顧鐵軍

【摘要】隨著人工智能時代的到來，智能機器人已廣泛應用于各行各業(yè)，高素質(zhì)機器人專業(yè)人才培養(yǎng)需從基礎(chǔ)教育開始抓起。初中教育階段開設(shè)機器人課程成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。當前，學校機器人教學面臨諸多問題。在信息技術(shù)課堂上，教師需在科學、合理的策略引領(lǐng)下，創(chuàng)新實踐教學機制，實現(xiàn)機器人課程的高效教學。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù);機器人教學;高效

信息技術(shù)是一門具有較強實踐性的課程。機器人課程作為創(chuàng)新教育的重要載體，是提升學生信息技術(shù)綜合能力與素養(yǎng)的重要途徑。由于教師缺乏機器人教育的優(yōu)質(zhì)參考教材，也沒有系統(tǒng)了解機器人的知識體系，導致缺乏機器人教學的全局觀;面對沉重的升學壓力，學生對科技感十足的機器人課程并不十分熱情，學習效果也不佳，更無法通過機器人的學習實現(xiàn)創(chuàng)新能力和程序設(shè)計思維的發(fā)展。因此，教師要借鑒傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂的教育經(jīng)驗，創(chuàng)新課堂教學內(nèi)容，利用多元化的策略，提高機器人課程的教學效果。

一、精準確立教育目標，引領(lǐng)機器人教學

教育目標既是教師展開教育活動的開端，也是最終的教育歸宿，對教師進行教育準備和教育活動的安排具有指導性的作用[1]。初中生學習信息技術(shù)的時間十分有限，要想按時、高質(zhì)量地完成機器人課程教學，必須實現(xiàn)高效地教與學。

首先，教師需提前規(guī)劃好初中階段機器人教學的時間和內(nèi)容，明確要達到的教學目標。各?？蓞⒖急?進行教學安排。

其次，要提高學生學習的效果，教師必須在吃透課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分析學生的原有基礎(chǔ)和認知水平，以便設(shè)定出最契合學生發(fā)展需要的教學目標。以“機器人行走”一課為例，可以制定如下三維目標。

（一）知識與技能：引導學生初步學會對簡單的任務進行分析，并且掌握繪制流程圖的方法，學會“移動”“延時”等模塊的使用;學會利用“執(zhí)行器模塊庫”中的“啟動電機”模塊進行程序的編寫，完成對左右電機的驅(qū)動，以便掌握模塊參數(shù)的設(shè)置方法等;讓學生嘗試進行機器人的搭建和程序的設(shè)計。

（二）過程和方法：引導學生掌握利用“移動”“延時”等模塊來使機器人后退和轉(zhuǎn)向;使學生理解機器人行走的方向、左右電機轉(zhuǎn)速差異與機器人轉(zhuǎn)彎的關(guān)系等。

（三）情感態(tài)度和價值觀：強化學生學習機器人編程的興趣;讓學生在不斷調(diào)試機器人的過程中形成交流與合作精神。

教師依據(jù)上述目標進行課堂活動的細致安排，通過精準制定并落實目標，提高課堂教學效率。

通過三維目標的確立，教師不僅明確了機器人課程教學的方向，而且有利于更細致地安排機器人教學的活動，以便在逐步實現(xiàn)教育目標中奠定高效教學的基礎(chǔ)。

二、組建互動合作團隊，合力研究機器人

機器人課程綜合性較強，教學內(nèi)容涉及范圍非常廣泛，涵蓋了科學、機械、工程、數(shù)學等各學科知識，且對學生的設(shè)計和計算思維要求較高。倘若教師把相關(guān)任務讓學生自主完成，由于學生個人知識和能力十分有限，許多學生都無法依靠自身的能力完成機器人的設(shè)計與編程，還會耗費很多時間;學生在課堂上的收獲甚微，無法獲得成就感。為了提高課堂效率，降低學生活動時的難度，教師可結(jié)合學生的實際情況，為學生創(chuàng)建合作學習小組，讓學生發(fā)揮集體的智慧，共同完成機器人的制作任務。

合作團隊的組建要科學合理，這對提升隊員互動質(zhì)量和提高小組學習效率至關(guān)重要。為了更好地發(fā)揮小組成員的專長，高效完成合作任務，開學后，我們利用專業(yè)問卷平臺，對學生的綜合素質(zhì)能力進行考查，分別從信息學、科學、工程機械、藝術(shù)、數(shù)學、程序思維六個維度進行測試并做出評價。最后根據(jù)測評結(jié)果和學生特點，按照優(yōu)勢互補、能力互補和素質(zhì)互補的原則，每3～4人為一組，確保各學習小組“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”。

