论文部分内容阅读
摘 要 以构建简易机器人校本课程的宏观目标为宗旨，从教学环境建设、教学器材准备等硬件方面，到校本教材的编写、校本课程的教学方法以及评价方法等软件方面进行了深入思考与探究，旨在为普及机器人教育提供借鉴。
关键词 简易机器人；校本课程；校本教材
中图分类号：G633.67 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）23-0058-02
简易机器人课程是中学技术课程与综合实践课程有效结合的良好载体。机器人教育作为基础教育中的一个创新教育平台，在发展过程中一些不成熟的表现、诸多方面的制约也越发明显。比如，商业性比赛对机器人比赛的渗透，使得机器人教育产生了过多功利化。在中小学，机器人教育大多都是以比赛的形式进行，在课程内容的设置、教学方法的选择、教学评价的实施等方面极少有可参考和借鉴的资料，整个教学活动缺乏教学研究设计，随意性较强。由于机器人课程缺乏科学的规划与教学设计，机器人教育的受重视程度也大打折扣，并随之引起一系列比如资金、设备、人员配备、资料书籍等方面的短缺。目前，中小学参与机器人学习的人员只是部分的机器人爱好者，无法实现大范围的普及机器人教育。因此，构建适合全体学生的简易机器人校本课程迫在眉睫。要在关注全体学生发展的同时根据学生的兴趣、生活经历、文化背景等鼓励多样性和选择性，满足不同学生的不同需求，促进个性发展，使机器人教育向着更为健康、正确的方向发展。
1 构建简易机器人校本课程的宏观目标
校本课程（school-based-curriculum）是以学校为本位、由学校自己确定的课程，是学校为了解决学校与学生在发展中面临的各种问题，通过学校内的教师共同探索开发的适合本校自身发展的课程。结合国家教材指导计划及本校师生资源的校本课程的有效开发和利用，不仅能带来更为灵活的教学活动、更为有效的师生互动，更能充分调动本校师生的教与学的积极性，真正实现课程的价值内涵，真正使通用技术教学迈向新课程导向的“培养学生技术素养和创新设计精神”。
面向全体学生 创新兴趣小组、课外活动等形式难免局限于小部分人的活动，虽然这对于特长教育有着不可否认的作用，但是小组活动的系统性、普及性和公平性都得不到保证。对于简易机器人教育这个新鲜事物，小组活动的引导作用是非常重要的，但是如果不向学科课程发展，其教育理论、教育方法的成熟是缓慢的[1]。将简易机器人制作作为通用技术课程的选修课程面向全体学生开设，旨在通过课程补充学生的课外知识、培养实践能力、激发创新意识。
向课堂化教育发展 随着下一步新课程改革的实施，机器人教育将受到越来越多的重视，高中、初中、乃至小学开设机器人课程将成为必然。构建简易机器人校本课程的最终目标是面向全体高中学生教授一门课程，实现学习中知识技能的形成、思想方法的掌握以及人文素养的领悟三者之间的统一。既要让学生了解单片机、传感器、电动机等方面的基础知识，了解机器人的基本工作方式，破除对机器人的神秘感，也要让学生通过协作，参与到机器人的组装、编程、调试中，通过讨论交流、优化程序结构、根据问题做出分析与评论，培养其创新、动手与研究能力，更要通过课程的学习，体验对科学与技术的探究，激发学生的求新欲望，努力使自己成为发现问题、探究问题的主体，体验技术的同时，提高自己的理论应用与实践的能力。
2 构建简易机器人校本课程的硬件准备
高中阶段的简易机器人教学是综合物理、数学、机械、电子、能源等多个学科领域的知识，集计算机、传感器、控制、程序于一身的技术知识，它要求学生在简易机器人课程的教学过程中能够通过自主体验，培养学生的动手创新能力以及综合实践能力。基于这一目标，简易机器人教学实践室的建设就要能够满足学科教学、创新体验、素质拓展等多个教学活动要求。
教学环境建设 在简易机器人教学环境建设方面主要需要考虑实践室建设要素和实践室建设功能两个方面。在建设要素方面除了有传统实践室都具有的设备，如桌椅、设备橱柜、实验器材、电教设施、水电安全防护设施之外，还要有机器人教学所专有的竞技场地。在功能方面我们要实现教师演示教学、学生操作实践、验证性实验和探索性实验等，要让学生在这样一个学习环境中激发机器人的学习兴趣和强烈的探索欲望。
