孫云霄 余燕 茆向群

摘 要：近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)的興起，機(jī)器人教育已經(jīng)發(fā)展為一門新興的學(xué)科。國內(nèi)部分中小學(xué)成為機(jī)器人教育的試點(diǎn)學(xué)校，但是基本還未納入常規(guī)教學(xué)的課程領(lǐng)域范圍，面對這門新興的學(xué)科，開發(fā)設(shè)計(jì)符合中小學(xué)教學(xué)模式的機(jī)器人課程就顯得尤為重要。本文就我校高中機(jī)器人課程開發(fā)過程中面臨的現(xiàn)狀與困難及應(yīng)對方法進(jìn)行一一闡述。

關(guān)鍵詞：師資準(zhǔn)備;課程模式;課程評價(jià);影響因素

機(jī)器人技術(shù)作為近年來快速發(fā)展起來的一門新學(xué)科，綜合了機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科知識(shí);它這種交叉學(xué)科的特性，為我們通過課程整合的教學(xué)模式來提高學(xué)生綜合素養(yǎng)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。教學(xué)機(jī)器人的出現(xiàn)，更是為機(jī)器人課程的開發(fā)提供了便利，它給教師提供了一個(gè)在實(shí)踐中教授科學(xué)與技術(shù)的踏實(shí)載體，更使得孩子們眼中抽象的科學(xué)知識(shí)和程序邏輯變得更容易理解。

盡管隨著機(jī)器人教育的迅速發(fā)展，多種類型、各種品牌的教學(xué)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，為機(jī)器人走進(jìn)學(xué)校創(chuàng)造了必要的物質(zhì)條件;但作為普通高中的信息技術(shù)老師，在實(shí)際的機(jī)器人課程開發(fā)過程中，我們還是遇到了一些困惑和困難。通過一年多的探索實(shí)踐，也找到了一些可以分享的初步解決方法。

一、 機(jī)器人課程的定位

從內(nèi)容的綜合性和強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究的特點(diǎn)上看，在初中學(xué)段，機(jī)器人課程和科學(xué)課程非常相似。但在高中學(xué)段，并沒有哪一門課程可以和機(jī)器人課程形成包含或被包含的關(guān)系。雖然與機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的學(xué)科有很多，如信息技術(shù)、通用技術(shù)、物理、數(shù)學(xué)、生物等等，但這些學(xué)科本身都有自己對應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)的豐滿的教學(xué)內(nèi)容，不可能被替代。而機(jī)器人技術(shù)這一系統(tǒng)性強(qiáng)的學(xué)科，也不是劃分一兩個(gè)課時(shí)或一兩個(gè)單元就能夠完成學(xué)習(xí)的。

比較恰當(dāng)也容易實(shí)施的方法是，以課程整合的模式，通過校本課程來實(shí)現(xiàn)。在校本課程開設(shè)的過程中，讓學(xué)生應(yīng)用并進(jìn)一步理解多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，同時(shí)根據(jù)需要補(bǔ)充更多的知識(shí)。最為關(guān)鍵的是，開課教師要對機(jī)器人的學(xué)科知識(shí)整合特性有非常清晰的認(rèn)識(shí)，把眼光放長遠(yuǎn)，要以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)和實(shí)踐能力為最終目標(biāo)。

展望未來，隨著機(jī)器人技術(shù)的爆發(fā)，機(jī)器人課程可能就會(huì)如《中小學(xué)智能機(jī)器人課程指導(dǎo)綱要》中所說的：“智能機(jī)器人在中小學(xué)既不是一門學(xué)科也不是一門獨(dú)立開設(shè)的課程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和課程改革的深入，智能機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容將滲透到越來越多的課程和課外科技活動(dòng)中，成為這些課程或活動(dòng)的重要組成部分?！?/p>

二、 授課環(huán)境和硬件配備

（一） 學(xué)校的支持程度

機(jī)器人課程的開展，因操作的需要，電腦和訓(xùn)練場地都是必須的。加上購置教學(xué)機(jī)器人需要資金，已購置的設(shè)備需要維護(hù)。最理想的是建立專門的機(jī)器人教室，但許多高中校在硬件條件上并不允許。

（二） 機(jī)器人產(chǎn)品的多樣化

我國在教學(xué)機(jī)器人生產(chǎn)方面，沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)廠家規(guī)模參差不齊，市場上的機(jī)器人從外形、結(jié)構(gòu)到編程環(huán)境、控制語言都有較大差異，教育領(lǐng)導(dǎo)部門不可能規(guī)定統(tǒng)一的機(jī)器人類型。這使得機(jī)器人課程開發(fā)的進(jìn)一步規(guī)范化受到阻礙。

