浅谈机器人课程中的问题及解决方法

摘 要：随着近年来教学理念和教学设备的更新，在一线教学过程中逐步提出了学科整合、做中学等教学方法和理念，在教学中强调知识技能与生活实际的紧密结合。机器人课程作为一项综合多种学科知识和技能的科技活动课程，逐步走入了学生的学习生活，它旨在培养学生的观察力、思考习惯养成、表达能力、动手实践能力、逻辑思维、创新精神、团队精神。它集知识性、趣味性、竞技性于一体，深受中小学生喜爱。作为科技教师，我们可以通过构建岛式教学环境，精心设计活动任务，网络交流互动等多种教学方式，提高学习者个体综合技能水平与他们的群体沟通能力和团队精神。

关键词：机器人活动；机器人搭建；网络；思考习惯养成

我们需要怎样的学生？我们的学生需要具备什么样的能力来适应生活和社会的发展？我以为，要在竞争激烈的现代社会生存和谋求自身发展，我们必须培养孩子们，使他们具备敏锐的观察能力、传承知识与技能的能力、创造性思维和思考习惯、沟通和表达能力、团队合作能力。

科学的设计机器人活动能够有效的提升上述学生的几大能力。首先机器人教学的趣味性和实践性，能大大激发学习者的探索兴趣，此外，机器人教学活动整合了多学科知识，学习者在联系生活搭建机器人解决问题的过程中要综合多个学科知识和技能。

一、多维度创设机器人教学环境的问题及解决

任何课程的设计都不是要把我们的教学环境设立成一个死板的课堂，而是要让我们的教学环境成为一个学习交流的平台，一个能展示学习者自我思想、技能的平台，一个能够进行合作交流的平台。这个平台的搭建大体要考虑以下几个因素。

1、机器人教学硬件设施建设

通常机器人教学都利用岛式的工作台进行，这种结构的学习环境适合学习者围坐在一起交流，共同搭建，完成他们的创意。每个岛式的工作台上配备计算机，方便学习者进行程序设计和更改，随时在网络上创意心得等。零件整理槽是必不可少的，它能够为学习者提供一个分类整理零部件的空间，这一点对提高低年龄段的初学者认识零部件及分类很有帮助。这也是行为习惯的一个养成过程。多媒体教学环境会为学习者交流提供一个课堂展示的有效工具，特别是实物投影对搭建部分的展示、对思维图纸的展示，让学习者能够更明确的表达自己意图。

2、学习者分组和指导教师的人员配备

机器人活动的设计通常是以小组为单位，活动中指导者会根据学习者年龄特点和学习基础分为几个小组来完成同一个活动任务。分组的人员数量根据器材而定，通常要确保每2名组员有一定数量的器材来完成基础搭建任务。此外，需要注意每个小组需要有1名学生有较好的计算机基础，能够在自身完成基础编程的同时兼顾辅导其他同学及学习过程中的资料留存。

在教师的人员配备方面，通常需要1名主讲教师，讲解基础理论和布置活动任务。在班级人数超过20人或小组数量超过4个时，需要1名助教和主讲教师一同帮助辅导。

3、具有开放性和延续性的评价平台

机器人活动过程是学习者和指导者互相学习的过程，两者之间的创意是共享的。在课堂教学过程中指导者的评价并不是权威的最终评定。因此，在教学实践中我们往往利用互联网或是内部网站进行开放式的、具有延续性的评价或是讨论。

二、机器人教学活动中需要解决的问题和方法

在任何教学活动中，学习者活动设计都是至关重要。优秀的机器人活动设计至少应该考虑：搭建的作品具有现实应用意义；能够保障活动时间有效利用；教师的讲解环节对学习者有指导意义；能引导学习者观察、专注、思考、交流。

1、搭建的作品具有现实应用意义

机器人课程作为一个开放式的活动课程，切忌生搬硬套课本内容。活动设计者需要将课程基础理论和操作融入到一个与生活紧密结合的任务中去，在这个任务中牵引出需要讲授的知识点。