合理规划机器人实践室，在机器人课程建设当中也是相当重要的一部分。对于一个完整的机器人实践室，可以将其划分为四个区，即教学区、探索区、展示区以及储藏区：教学区主要包括教师的电教设备、学生的小组学习桌椅以及电脑等，主要实现理论教学、教具展示、学生搭建、编程调试等功能；探索区主要是机器人的竞技工作台、虚拟机器人仿真系统等，用来实现学生搭建的机器人产品的调试、竞赛等活动；展示区一般放置在实践室四周，用来展示机器人模型、介绍机器人相关知识等；储藏区主要是用来存放机器人相关的配套器材资料等。
教学一般按照2～3人一组，有指定的一张工作台和一台计算机，共同完成简易机器人的搭建、编程、调试、创新等工作，以实现教学过程良好有序地进行。
教学器材准备 机器人设备的选取是机器人硬件建设当中最重要也是最困难的一步。受机器人竞赛的影响，目前，我国生产和销售机器人产品的厂家不少于20家，每种品牌各有优劣，根据我们的教学要求，在选择机器人器材的时候需要考虑以下因素。
首先是耐用性强。由于是面向全体学生进行的课堂化教学，器材在使用过程中要经常经受多次的拆装，对其耐用性和强度有较高的要求，比如电池要能够经受得住至少100次的充放电以及深度充放电等，在调试测试过程中要能够承受一定速度的撞击。
其次是成本低。需要为参加课程的学生准备足够多的机器人套件以及备用套件，所以理想的价格目前为每套不超过5000元。
再次是可扩展，机器人设备要能够根据科技发展、学情、课程安排具有较好的扩展性，比如要能够增加各种感应模块，各品牌之间要具有一定的兼容性，在控制方面现在使用的是遥控驱动，以后要能够扩展为蓝牙或WiFi控制。 最后也是很重要的一点是要安全，这就要求机器人套件必须是安全可靠的，学生在使用过程不会对身体造成一定的伤害，一些光照对眼睛必须是无害的。
3 简易机器人校本课程的软件建设
简易机器人校本课程的软件建设主要包括整合相关的网络素材、开发适合本校学情的学习教材，确定合适的教学方法以及学生评价方法。
校本教材的编写 根据课程开设的宏观目标，校本学习材料的编写首先要突出课程开设的宏观目标，即注重学生创新实践、动手操作等综合能力的培养，同时要立足于学生的需求，选择简单并具有可操作性的知识技能，明确对学科知识和技能目标的定位，以保证学生知识与技能的平衡，在教材的设计过程中还应注重情感态度的培养。联合国教科文组织曾指出，学习即学会求知、学会做事、学会共处、学会做人。因此，传统的知识传授型教学已经不适用于当前的信息化社会环境，而应更注重学生在获得知识的同时分析问题、解决问题的能力是否有提高。简易机器人校本教材的编写要充分考虑让学生在动手操作的过程中、在小组合作的过程中培养自己的规划能力、逻辑思维能力、对技术的情感等科学素养。
教学方法实施建议 以技能习得和情感培养为目标的教学多以项目、活动、任务等形式展开。简易机器人课程中的项目教学通过将一个相对独立的项目交给学生小组自己处理，创造一个学生主动参与、自主协作、探索创新的新型课堂。孩子对玩具的喜爱是一种天性，高中生也不例外，机器人作为一个具有初步智能的高级玩具，可以较高程度地激发学生的学习兴趣以及学习动机，因此采用一种“玩中做、做中学”的教学方法，寓教于乐，让学生在游戏的过程中体验成功。
学生评价 灵活的教学方法将学生也带入了一个开放的探索空间，随之带来的是学习状况跟踪与学习效果的评判问题。对学生的评价，建议采用过程性评价的方法，结合多方面表现综合评价学生，可以采用学习档案袋的方式记录学生的整个课程学习过程。为了使过程评价更具有可操作性，对学生的活动表现，学习态度、学习结果制定评价量规，通过自我评价、小组评价、教师评价等多个角度对学生进行客观、全面的综合评价，最终目的是督促学生完成任务，达到既定学习目标，提高其科学探索创新能力。
构建面向全体学生、面向课堂的高中简易机器人校本课程，需要综合考虑多方面资源，共同参与，共同建设，努力实现机器人教育培养学生综合创新实践能力的重要目标，为探索教育改革和人才培养提供参考。
参考文献
[1]胡兵华，何少莎，王小根.中小学机器人教育的校本课程开发探讨[J].中国教育信息化，2009（2）：15-17.
[3]吴红伟.高中通用技术融合机器人案例的校本课件开发研究：以苏教版《技术与设计（1和2）》为例[J].中国现代教育装备，2012（6）：65-67.
[4]王英琴.中小学机器人实验室建设的探索与思考[J].中小学信息技术教育，2004（12）：24-25.
[5]张振堂.中学智能机器人教育的小本课程建设研究[D].兰州：西北师范大学，2006.