面對無法改變的硬件環(huán)境問題，選擇適合自己的，把課程開展起來的最為重要。盡量爭取最優(yōu)的教學(xué)環(huán)境，但學(xué)校實(shí)在沒有場地，“Arduino主板+面包板”的組合一樣能進(jìn)行原理知識(shí)的普及;盡量配置足夠的設(shè)備，但如果資金不足，兩臺(tái)機(jī)器人配合“分小組學(xué)習(xí)”的模式，也可以完成整個(gè)機(jī)器人項(xiàng)目。當(dāng)教學(xué)成果逐漸顯現(xiàn)之后，學(xué)校就會(huì)重視和增加投入，從而進(jìn)一步推動(dòng)課程的開發(fā)和完善。

（三） 課程的評價(jià)體系如何更完善

課程的評價(jià)體系對于學(xué)生的重視程度和成果的呈現(xiàn)都有至關(guān)重要的影響。在實(shí)施評價(jià)時(shí)，授課教師常會(huì)犯這兩種錯(cuò)誤：一是單純強(qiáng)調(diào)知識(shí)的掌握或單一能力的體現(xiàn)，如通過具體的編程方案進(jìn)行考核，或看重遙控操作的流暢性;二是過分看重比賽或參加活動(dòng)的獎(jiǎng)項(xiàng)成果。

機(jī)器人課程的評價(jià)必須是多元的：從搭建、編程、操控等多方面考查學(xué)生能力，發(fā)現(xiàn)其所長給予肯定和鼓勵(lì);通過競賽活動(dòng)鍛煉和評價(jià)學(xué)生的綜合素質(zhì)和合作能力……更完善的評級(jí)體系，有利于學(xué)生在機(jī)器人學(xué)習(xí)中整合各學(xué)科知識(shí)，提高綜合能力，實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展。

（四） 參與者主觀意識(shí)和習(xí)慣的影響

1. 學(xué)生

一方面，在大多數(shù)課堂中，學(xué)生還習(xí)慣性處于被動(dòng)接受狀態(tài)，或至少是教師啟發(fā)性探究。而學(xué)生參與智能機(jī)器人學(xué)習(xí)的過程，更多地表現(xiàn)為一種創(chuàng)造過程，必須主動(dòng)探究并敢于創(chuàng)新，這對于學(xué)生來說是個(gè)挑戰(zhàn)。另一方面，學(xué)生習(xí)慣了以知識(shí)為學(xué)習(xí)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)為學(xué)習(xí)手段的課堂，而智能機(jī)器人在課堂中不僅是學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)工具，運(yùn)用多種學(xué)習(xí)形式達(dá)成目標(biāo)并實(shí)現(xiàn)知識(shí)整合的過程也有難度。但學(xué)生一旦掌握并適應(yīng)了這種課堂模式，對于其學(xué)習(xí)方式的改善和學(xué)習(xí)能力的提高都會(huì)有明顯作用，有利于其終身學(xué)習(xí)和發(fā)展。

2. 教師

第一點(diǎn)，教師在介紹機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，常常更注重學(xué)生對知識(shí)本身的認(rèn)知，以便為后面上手操作打下基礎(chǔ)，卻忽略了激發(fā)青少年對科學(xué)技術(shù)的興趣以及引導(dǎo)其認(rèn)識(shí)科技對人類社會(huì)影響的重要性。而后者對于學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展更為重要。第二點(diǎn)，教師已習(xí)慣單一學(xué)科知識(shí)的教授，比如我作為信息技術(shù)老師，一開始在機(jī)器人教學(xué)時(shí)就會(huì)十分強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)語言的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)和調(diào)試程序，而很少關(guān)注機(jī)器人所涉及的其他學(xué)科的內(nèi)容。這樣機(jī)器人在學(xué)科整合中的優(yōu)勢就完全得不到發(fā)揮。所以授課教師一定要清楚機(jī)器人的教育價(jià)值，要讓學(xué)生通過機(jī)器人去探究去領(lǐng)悟相關(guān)各門課程的知識(shí)。

3. 家長

在小學(xué)和初中階段，甚至學(xué)前階段，家長大都非常支持學(xué)生參與機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)探究。而高中階段，高考當(dāng)前，相當(dāng)一部分家長會(huì)認(rèn)為高考不考的都是無意義的，從而不鼓勵(lì)甚至阻止學(xué)生參與機(jī)器人課程和活動(dòng)。作為授課教師，可以從兩點(diǎn)著手改善這種現(xiàn)象：第一，采用校本課程與社團(tuán)活動(dòng)相結(jié)合的方式，在保證不影響其他課程學(xué)習(xí)的情況下爭取更多的開展時(shí)間;第二，關(guān)注市區(qū)各類機(jī)器人相關(guān)活動(dòng)，盡量給學(xué)生創(chuàng)造綜合性的鍛煉機(jī)會(huì)，用“成果”來說服家長。

筆者在此提出的都是一些初步的解決方法，且在今后的機(jī)器人課程開展過程中，還會(huì)不斷產(chǎn)生新的問題。我們也將繼續(xù)探索，不斷更新觀念，不斷完善和發(fā)展課程設(shè)置和資源開發(fā)，為普通高中的機(jī)器人教育發(fā)展盡綿薄之力。

作者簡介：

孫云霄，余燕，茆向群，江蘇省南京市，南京市第三高級(jí)中學(xué)。