三、適當給予選擇權(quán)利，自主創(chuàng)造機器人

隨著學生對機器人的認識不斷深入，學生已不再滿足于教師所教的機器人知識，對于機器人有了很多自己的想法，創(chuàng)新意識逐漸萌發(fā)。然而，傳統(tǒng)“一刀切”的教育方式始終占據(jù)著課堂，學生無法根據(jù)個人喜好設(shè)計、制作自己感興趣的機器人。為了激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，讓學生更加主動地進行機器人知識的建構(gòu)，教師可在八年級適時安排自選課程;聯(lián)系生活，引導學生制作不同功能的機器人，解決實際生活中遇到的問題，給學生提供施展才華、放飛個性的機會，滿足學生個性化學習的需要。

課堂中，教師可以借助媒體技術(shù)給學生介紹不同種類的機器人，如家用機器人、農(nóng)業(yè)機器人、工業(yè)機器人和教學機器人等。之后，教師將學習的主動權(quán)交給學生，讓學生以小組為單位確定要挑戰(zhàn)的機器人類別及要實現(xiàn)的功能。隊員按照任務分工，利用網(wǎng)絡(luò)進行信息檢索，對機器人的工作原理、結(jié)構(gòu)特點以及使用的傳感器等問題進行查詢，填補個人的知識空白。最后，各小組利用虛擬機器人平臺完成搭建與程序的編寫。社團學生的個性化學習，則更具挑戰(zhàn)性;一般采用“項目式學習”的創(chuàng)客教育模式，任務更復雜，要求更高。在這種開放式課堂上，沒有預設(shè)，沒有接受，只有主動學習與生成。

四、創(chuàng)新競賽模式，激發(fā)持久學習動力

通過學科競賽驅(qū)動學生主動學習，通過教師教學指導和面對實際問題促進學生自我學習，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學習與學科競賽相結(jié)合，學以致用。“以賽促學”是為了讓學生始終保持學習機器人的動力。為此，我們設(shè)計了一套機器人教育競賽方案（如圖1），即利用3D仿真機器人軟件實現(xiàn)全校機器人普及教育，培養(yǎng)學生的編程思維，提高信息素養(yǎng)。經(jīng)過普選，各班勝出者可進入年級機器人社團，進行拓展學習，重在提升學生在工程設(shè)計、數(shù)學分析及邏輯思維等方面的能力。經(jīng)過兩輪比賽和學習，選出在機器人方面具有真正潛力和造詣的尖子生組成學校精英團隊，為參加校外各級各類機器人大賽打好基礎(chǔ)。對在各級比賽活動中表現(xiàn)突出的學生，學校將授予相應段位和等級，并頒發(fā)獎章，具體段位等級設(shè)置如表2。

競賽活動的實施，激活了學生的好勝心和求知欲，也在不斷塑造學生的規(guī)則和競爭意識。無論是普及組還是精英組，學校均給學生提供發(fā)揮所長的機會和平臺。為了不斷提升自己的段位和等級，絕大多數(shù)學生都能堅持不斷學習，精誠合作。

五、搭建展示平臺，創(chuàng)新機器人評價方式

現(xiàn)階段，我國中小學機器人教育的評價方式大多以競賽獲獎等級作為評價標準。這種評價法更像是搞面子工程，難免有些片面，但也能夠理解。機器人教育的經(jīng)費投入都比較多，如果沒有拿下一個省級或國家級獎，感覺都無法向?qū)W校交代。然而，能夠代表學校參加校外比賽的學生畢竟是少數(shù)，級別越高，參加的學生數(shù)量越少。對于普及機器人教育的學校來說，應建立更加多元的評價標準。一個全面、客觀、公正的學生評價體系不僅能夠及時、有效地讓教師準確掌握學生的學習情況，提升教學質(zhì)量，而且能夠幫助學生形成自我認知，促進學生全面發(fā)展。

無論是虛擬機器人的學習還是實物機器人的制作，最終都會變成一個作品，這個作品就是學生對機器人知識的學習反饋。為了提升學生學習效果，幫助學生形成自我認知，每節(jié)課教師可組織學生將制作的機器人進行展示，使其傾聽同伴和教師的點評，穩(wěn)固自身信心的同時，認識到作品的不足，后期不斷地進行調(diào)整與完善。

在完成了機器人課程的學習后，學生可自由設(shè)計并制作一些富有創(chuàng)意的作品。這時，教師可以為學生創(chuàng)辦專題展覽，讓學生的優(yōu)秀作品以機器人設(shè)計圖片和實物方式呈現(xiàn)在學校櫥窗，并配文介紹小組的創(chuàng)作過程，以及機器人使用的器件、特點、功能等情況，接受其他同學和教師審視的同時，也讓每個學生從這些作品中獲得滋養(yǎng)與靈感，為后續(xù)機器人的高效學習埋下伏筆。

這些年，機器人教育發(fā)展迅速，盡管許多學校都開展了機器人課程，但面臨著多重困難。我們堅信，負重前行，方能致遠。作為機器人教育工作者，應結(jié)合本校實際情況，高效、穩(wěn)步地推進機器人課程教學，不斷探索高效的教育方法和教學模式，讓機器人課程的未來變得更加絢麗多彩。

【參考文獻】

薛靜.初中信息技術(shù)課程“機器人+”項目創(chuàng)新教育研究[J].中小學電教（下半月），2018（11）：38-39.