宋鵬飛

摘 要：當代科學技術取得了巨大的發(fā)展，機器人與人工智能相結合，機器人已經(jīng)從工業(yè)的研究和應用拓展到教育領域，開創(chuàng)了中小學綜合實踐課程與信息技術課程的創(chuàng)新教育平臺，推動了信息技術教育的發(fā)展。就虛擬機器人的校本課程開發(fā)和其給中小學教育帶來的影響做出了詳細的論述，并對此提出了一些建議和措施。

關鍵詞：學校;機器人;校本課程開發(fā)

一、機器人的概念[1]

目前，按價格從低到高可以找到的機器人有虛擬機器人、低成本實體機器人、高端實體機器人三種。低成本實體機器人比高端實體機器人的價格要低得多，但其仍處于發(fā)展初期，各種軟硬件并不完善。所以要想在促進機器人教育普及的同時降低學校的支出，學校最好是應用虛擬機器人作為機器人的教育載體。虛擬機器人教學指的是在計算機上設計、搭建、制作機器人編程，并不需要機器人硬件，因此虛擬機器人的成本是相對較低的，有利于其推廣教育。

二、機器人課程教學和教育的主要形式[2]

第一，通過少科站、少年宮、學校等單位招攬機器人愛好者成立代表地區(qū)參加各類競賽活動的虛擬機器人小組。這個方法可以最為有效地在中小學教育中加入虛擬機器人教學。

第二，在綜合實踐活動課中加入虛擬機器人技術學習。

第三，在中小學信息技術教育課程中加入虛擬機器人，目前這種形式還處于形成期，一切都在起步階段，例如課程的常規(guī)性開設與教材的編寫。

第四，虛擬機器人教育以研究性課程的形式進入中小學，學生的創(chuàng)新能力在這種形式下會得到很好的鍛煉。

三、機器人課程教學對學校教育的影響

1.促進教育方式的變革

機器人教育課堂的中心是學生，教師在其中是引導者的角色，要為學生提供學習資料與建議，學習知識時需要學生自身的努力來構建知識體系，提升創(chuàng)新思維能力與動手能力。

2.有效激發(fā)學習興趣、動機

教育所追求的目標是“寓教于樂”，這也在一定程度上推動了教育游戲成為當前研究熱點，所以對于學生來說學習興趣至關重要[3]。通過機器人教育比賽使學生對學習機器人更加充滿興趣，學生在得到周圍環(huán)境的贊賞與認可后也會更加具備學習的熱情與斗志。

3.擴大知識面，轉換思維方式

培養(yǎng)大局意識與空間思維能力。學生在進行機器人的學習時解決了各種搭建機器人遇到的實際問題，由此學到了力學模擬、電路等方面的知識，在促進計算機學科、物理學科等教學的同時還擴展了學生的科學知識;在為機器人編寫程序的過程中，學生學到了算法、計算機編程語言等顯性知識，也學到了系統(tǒng)思維、邏輯判斷思維這些科學而高效的思維方式，這是隱性知識。通過虛擬機器人來將夢想完成的過程中一定會經(jīng)歷三個過程，即提出問題、分析問題與解決問題[4]，同時學生會不斷地進行自我反思，使自己觀察、思考問題更加全面、更加有高度。搭建機器人能夠在訓練學生空間思維能力的同時培養(yǎng)學生的綜合分析能力與大局觀。

4.培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力

機器人教育通常是以小組的形式進行，機器人的學習和競賽也是一個小組共同學習的過程。在這個過程中學習者要多進行科學有效的溝通，團結協(xié)作，包容他人的缺點與不同之處。相對于普通的教育方式而言，在這種實踐鍛煉活動中學習者能夠更好地提升自己的團隊協(xié)作能力。

5.培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

在當今社會中唯有創(chuàng)新，方能進步，虛擬機器人技術恰恰具備創(chuàng)新性強、科技含量高的特點。在開發(fā)虛擬機器人校本課程，學生可以依照個人想法盡情地拼裝心中所想的機器人模型，教師對學生按照個人的想法去拼裝機器人的過程要注意對學生多加鼓勵，思考與眾不同的方法，培養(yǎng)他們的探索意識，對學生具備創(chuàng)意的想法和做法給予大力支持，培養(yǎng)鍛煉學生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力，提升他們的綜合能力。

四、組織學生學習校本課程的建議和措施

1.培養(yǎng)學生的主體性[5]

在對編程進行調(diào)試的過程當中，必須保證每位學生都參與到活動當中，要重視學生的參與性，讓學生在活動中進行自我發(fā)現(xiàn)、自我探究，培養(yǎng)學生的主動性。與此同時，老師要注重學生體驗、實踐和感悟的過程，重視學生的個性、探索能力、實踐能力、研究能力的培養(yǎng)。

2.發(fā)揮教師的主導性

相關老師在進行機器人教學的過程當中，因為本身課程具有很高的靈活性，并且操作過程比較困難，所以老師在課程當中必須起到主導作用。將復雜的問題通俗易懂化，將理論方面的指導變成相應的程序設計，最后通過引導的方式讓學生自己進行實踐，并將實驗的結果進行展示。在教學的過程當中，要求老師要做好充分的課前準備。

3.培養(yǎng)團隊精神，注重小組合作

學生在學習機器人的課程當中，因為每個學生的編程能力以及動手能力都是不同的，所以老師在教學的過程當中除了要兼顧學習好的學生之外，還要充分幫助學習有困難的學生，讓他們更深入地進行學習。一般來說，老師需要將學生分成若干個小組，通過組建固定的學習團隊來進行學習和研究。