[6]钟志强，张毅宁，李国军.高中机器人教育课程解读[J].鞍山师范学院学报，2014（2）：75-78.
关键词 简易机器人；校本课程；校本教材
中图分类号：G633.67 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）23-0058-02
简易机器人课程是中学技术课程与综合实践课程有效结合的良好载体。机器人教育作为基础教育中的一个创新教育平台，在发展过程中一些不成熟的表现、诸多方面的制约也越发明显。比如，商业性比赛对机器人比赛的渗透，使得机器人教育产生了过多功利化。在中小学，机器人教育大多都是以比赛的形式进行，在课程内容的设置、教学方法的选择、教学评价的实施等方面极少有可参考和借鉴的资料，整个教学活动缺乏教学研究设计，随意性较强。由于机器人课程缺乏科学的规划与教学设计，机器人教育的受重视程度也大打折扣，并随之引起一系列比如资金、设备、人员配备、资料书籍等方面的短缺。目前，中小学参与机器人学习的人员只是部分的机器人爱好者，无法实现大范围的普及机器人教育。因此，构建适合全体学生的简易机器人校本课程迫在眉睫。要在关注全体学生发展的同时根据学生的兴趣、生活经历、文化背景等鼓励多样性和选择性，满足不同学生的不同需求，促进个性发展，使机器人教育向着更为健康、正确的方向发展。
1 构建简易机器人校本课程的宏观目标
校本课程（school-based-curriculum）是以学校为本位、由学校自己确定的课程，是学校为了解决学校与学生在发展中面临的各种问题，通过学校内的教师共同探索开发的适合本校自身发展的课程。结合国家教材指导计划及本校师生资源的校本课程的有效开发和利用，不仅能带来更为灵活的教学活动、更为有效的师生互动，更能充分调动本校师生的教与学的积极性，真正实现课程的价值内涵，真正使通用技术教学迈向新课程导向的“培养学生技术素养和创新设计精神”。
面向全体学生 创新兴趣小组、课外活动等形式难免局限于小部分人的活动，虽然这对于特长教育有着不可否认的作用，但是小组活动的系统性、普及性和公平性都得不到保证。对于简易机器人教育这个新鲜事物，小组活动的引导作用是非常重要的，但是如果不向学科课程发展，其教育理论、教育方法的成熟是缓慢的[1]。将简易机器人制作作为通用技术课程的选修课程面向全体学生开设，旨在通过课程补充学生的课外知识、培养实践能力、激发创新意识。
向课堂化教育发展 随着下一步新课程改革的实施，机器人教育将受到越来越多的重视，高中、初中、乃至小学开设机器人课程将成为必然。构建简易机器人校本课程的最终目标是面向全体高中学生教授一门课程，实现学习中知识技能的形成、思想方法的掌握以及人文素养的领悟三者之间的统一。既要让学生了解单片机、传感器、电动机等方面的基础知识，了解机器人的基本工作方式，破除对机器人的神秘感，也要让学生通过协作，参与到机器人的组装、编程、调试中，通过讨论交流、优化程序结构、根据问题做出分析与评论，培养其创新、动手与研究能力，更要通过课程的学习，体验对科学与技术的探究，激发学生的求新欲望，努力使自己成为发现问题、探究问题的主体，体验技术的同时，提高自己的理论应用与实践的能力。
2 构建简易机器人校本课程的硬件准备
高中阶段的简易机器人教学是综合物理、数学、机械、电子、能源等多个学科领域的知识，集计算机、传感器、控制、程序于一身的技术知识，它要求学生在简易机器人课程的教学过程中能够通过自主体验，培养学生的动手创新能力以及综合实践能力。基于这一目标，简易机器人教学实践室的建设就要能够满足学科教学、创新体验、素质拓展等多个教学活动要求。
教学环境建设 在简易机器人教学环境建设方面主要需要考虑实践室建设要素和实践室建设功能两个方面。在建设要素方面除了有传统实践室都具有的设备，如桌椅、设备橱柜、实验器材、电教设施、水电安全防护设施之外，还要有机器人教学所专有的竞技场地。在功能方面我们要实现教师演示教学、学生操作实践、验证性实验和探索性实验等，要让学生在这样一个学习环境中激发机器人的学习兴趣和强烈的探索欲望。
合理规划机器人实践室，在机器人课程建设当中也是相当重要的一部分。对于一个完整的机器人实践室，可以将其划分为四个区，即教学区、探索区、展示区以及储藏区：教学区主要包括教师的电教设备、学生的小组学习桌椅以及电脑等，主要实现理论教学、教具展示、学生搭建、编程调试等功能；探索区主要是机器人的竞技工作台、虚拟机器人仿真系统等，用来实现学生搭建的机器人产品的调试、竞赛等活动；展示区一般放置在实践室四周，用来展示机器人模型、介绍机器人相关知识等；储藏区主要是用来存放机器人相关的配套器材资料等。
