú)錫市初中組一等獎(jiǎng)、江蘇省青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽初中組二等獎(jiǎng)。

讓學(xué)習(xí)從“好玩”走向“玩好”

在機(jī)器人教育取得長(zhǎng)足發(fā)展后，我們發(fā)現(xiàn)，要想真正把學(xué)生從知識(shí)的消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者，還需要一個(gè)更為穩(wěn)定的支撐基地。于是，我們以江蘇省開(kāi)展的學(xué)科課程基地建設(shè)活動(dòng)為契機(jī)，積極建設(shè)創(chuàng)客教育基地。

我們充分利用江南大學(xué)信息技術(shù)系教學(xué)實(shí)踐基地的優(yōu)勢(shì)條件，邀請(qǐng)多位教授共同編寫(xiě)了機(jī)器人教學(xué)的校本教材，確保了機(jī)器人教育的系統(tǒng)性和科學(xué)性；邀請(qǐng)人文學(xué)院相關(guān)專(zhuān)家，在教學(xué)理論等方面為我們提供支持；邀請(qǐng)數(shù)字媒體學(xué)院的教授和研究生定期來(lái)校講座和輔導(dǎo)，尋求技術(shù)上的專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)，并積極尋求機(jī)會(huì)讓我校老師能夠參與到他們開(kāi)展的機(jī)器人課題研究中。

我們專(zhuān)門(mén)建設(shè)了100多平方米的機(jī)器人教學(xué)專(zhuān)用場(chǎng)所一一“創(chuàng)客之家”，分上下兩層，內(nèi)設(shè)Arduino開(kāi)源器材30套，樂(lè)高、未來(lái)伙伴等機(jī)器人套裝和比賽場(chǎng)地多套，3D打印機(jī)、激光切割機(jī)和XY測(cè)繪儀各1臺(tái)，學(xué)生操作臺(tái)10臺(tái)，投影機(jī)1臺(tái)，臺(tái)式與筆記本電腦若干，機(jī)器人書(shū)籍資料等。此外，學(xué)?？茖W(xué)館的兩個(gè)計(jì)算機(jī)房的90臺(tái)電腦以及Arduino套件，也一并劃歸于機(jī)器人教學(xué)使用。

師資配置上，我們專(zhuān)門(mén)引進(jìn)了計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生，并送他們?nèi)ド钲?、上海等地參加機(jī)器人方面的各級(jí)各類(lèi)培訓(xùn)，接觸了解機(jī)器人教學(xué)最新最前沿的內(nèi)容、方法，提升專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。

創(chuàng)客教育基地的建設(shè)，促使理念、資源、方法、路徑進(jìn)一步整合，形成了新型學(xué)習(xí)環(huán)境，使得機(jī)器人教育從“好玩”走向了“玩好”。最重要的是，學(xué)生們?cè)诎炎约旱母鞣N創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過(guò)程中，借助各學(xué)科學(xué)習(xí)的融通融合，真正實(shí)現(xiàn)了為自己的需求而進(jìn)行學(xué)習(xí)與探索的目標(biāo)。