肖獻(xiàn)華

【摘要】運用機器人學(xué)習(xí)套裝可促進(jìn)小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的優(yōu)點有：將機器人學(xué)習(xí)套裝帶入課堂，將演示實驗轉(zhuǎn)為小組實驗，讓更多學(xué)生參與探究活動;使實驗數(shù)據(jù)更精確、更直觀，有效解決教學(xué)的重難點;能提高課堂效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。當(dāng)然，教師在教學(xué)過程中也要防止設(shè)計活動貫穿整節(jié)課，避免弱化學(xué)生記錄實驗數(shù)據(jù)的意識與能力。

【關(guān)鍵詞】機器人學(xué)習(xí)套裝;小學(xué)科學(xué);實驗教學(xué)

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：“要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和解決真實問題的綜合能力，激發(fā)創(chuàng)新潛能，為他們繼續(xù)學(xué)習(xí)、可持續(xù)發(fā)展、成為具有社會責(zé)任感的合格公民打下堅實的根基?！睖?zhǔn)備實驗課器材，不少教師會花上一節(jié)課，甚至幾周的時間。有些實驗器材不容易找齊全，讓不少科學(xué)實驗課的學(xué)習(xí)效果大打折扣，乃至讓教師用網(wǎng)絡(luò)上的實驗視頻替代演示實驗和學(xué)生現(xiàn)場操作環(huán)節(jié)，不利于科學(xué)概念的建構(gòu)，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。傳統(tǒng)實驗器材只能提供學(xué)生能達(dá)成某個實驗的器材，不能很好地支持學(xué)生利用實驗所獲取的知識，進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計。

機器人學(xué)習(xí)套裝是現(xiàn)在比較流行的含有現(xiàn)代科技含量的學(xué)習(xí)材料，包括梁、連桿、齒輪、滑輪、皮帶、鏈條、輪轂、輪胎等不同種類的實驗材料，也含有角度傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器等。

一、研究方法

為探究機器人學(xué)習(xí)套裝在小學(xué)科學(xué)課堂的實驗效果，我們選取了兩所學(xué)校，每所學(xué)校的四至六年級各選取了兩個班，如，四年（1）班、四年（2）班;五年（1）班、五年（2）班;六年（1）班、六年（2）班，每班42人，進(jìn)行教學(xué)對比實驗，同一年級的兩個班的人數(shù)和接受能力一樣。四年（1）班、五年（1）班、六年（1）班使用傳統(tǒng)的實驗器材，四年（2）班、五年（2）班、六年（2）班使用機器人學(xué)習(xí)套裝。

二、研究分析

從準(zhǔn)備實驗用品、教學(xué)效果和學(xué)生的反饋意見看，機器人學(xué)習(xí)套裝有助于提高學(xué)生實驗的參與度，幫助學(xué)生建立科學(xué)概念，培養(yǎng)創(chuàng)新能力：

1.將演示實驗轉(zhuǎn)為小組實驗，增加探究實驗人數(shù)，讓更多學(xué)生參與探究活動

演示實驗是科學(xué)課常用的教學(xué)手段，存在一定危險性，有的實驗材料數(shù)量有限，由教師直接進(jìn)行演示實驗或邀請個別學(xué)生參與實驗，將實驗結(jié)果呈現(xiàn)給全班學(xué)生。在小學(xué)階段，由于實驗材料有限而進(jìn)行演示實驗的情況比較多，會大大降低學(xué)生的主動探究欲望。機器人學(xué)習(xí)套材具有多樣性、靈活性，能有效解決材料不足的問題。

新版教科版小學(xué)六年級上冊第三單元的第四課《改變運輸?shù)能囕啞?，要進(jìn)行平板和手推車?yán)锲返膶嵉剡\貨實驗。由于實驗物品較大，需要測試的場地要求也比較大，要帶學(xué)生到戶外進(jìn)行體驗，加上課堂時間有限，只能選取個別學(xué)生代表參加實地測試;課前教師讓學(xué)生代表先進(jìn)行實地測試，同步進(jìn)行錄像，然后在課堂上播放給全班學(xué)生觀摩。這樣的呈現(xiàn)測試方式，兩所學(xué)校的六年（1）班，讓學(xué)生置身探究的行列之外，只能等待他人的答案，或者是進(jìn)行一些猜測。

兩所學(xué)校的六年（2）班，教師為了讓全體學(xué)生都能感受兩者運貨的區(qū)別，使用了機器人學(xué)習(xí)套裝中的科技件，讓學(xué)生進(jìn)行探究活動。學(xué)生以小組為單位，按要求設(shè)計、搭建平板和手推車，在課桌上進(jìn)行模擬運貨的實驗。這個小小的改變，讓學(xué)生感受兩者運輸物品的優(yōu)劣。同時，借助機器人學(xué)習(xí)套裝替代生活中一些常見的物品進(jìn)行探究實驗，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究的欲望。課后，探究活動并未停止，學(xué)生帶著熱情，繼續(xù)深入探究。