比如：可以通过搭建一个“门”，来让学习者了解“门”的设计结构，各种传感器的利用，电机的方向性和控制方法等。我们的设计越贴近学习者的生活，越是容易引起他们的共鸣，激发他们的反思，调动他们的想象和创意。

2、能够保障活动时间有效利用

一个完整的活动方案包括：联系、构建、反思、延续几大部分。初级阶段这几个环节大概需要1.5个小时，也就是中小学的2课时；中级阶段大概需要3个小时或是更多。高级阶段就是对自身作品创意构建的不断反思和延续。

以初级为例：联系阶段的交流应该控制在10分钟左右，主要是教师范例讲解，学习者把他们的日常经验和观察勾画出来；构建阶段控制在40分钟，其中包括搭建机器人、程序设计与调试、组内交流、资料整理等环节；反思阶段控制在10分钟，主要是小组间交流和指导者的点评；延续阶段需要30分钟甚至是更长的时间，主要完成作品完善、资料留存、网上及随笔等。

3、教师的讲解环节对学习者有指导意义

在现今的教学理论交流中我们强调创新的重要性。然而，一切的创新活动都源于对传统经典的传承和学习者的亲身实践及不断的反思。

所以讲授者教师在有限的讲授时间里要将经典的模型、搭建技巧、设计理念清楚地表述给学习者，让他们在动手前有一个基础的认识，让自己的改造或是创造有一定的基础和依据。

同时，教师的讲授要规范，这样对学生介绍自己作品有一定的示范效果，让学生的表述也更加准确、规范，便于学习者、执教者之间的相互交流和信息沟通。

4、能引导学生观察、专注、思考、交流。

在机器人教学中，搭建参考要能都激发学生的观察、专注、思考和交流。我们的搭建参考要让学习者通过仔细的观察去发现它的搭建顺序、可以增减的零部件；通过学习者的思考和交流衍生出自己的创意，进而设计适合自己搭建作品的程序。

三、资料的积累和参与他人创意的问题和方法。

机器人的执教者和学习者都要注重资料的积累，自己每个创意整体设计思路和作品图片要留存并供别人参考，交流是提升水平的最好方法。

自身作品注意留存整体效果照片和重要细节部分照片或是资料图纸。在网络上发表后时时关注别人的评论和建议，对提出的建议一定要动手实践。

经常参与别人的设计或是论坛，动手实践别人的作品并提出自己的想法，经常交流。将经典的部分或是整体创意留存资料。

四、机器人教学中多学科综合性问题及解决方法

在低年级机器人活动中经常遇到学科知识超出所学知识的问题。针对这一点可以利用机器人教学中“实物展现”的特点，利用简单的模型和实验验证一些定理、原理、或难以诠释的定义。例如：变量和定量就可以利用图形化的编辑界面向学生解释，带锁的箱子里面装固定不变的数（数据）就可以理解为定量，不带锁的箱子里面装不固定的数（数据）就可以理解为变量。

针对机器人课程在实施过程中的问题，在个体教学中出现各不相同，解决起来也各有方法。在课堂硬件平台搭建上要注重为学习者交流提供方便；在课堂实施过程中要保障学习者自主实践、小组交流；在课后要利用各种开放式的平台与他人交流分享。在处理问题时必须要保持的基本原则是要以培养学习者观察力、思考习惯养成、表达能力、动手实践能力、逻辑思维、创新精神、团队精神为本，集知识性、趣味性、竞技性于一体，保护青少年对科技课程的喜爱。

参考文献：

[1] （美）加里・鲍里其《有效教学方法》江苏教育出版社.2002年

[2] 丁舒《教师教学行为有效性研究》南京师大学报.2007年

[3] 宋秋前《有效教学的理念与实施策略》浙江大学出版社.2007年

[4] 张大均《教与学的策略》人民教育出版社.2003年