中小学智能机器人常态化教学模式的初探

智能机器人常规教学以点牵线，以线带面，既保证了面上全体学生机器人知识的普及，又保证了爱好机器人学生的创新与实践能力的提高，对学生进行分层教学，使全体学生的信息素养得到不同层次的提高，逐步推动本校智能机器人教学步入一个常态化的轨道。

一、理论依据

心理学家、教育家布卢姆主张“给学生足够的学习时间，同时使他们获得科学的学习方法，通过他们自己的刻苦努力，应该都可以掌握学习内容”，“不同的学生需要用不同的方法去教，不同的学生对不同的教学内容能持久地保持注意力”。根据这一理论的启示，把智能机器人作为信息技术学科的教学内容之一，溶入到信息技术课堂的教学中，将机器人的基本知识对全体学生进行普及，全面提升全体学生的信息素养，在兴趣小组中挑选出综合能力强的学生参加竞赛活动，让学生的心智经历一个质的锤炼，达到分层教学的目的。

二、开展形式

“面”：以课堂教学活动为面，系统化地普及智能机器人的知识，提升全体学生的信息素养

课堂教学可以在初一年级全面铺开，主要是为学生普及机器人知识，通过教师的情景引导、任务驱动等教学方法，让学生体验机器人工作过程，通过动手组装简单的机器人，培养学生动手操作能力，学习简单的编程语言，培养学生的学习程序设计的兴趣。每周1个课时，每学期至少安排9-10个课时，整个初一学年就有18-20个课时。

根据《国家九年义务教育课程综合实践活动指导纲要》的要求，总体的教学目标如下：

1.了解现代机器人的发展趋势，了解简易机器人的基本构造；了解机器人领域的发展前沿，分析我国在机器人领域存在的差距，树立责任感。

2.学会根据生活和学习中的实际需要，设计、动手制作或组装简单的实物机器人，会将编制好的控制程序（使用流程图方式）导出到实物机器人，运行机器人并对机器人及其控制程序做出必要的调试和修改，或使用简单易学的程序语言（如LOGO）编制简单的程序控制机器人做出简单动作或解决简单问题。

3.在制作和操纵简单机器人的基础上，探究机器人的机械装置、电子装置，了解计算机程序控制机器人做出各种动作的简单流程，体验机器人对信息技术多个门类的综合运用。

根据教学目标及教学硬件的实际情况，具体教学内容安排可参见表1。

“线”：以兴趣小组活动为“线”，满足不同学习层次学生的需求，拓展学生的知识的应用能力。

在每周六上午开展第二课堂兴趣小组活动，成员主要由对爱好机器人学习的学生自主报名，以及教师在上课过程中发现的综合能力较强的学生组成，人数控制在30人左右。开展方式以综合活动任务为主，通过模拟竞赛进行。具体活动内容可以为：设计制作走迷宫的机器人，会灭火的机器人，会排障探险的机器人，机器人足球赛，机器人蓝球赛等。学生以2至4人为小组，合作完成综合活动任务。第二课堂的活动，学生是绝对的主体，无论是机器人的设计搭建、算法的确定、程序的编写、机器人的调试，都要以学生为主，教师只需辅以适当指导。在活动中，学生会不断地经历对任务的分析、对机器人结构的规划、搭建、设计算法编程、调试改装机器人等过程，从而提高自身的动手能力、思维能力、协作能力。经历探索、克服困难的过程，增强自信心。

“点”：以竞赛项目参与为点，让学生的心智经历质的锤炼，突破带动智能机器人常规教学。

教师要针对具体的竞赛项目，对其规则进行具体的研究分析、制定备赛计划、及做好硬件准备。在第二课堂活动中选拔出适合的参赛学生。依据竞赛目标，对学生进行有针对性的强度训练。学生在经历训练到比赛的过程中，除了综合能力得到提高，心智、毅力也得到磨练。

以综合技能项目为例，根据比赛的要求，学生要在150分钟内，在比赛现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。而且竞赛场地的路线、任务内容及数量都是在赛前才公布。这就要求选拔的参赛队员，不但编程能力要扎实，还要有较强动手组装能力及临场应变能力。训练计划也可以分成如下几个环节：①机器人的组装，各个拼装板块引导线走法训练；②单项任务完成策略训练，包括不同情况下算法的确定、程序的编写及调试；③ 90分钟内机器人的组装，单个场地随机路线全部任务限定调试次数的训练；④150分钟内机器人组装，三个场地随机路线随机任务量训练；⑤速度、强度提升训练。在训练的过程中，要及时鼓励学生根据训练的实际情况，自己的想法，去有效地改装机器人……经过比赛，学生们不仅完成自己的比赛机器人，也提升了对科技和利用科技来积极影响周围世界的认识。

三、教学评价

教师不仅要对学生的基础知识进行评价，更重要的是要对学生的综合能力等因素进行评价。评价还应着重关注在整个教学活动中，学生参与的态度、发现问题解决问题的能力和创造性，关注学生学习的过程和方法，与他人交流与合作的能力。同时要强调评价的激励性，要能鼓励学生积极探索，勇于创新。

以《会避障的机器人》一课为例，课堂教学的评价量化表可设计如表2。

在几年的智能机器人教学的探索过程中，本校也经历了“从竞赛活动，到信息技术课堂；从为了竞赛获奖，到为了全体学生信息素养的提高；从发现现象、探索证实，到全面展开研究、初步成果的体现”的过程。