錢蓓華

摘 要：隨著智能機器人技術的不斷發(fā)展，青少年對機器人也充滿了好奇與興趣，因此越來越多的中小學開始設立機器人課程。由于我國中小學校開設機器人教育課程的起步時間較晚，因此教育理念與時代的發(fā)展不能完全同步、專業(yè)性教育人才儲備不足、教育經(jīng)費不夠充裕、教育裝備不完備，從而導致機器人教育面臨發(fā)展瓶頸。從闡述初中機器人教育的重要性入手，對機器人教育所面臨的困境進行分析，并嘗試著通過實踐，探索出機器人教育的突圍方式，期望能對推動機器人教育的深入開展，實現(xiàn)機器人教學目標有所幫助。

關鍵詞：初中；機器人教育；困境

一、初中機器人教育的重要性分析

隨著計算機網(wǎng)絡技術、電子信息技術的不斷發(fā)展和完善，機器人在中小學階段實施教育被鄭重提出，并在最近幾年里獲得了迅速實施。所謂的機器人教育，具體是指學生親自動手對機器人進行組裝、對相關的平臺進行搭建，借此來激發(fā)學生對機器人知識和技能的學習興趣，培養(yǎng)他們的動手操作能力、分析和解決問題的能力，為日后學習機器人更深層次的知識奠定基礎。機器人作為一種高科技產(chǎn)物，其中融合諸多先進的技術，如機械工程技術、電子傳感器技術、計算機軟硬件、人工智能技術等。初中機器人教育的重要性具體體現(xiàn)在如下幾個方面：其一，有助于學生了解機器人的基礎知識。在初中開展機器人教育，能夠使學生對機器人的發(fā)展史及現(xiàn)階段的應用現(xiàn)狀有一個大體的了解，從而對機器人的工作方式有進一步的理解，隨著學生對機器人知識的掌握，可以為他們?nèi)蘸髮W習更深層次的機器人技術打下良好的基礎。其二，有助于培養(yǎng)學生的綜合能力。在初中對學生進行機器人教育，可以使學生在親自動手操作中，對機器人傳感器的功能有所了解，同時，還能學習到機器人程序編輯方面的內(nèi)容，在這一前提下，學生能夠?qū)ζ渲械膯栴}進行分析，進而探究解決問題的方法，使學生各方面的綜合能力得到顯著提升。其三，在機器人教學中，借助競賽和任務教學的方法，能夠使學生在搭建機器人平臺及編寫相關程序的過程中，獲得更多動手實踐和協(xié)作的機會，有助于學生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。其四，有利于學生主體地位的體現(xiàn)。初中機器人教育中，學生是整個教學過程的主體，教學目標、教學任務都是圍繞學生制定，而教師扮演著指導者的角色，通過對學生操作的指導，能夠培養(yǎng)他們的科學素養(yǎng)。

二、初中機器人教育困境分析

現(xiàn)階段，雖然越來越多的學校開始重視機器人教育，構建了機器人課程體系，但是在教育實施過程中，卻面臨著諸多問題，未能達到機器人教育的預期效果。具體體現(xiàn)在以下三個方面：

（一）教學目標的模糊

初中機器人教育缺乏準確的目標定位，著重于知識目標的實現(xiàn)，而忽視了技能和情感態(tài)度目標在教學活動中的融入。在當前的機器人教學中，學校以大量的重復性實驗、機械性模仿等教學活動為主，一直沿用“示范—模仿”的教學模式，沒有關注機器人技術在社會上的廣泛應用。甚至在部分學校的機器人教學中，其教學內(nèi)容只是對編程的講解以及對機器人的機械性重復操作，嚴重忽視了學生實踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，將技能目標和情感態(tài)度目標完全忽略。