教学一般按照2～3人一组，有指定的一张工作台和一台计算机，共同完成简易机器人的搭建、编程、调试、创新等工作，以实现教学过程良好有序地进行。
教学器材准备 机器人设备的选取是机器人硬件建设当中最重要也是最困难的一步。受机器人竞赛的影响，目前，我国生产和销售机器人产品的厂家不少于20家，每种品牌各有优劣，根据我们的教学要求，在选择机器人器材的时候需要考虑以下因素。
首先是耐用性强。由于是面向全体学生进行的课堂化教学，器材在使用过程中要经常经受多次的拆装，对其耐用性和强度有较高的要求，比如电池要能够经受得住至少100次的充放电以及深度充放电等，在调试测试过程中要能够承受一定速度的撞击。
其次是成本低。需要为参加课程的学生准备足够多的机器人套件以及备用套件，所以理想的价格目前为每套不超过5000元。
再次是可扩展，机器人设备要能够根据科技发展、学情、课程安排具有较好的扩展性，比如要能够增加各种感应模块，各品牌之间要具有一定的兼容性，在控制方面现在使用的是遥控驱动，以后要能够扩展为蓝牙或WiFi控制。 最后也是很重要的一点是要安全，这就要求机器人套件必须是安全可靠的，学生在使用过程不会对身体造成一定的伤害，一些光照对眼睛必须是无害的。
3 简易机器人校本课程的软件建设
简易机器人校本课程的软件建设主要包括整合相关的网络素材、开发适合本校学情的学习教材，确定合适的教学方法以及学生评价方法。
校本教材的编写 根据课程开设的宏观目标，校本学习材料的编写首先要突出课程开设的宏观目标，即注重学生创新实践、动手操作等综合能力的培养，同时要立足于学生的需求，选择简单并具有可操作性的知识技能，明确对学科知识和技能目标的定位，以保证学生知识与技能的平衡，在教材的设计过程中还应注重情感态度的培养。联合国教科文组织曾指出，学习即学会求知、学会做事、学会共处、学会做人。因此，传统的知识传授型教学已经不适用于当前的信息化社会环境，而应更注重学生在获得知识的同时分析问题、解决问题的能力是否有提高。简易机器人校本教材的编写要充分考虑让学生在动手操作的过程中、在小组合作的过程中培养自己的规划能力、逻辑思维能力、对技术的情感等科学素养。
教学方法实施建议 以技能习得和情感培养为目标的教学多以项目、活动、任务等形式展开。简易机器人课程中的项目教学通过将一个相对独立的项目交给学生小组自己处理，创造一个学生主动参与、自主协作、探索创新的新型课堂。孩子对玩具的喜爱是一种天性，高中生也不例外，机器人作为一个具有初步智能的高级玩具，可以较高程度地激发学生的学习兴趣以及学习动机，因此采用一种“玩中做、做中学”的教学方法，寓教于乐，让学生在游戏的过程中体验成功。
学生评价 灵活的教学方法将学生也带入了一个开放的探索空间，随之带来的是学习状况跟踪与学习效果的评判问题。对学生的评价，建议采用过程性评价的方法，结合多方面表现综合评价学生，可以采用学习档案袋的方式记录学生的整个课程学习过程。为了使过程评价更具有可操作性，对学生的活动表现，学习态度、学习结果制定评价量规，通过自我评价、小组评价、教师评价等多个角度对学生进行客观、全面的综合评价，最终目的是督促学生完成任务，达到既定学习目标，提高其科学探索创新能力。
构建面向全体学生、面向课堂的高中简易机器人校本课程，需要综合考虑多方面资源，共同参与，共同建设，努力实现机器人教育培养学生综合创新实践能力的重要目标，为探索教育改革和人才培养提供参考。
参考文献
[1]胡兵华，何少莎，王小根.中小学机器人教育的校本课程开发探讨[J].中国教育信息化，2009（2）：15-17.
[3]吴红伟.高中通用技术融合机器人案例的校本课件开发研究：以苏教版《技术与设计（1和2）》为例[J].中国现代教育装备，2012（6）：65-67.
[4]王英琴.中小学机器人实验室建设的探索与思考[J].中小学信息技术教育，2004（12）：24-25.
[5]张振堂.中学智能机器人教育的小本课程建设研究[D].兰州：西北师范大学，2006.
[6]钟志强，张毅宁，李国军.高中机器人教育课程解读[J].鞍山师范学院学报，2014（2）：75-78.