2.直觀展示實驗數(shù)據(jù)變化的全過程，有利于學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論

利用機器人學(xué)習(xí)套裝中的傳感器進(jìn)行實時監(jiān)測、獲取數(shù)據(jù)，有助于提高課堂效率，讓學(xué)生有充裕的時間深入觀察和探究，有助于學(xué)生準(zhǔn)確獲取數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析數(shù)據(jù)，理解科學(xué)概念。

在新版教科版小學(xué)五年級下冊第四單元的第一課《溫度與水的變化》中，兩所學(xué)校五年級的其中一個班用傳統(tǒng)的溫度計，另外一個班用溫度傳感器，兩間學(xué)校都能測量出溫度的變化。

使用溫度計的兩個五年（1）班，學(xué)生在做《水沸騰后的變化》實驗時，花的時間比較多，且與用溫度傳感器的班級作對比，他們的分析表卻沒有用溫度傳感器的班所呈現(xiàn)的細(xì)致。他們在觀察后，根據(jù)每分鐘記錄的數(shù)據(jù)通過人工繪制曲線圖的方式，畫出溫度的變化，但變化曲線都是每分鐘，測得溫度點的直線連線。

用溫度傳感器的兩個五年（2）班，在測溫的過程中，電腦就會將傳感器測得的溫度變化的曲線圖呈現(xiàn)在屏幕上，學(xué)生能及時分析某個時間段的溫度變化，或整個實驗時間段的數(shù)據(jù)變化，使實驗現(xiàn)象更加具體、直觀。實驗中，學(xué)生有更多時間關(guān)注水溫和水形態(tài)變化的細(xì)節(jié)，有利于學(xué)生分析水的溫度、形態(tài)變化跟熱量的關(guān)系，有效解決教學(xué)的重點。

3.多種材料為學(xué)生提供探究條件，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新精神

傳統(tǒng)的科學(xué)實驗材料，一般只提供學(xué)生探究科學(xué)原理的實驗器材，課堂上給予學(xué)生創(chuàng)造性思維的機會不多。機器人學(xué)習(xí)套裝器材種類、數(shù)量多，同一個種類的器材也有不同的型號，且拆裝方便。材料的多樣性，給學(xué)生提供進(jìn)一步探究的條件，引發(fā)學(xué)生的深度思考與探究的欲望。同時，更多的探究實踐機會，為學(xué)生設(shè)計作品或產(chǎn)品提供了材料的保障，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神提供條件。

在新版教科版小學(xué)四年級上冊第三單元的第七、八課《設(shè)計制作小車》中，學(xué)生運用已獲取的經(jīng)驗、知識和技能，去設(shè)計制作小車。學(xué)生通過調(diào)查、討論、調(diào)整，選取最佳設(shè)計方案，再進(jìn)行制作，之后在進(jìn)行測試、反思、優(yōu)化，不斷完善的過程，深化對工程設(shè)計的認(rèn)識、理解和應(yīng)用。學(xué)習(xí)中，兩個四年（1）班，教師和學(xué)生比較容易找到廢舊物品設(shè)計小車，但在改裝小車設(shè)計上，由于輪子已被軸固定好，不容易拆卸，所以學(xué)生很少調(diào)整橡皮筋股數(shù)和長度，以及更換車輪，更不容易改變車身長度。學(xué)生設(shè)計的重點只單純地放在用橡皮筋作為動力，或者用氣球作為動力上。材料使用的不便，固化了學(xué)生的思維。

兩個四年（2）班的學(xué)生，使用的是機器人學(xué)習(xí)套裝。由于器材連接方便，容易拆卸，學(xué)生設(shè)計小車的思路可以從車身的長度、寬度，整橡皮筋股數(shù)和長度，更換哪種輪胎，比較適合橡皮筋或氣球作為動力的小車等多維度，多角度去思考問題，提出更優(yōu)方案。學(xué)生通過不斷地優(yōu)化小車設(shè)計，有了不少新發(fā)現(xiàn)。如學(xué)生在測試不同花紋的輪胎時發(fā)現(xiàn)不同的花紋，所產(chǎn)生的摩擦力不同，對汽車的穩(wěn)定性、驅(qū)動能力也有影響。這是學(xué)生通過測試，額外的發(fā)現(xiàn)。為了贏得比賽，不斷進(jìn)行實驗探究，優(yōu)化設(shè)計，以達(dá)到理想化狀態(tài)。學(xué)生通過體驗小車設(shè)計的基本過程，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，發(fā)展科學(xué)探究能力，構(gòu)建工程與技術(shù)設(shè)計思維框架;掌握生活與學(xué)習(xí)的技巧，提高實踐能力。

綜上所述，將機器人學(xué)習(xí)套裝帶入課堂，將演示實驗轉(zhuǎn)為小組實驗，讓更多學(xué)生參與探究活動，有效解決教學(xué)的重難點，能提高課堂效率。

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責(zé)任編輯? 李海濤