（二）教學資源的匱乏

教學資源的匱乏，表現(xiàn)在兩個方面，一是機器人產(chǎn)品的價格高、種類多、兼容性差，且管理維修比較繁雜，所以增加了機器人在初中教育中的普及難度；而且受應試教育觀念根深蒂固的影響，大部分學校對機器人教育的重視程度不足，沒有建設專用的場地設施，因此造成了在教學上硬件資源的匱乏；另一方面，因為機器人的中小學教育作為一門新興學科，高等師范院校也尚未形成相應學科，因此學校在開設的機器人課程中缺乏專業(yè)的教師，一般情況下都由信息課教師擔任，并且沒有理論與實用性較強的教材作為系統(tǒng)性的參考，導致機器人教學理論依據(jù)的匱乏。

（三）教學方法的不確定

現(xiàn)階段，大部分學校的機器人教育將模仿實驗作為側(cè)重點，忽視了機器人的基礎應用。大部分學校將機器人教育納入信息技術課程體系中，并且采用信息技術課程的教學方法開展教學活動，如采用封閉式任務教學法、講練結(jié)合法、模擬實驗法、模擬再現(xiàn)等教學方法。在上述教學方法中，教師會對教學步驟進行細致講解，讓學生按照教師的指導完成任務，忽視了學生個性化發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，這充分暴露出初中機器人教育尚未形成符合本學科特色的教學方法體系。

三、教育困境突圍方式的分析

基于上述初中機器人教育存在的困境，學校應結(jié)合自身辦學條件，找準機器人教育的定位，積極探尋機器人教育深入推行的突圍方式，轉(zhuǎn)變機器人教學效果不佳的現(xiàn)狀。

（一）明確三維教學目標

初中機器人教育要結(jié)合課程特點，明確三維教學目標，確保三維教學目標更加關注學生技能和情感態(tài)度培養(yǎng)，具體如下：

1.知識目標

初中機器人教學的重點是讓學生對機器人的概念及具體的工作方式有所了解和掌握，為學生日后學習機器人有更深層次的知識奠定堅實基礎。在機器人的基本概念中，主要涉及如下內(nèi)容：傳感器、電動機、機械結(jié)構等。因此，教師可按照具體的教學活動，對知識目標進行合理制定。對于基礎階段的教學而言，使學生了解機器人的概念即可，并不需要進行深入的學習。所以，實際教學中，教師可對知識卡片進行運用，借此對相關的知識點進行展現(xiàn)。

2.技能目標

在初中機器人教學中，教師要注重學生動手操作能力的培養(yǎng)。因此，應當合理制定技能目標。教學過程中，可將動手實踐作為主要的教學任務，讓學生體驗操作的樂趣，通過程序編寫，培養(yǎng)學生的邏輯思維、增強他們分析和解決實際問題的能力，并提高學生對計算機的應用能力。教師在對技能目標進行設定時，可細分為如下幾個層次：基礎知識的應用能力、實踐操作的技能和拓展創(chuàng)新的能力，由此可使學生對機器人的應用更加熟練。

3.情感態(tài)度目標

在對機器人進行搭建和編寫程序的過程中，學生的創(chuàng)造能力可以得到充分發(fā)揮，由此能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和能力。由于機器人既要完成搭建，又要完成編程和調(diào)試，如果由單個學生完成，則同一個課題需要配備相當多的學時，所以，實際教學中要讓學生采用分組式學習的方式，每個小組里自己分配任務實現(xiàn)目標，其中既有分工，又有協(xié)作，讓學生以小組的形式展開合作學習，這樣除了可以培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神之外，還以互相學習，取長補短。