4.使用靈活多樣的教學方法

老師在教學的過程當中，需要根據(jù)不同的教學內(nèi)容，采用不同的教學方法，一般包括項目引導、直觀展示、小組討論以及靈活選取講義等方法，通過這種方式來激發(fā)學生的學習興趣。

5.完善課堂評價方式，讓學生體驗成功的樂趣

老師在進行教學的過程當中，對每一位學生都要采取同樣的態(tài)度，多方位地重視學生的學習，減少對結果的重視。與此同時，當學生學習出現(xiàn)進步或者實踐成功的時候，老師都必須給予一定的表揚和鼓勵，通過這種方式來讓學生充分感受到成功的快樂。這種快樂的心情會激發(fā)他們學習的主動性，讓他們更主動地去學習。

6.借力IRobotQ3D，打造校本課程

自從IRobotQ3D軟件被開發(fā)出來之后，逐漸實現(xiàn)了校本課程的愿望。對于IRobotQ3D軟件來說，除了可以提供豐富真實的場景之外，還可以提供更多的機器人圖鑒，很大程度上可以實現(xiàn)網(wǎng)絡的互動模式。對于一個老師來講，通過該軟件不僅可以讓學生更真實地感受到機器人的組件，還可以通過設置場景來讓學生進行練習、比賽等，通過實踐的方式，學生有了更廣闊的創(chuàng)造空間以及發(fā)揮空間。與此同時，對于虛擬機器人的課程開發(fā)來說，一定意義上還可以延伸到學生的生活當中，不管學生在什么地方，只要可以上網(wǎng)，就能夠實現(xiàn)課程練習。

五、機器人編程校本課程開發(fā)實例

1.中小學機器人課程的研發(fā)

（1）中小學學生的學習特點

本篇文章針對沈陽大學附屬實驗學校的在校學生以及校外學生特點進行了研究，為編輯適合學生自身特點的機器人教材提供了依據(jù)。與此同時，還調(diào)研了中學生的文化課程，并且將英語、數(shù)學、物理等學科知識加入到了教程當中，通過這種方式讓相關教材變得更通俗易懂，學生更能理解接受。并且，我們采用自編的教程，為沈陽大學附屬實驗學校的在校學生創(chuàng)辦了機器人的教本課程，再結合相應的教學經(jīng)驗，對實踐的結果進行評價。我們通過評價和總結的經(jīng)驗，對課程存在的問題提出了相應的解決策略，希望為以后的教學活動可以提供參考。

本篇文章通過了大量的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隨著科技的快速發(fā)展，機器人教育在很大程度上可以開發(fā)孩子的智力，培養(yǎng)學生的動手能力。我們以沈陽大學附屬實踐基地作為依據(jù)，研發(fā)了中小學機器人的校本課程，一定程度上可以促進其他相關信息技術課程的發(fā)展，從而更好地和國際接軌。對于沈陽大學附屬實驗學校來說，本身就是一個很好的實踐平臺，擁有齊全的硬件設施和軟件設施，并且擁有進行授課的機器人教室，4套樂高機器人以及4臺電腦。為學生的學習提供了良好的環(huán)境。

（2）中小學機器人課程的研發(fā)內(nèi)容

我們對機器人的教學課程以及教學實踐進行了大量的研究，收獲了大量的教學經(jīng)驗以及研究成果，并且我們正在嘗試將其他學科的知識融入機器人教學當中，并且提出了學科機器人的理念，編寫了《學科機器人教程》。相關老師在教學的過程中，通過融合數(shù)學、物理、英語等課程，很大程度上可以幫助學生更好地學習。例如，采用機器人教學的方式來為學生展示力、速度、功率以及能量之間的轉化關系，并且機器人教學可以讓學生更加了解輸入輸出端的設備、編程以及控制，除此之外，還可以讓學生有充分思考空間和實踐空間。對于機器人課堂來說，主要受到西方教育的啟發(fā)，加大了對學生動手操作機會的重視。在課堂當中，老師起到的是指導作用，學生才是課堂的主體，通過教師的有效引導，可以培養(yǎng)學生探索知識的能力。因此，我們將沈陽大學附屬實驗學校作為基地，開設了機器人的校本課程，同時在機器人教育課程當中融合了物理、數(shù)學以及英語等課程的知識，很大程度上提高了學生的綜合素質。

除以上所述之外，我們也經(jīng)生活中的一些常識、現(xiàn)象加入到了機器人的教學過程當中，例如蝌蚪是通過什么樣的方式變成青蛙的;植物是通過什么方式授粉的等，并且，我們也將物理當中抽象的概念加入到了機器人的教學當中，例如什么是速度;什么又是力等等，通過這種方式充分刺激學生的學習興趣，引導學生進行自主的學習，提高動手操作的能力，從而幫助學生提高自身的素質。

參考文獻：

[1]鄭興航.高中信息技術“泛學編程”校本選修課程開發(fā)[J].中國信息技術教育，2016（19）：42-43，82.

[2]王超.高職院校工業(yè)機器人課程開發(fā)與教學任務設計[J].北京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2017，16（1）：104-108.

[3]覃進文，龍其黨.普通鄉(xiāng)鎮(zhèn)高中開展機器人校本課程的保障機制與策略思考[J].科教導刊-電子版（下旬），2018（9）：104.

[4]戴玉梅，彭青青，王健潼，等.依托高校資源開發(fā)基礎教育學校創(chuàng)客課程研究[J].中國教育信息化（基礎教育），2017（5）：57-59.

[5]常曦，薛建新，張世明，等.虛擬儀器在智能機器人實踐課程中的應用[J].計算機教育，2017（10）：91-93.

注：本文系蘭州市教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度規(guī)劃課題《基于學校機器人課程教學下的編程校本課程開發(fā)研究》（課題立項號：LZ[2018]GH670）的研究成果。