关于机器人校本课程的课程设计探究

中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会于2010年在东莞常平举办了“全国中小学信息化课程建设与机器人教学研讨会 ”。本次会议从素质教育的高度，以培养学生创新精神和实践能力为主题，针对中小学机器人教学的现状，动员理论工作者、教研人员和一线教师，从机器人课堂教学、机器人课外活动，特别是课程建设方面对中小学机器人教育进行了梳理、讨论和总结，进一步明确机器人课程开发的指导思想和方向。

一、机器人校本课程的定位

我国近期颁发的《中小学智能机器人课程指导意见》中明确指出，中小学智能机器人课程的主要任务是培养学生对智能机器人的兴趣，让学生了解和掌握以智能机器人为载体的信息技术与通用技术的基本知识和技能，了解技术的发展及其应用对于人类生活和科学发展的深刻影响。因此，在中小学机器人教育校本课程开发上，课程的目标不仅仅是向学生传授知识和技术，课程设计的重点应该放在让学生认识到技术发展对于人类社会的影响，树立正确的技术观。

在高中学段，机器人技术在信息技术和通用技术都有相应的选修教材和教学目标，其中有些知识点重复出现，同时在上述两门学科课时量极少的前提下，也不可能抽出充足的课时来进行专门的、系统的机器人技术教学，更没有多余的课时用来进行专题机器人课外活动。现阶段机器人课程比较恰当和容易实施的方法是，以学科课程整合的模式，通过校本课程来实现。在校本课程开设的过程中，让学生通过任务应用进一步理解机器人技术的知识，同时培养良好的科学素养和创新精神。最为关键的是，开课教师要对机器人的学科知识整合特性有非常清晰的认识，把眼光放长远，要以培养学生的综合实践能力为最终目标。

二、机器人校本课程的课程目标设定

机器人课程要面向全体师生，课程目标要立足全体学生，针对不同学段和年龄段设置不同的知识和活动开展教学，让更多的学生接触和学习机器人，从参加机器人学习的过程中学到真正对自己的成长有用的东西。

在机器人校本课程开发中，为普及机器人知识和技术，在机器人教学中培养学生学科核心素养，笔者有以下三点建议：以项目式教学法组织教学内容；以“讲授”与“活动”为主要形式并在教学中实现动态平衡；以培养“工程思维”和“计算思维”为主线组织教学。基于中小学生的知识局限性和机器人教育具有综合性、实践性和创新性等特点，在机器人校本课程开发的教学目标设定中，侧重点是技能操作目标和情感态度目标两个层面。对于学习者，机器人课程的教学目标还应该包括如下四点：

（1）了解机器人理论基础知识；

（2）熟悉主流机器人器材和编程软件，重视综合实践能力的养成；

（3）重视工程思维、计算思维和创新精神的培养，提高动手搭建和编程操作能力；

（4）重视团队协作，培养团队意识。

三、机器人校本课程总体框架和结构设计

我国现阶段中小学开展机器人教育，在机器人课程建设上，总体框架设计分为四个模块，包括机器人概况、机器人硬件、机器人编程、机器人专题活动，课程总体框架如表1所示：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

表1 机器人校本课程总体框架

第一个模块是机器人概况，教授机器人的基础性知识,包括机器人的定义、机器人分类和工作原理。这个模块让学生初识机器人，主要学习机器人基础知识，了解机器人技术的前世今生。

第二个模块是机器人硬件，介绍各种主流教育机器人的基础零件库、驱动装置和传感器，熟悉经典机械传动方式。教学活动中主要让学生以小组为单位利用教育机器人器材进行简易机器人的拼装搭建，并和生活中的实例建立联系，以此激发学生的学习兴趣，从而进行动力、机械原理的学习。机器人的搭建与调整中，初步培养学生的实践能力和“工程思维”能力。

第三个模块是机器人编程，介绍各种主流教育机器人编程语言, 熟悉简单程序设计，理解程序的三大流程结构。学生经过上一阶段的机器人实体组装的学习后，转入机器人编程的学习中来，主要学习Lego Mindstorms Education EV3、Scratch、Python这三类教育机器人编程语言，图形化编程语言环境更容易让学生上手，丰富的数据采集模块便于初学者避开控制细节，关注任务整体流程。最终让学生学会利用编程语言对机器人下发指令，实现机体的直行和转弯，再深入了解机器人巡线、避障程序的原理，初步培养学生的逻辑思维能力和“计算思维”能力。

第四个模块是机器人专题活动，综合结构搭建和程序编写，应用基础知识，团队协作自主完成相应任务，开展机器人创新及竞赛活动。这个阶段学生主要对之前学习的结构搭建和程序编写知识进行整合，进行项目式学习，包括诸如巡线机器人、避障机器人、竞赛机器人等。还可以将机器人技术应用到生活中解决实际问题，针对一个具体的案例，将科学、技术、工程等多领域知识整合运用到机器人的设计与组装中，针对该案例设计并实现若干功能，提高机器人技术应用能力，培养学生多方面的综合实践能力。

建成后机器人教育校本课程体系如图1所示：

图1 机器人教育校本课程体系（见左侧）

参考文献

[1]钟柏昌,张禄.我国中小学机器人教育的现状调查与分析[J].中国电化教育,2015,(07):101-107.

[2]杨开城.课程开发模式的新构想[J].中国电化教育,2004,(12):36-40.

[3]彭绍东.论机器人教育(上)[J].电化教育研究,2002(6):3-7.

[4]吴洁,何花,周波.浅谈教育机器人[J].中国教育技术装备,2006,(07):14-17.