（二）適當加入教學輔助手段

機器人是復合了多種技術的高科技產(chǎn)物，由此使其具備了開發(fā)難度大、價格昂貴、零件繁多、反復拆裝不易且容易損壞的特點，從而制約了機器人教育在初中的普及推廣。鑒于此，可在初中開展虛實結(jié)合的機器人教學。虛擬機器人的使用成本較低，其可用性與靈活性較高。同時，將機器人關鍵部件的結(jié)構模型與動力及環(huán)境編輯工具有機地融入虛擬系統(tǒng)當中，能夠使創(chuàng)作空間獲得進一步擴展。如，現(xiàn)在使用程度相對較高的樂高機器人，它就擁有一個較為強大的虛擬平臺：LEGO Digital Designer（簡稱“LDD”），它可以完成自由搭建和運動仿真，其最為突出的特點在于不受時空限制，能夠在沒有實物的前提下，隨時為教案的編寫提供相應的工具；而且一旦做成電子教案，就可以在課堂中對學生進行仿真搭建演示與動態(tài)運動仿真演示。教師應當對虛擬與實體機器人兩者之間的關系進行正確認識，開發(fā)以實體為主、虛擬為輔的課程體系，幫助初中機器人教育走出現(xiàn)在“學生學得累、教師教得更累”的困境。

（三）多種教學方法齊頭并進

教師可以嘗試對機器人的教學方法進行多維度的探索：

1.試驗模擬型教學

教師可在初中機器人教學中，采用實驗模擬型教學方法，在教學內(nèi)容的選擇上，可以機器人相關技術為主，并將機器人作為學習對象，具體的教學過程如下：教師可按照任務的基本要求，讓學生利用機器人平臺，進行智能裝置的搭建。然后再通過模擬的方式，對科技產(chǎn)品的工作過程進行重現(xiàn)，以此來獲取與機器人有關的知識和技能。通過這種教學方法，能夠培養(yǎng)學生的逆向思維能力。

2.科學探究型教學

教師可在機器人教學中，運用科學探究型教學方法，將當前熱點的科學問題作為教學導向，并以機器人作為研究答案的工具。實際教學中，教師可為學生選取一些與生活有關的科學問題，通過機器人建立相應的模型，并編制出合理可行的研究方案，據(jù)此進行科學探究，運用程序設計等軟件對數(shù)據(jù)進行分析，讓學生了解與機器人本體有關的知識。在該教學模式下，學生的問題探究能力可獲得進一步提升。

3.趣味交互型教學

教師在進行機器人教學時，可對趣味交互型教學法進行運用，具體的教學任務是要求教師開發(fā)出具有趣味性特點的機器人交互系統(tǒng)，這個系統(tǒng)完全可以借助平板或手機來完成。如，借助JAVA語言，開發(fā)一款APP有趣味性的游戲，然后與機器人進行交互，在這種模式下，可以使學生對程序的設計和對機器人的控制有進一步的了解和掌握。而這種教學方式，由于教師本身對這種技術駕馭能力的缺乏，目前在教學中廣泛開展存在一定的難度。

從以上的分析可見，我國初中機器人教育尚處于起步階段，困境重重，專業(yè)學者、學校、教師都在不斷地探尋符合學生認知特點的教學方式與方法，這為機器人教育的可持續(xù)性推進打下了堅實的基礎，與此同時也需要逐步建立和完善科學的機器人教育標準體系，為教師的教學工作提供理論支撐，促進機器人教育的深入開展。

參考文獻：

[1]鐘柏昌.中小學機器人教育的核心理論研究：機器人教學模式的新分類[J].電化教育研究，2016（12）：132-133.

[2]趙義純.3D仿真平臺在初中機器人教育中的應用研究[D].重慶大學，2017.

[3]劉瑋松，劉海東，焦曉武，等.中學機器人教育與STEAM教育融合探索[J].中國教育技術裝備，2017（10）：109-110.

[4]潘瑞娟，秦健.初中機器人教育校本課程教學內(nèi)容開發(fā)的研究設計：以樂高EV3為例[J].科學大眾（科學教育），2018（1）：32-33.

[5]徐多，胡衛(wèi)星，趙苗苗.困境與破局：我國機器人教育的研究與發(fā)展[J].現(xiàn)代教育技術，2017（10）：155-156.

[6]趙雅楠，馬燕.基于微信平臺的中小學機器人微學習模式探究[J].數(shù)字教育，2017（10）：98-99.

編輯 張珍珍