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摘 要：随着国内各层次教育改革步伐的加快和新课程理念的深入实施，教学工作的目标发生了重大的转变，特别是对于综合素质人才的培养提出了更高的标准和要求。在这样一个全面推行素质教育的大背景下，随着现代社会人工智能应用范围的日趋广泛，能够全面锻炼学生素质能力的机器人课程教学在越来越多的学校中如火如荼的开展起来。机器人课程教学的开展对于创新性学习人才的培养具有着重要的意义。本文结合笔者多年机器人教学工作经验，简要探析了如何开展机器人课程教学，培养创新性学习人才，仅供同行参考。
关键词：素质教育 机器人课程教学 创新型学习人才
为了适应现代社会对于高素质人才的需求，国内各层次教育正实现由应试教育向素质教育的转变，并且取得了较为突出的成绩。其中，机器人课程的引入是素质教育实施的一个重要方法，更是培养学生创新性学习精神的重要手段之一。教师在组织机器人教学工作时要清醒的认识到课程开展的重要性，学会对教学方法和手段进行合理应用，从提升教学工作实际效率和质量入手，真正为培养创新性学习人才提供一个良好的学习环境。
一、机器人课程教学的定位及其发展现状
在国家信息技术课程标准中，机器人教学已经作为选修模块正式成为了信息技术课堂的一项学习内容。在国内，北京、上海、广州、深圳、南京、哈尔滨等很多经济发达的地区早在几年前就已经開展了不同形式的机器人教育教学活动，并且取得了很好的教学成果。在课程标准中，要求学生在小学阶段要学会设计和制作简单的机器人，体验“采集信息——处理信息——控制动作”的基本过程。在初中阶段则要求学生要能够设计和制作机器人，以机器人为载体，体验并初步学会通过程序设计解决问题的基本过程。机器人教学的内容包括：机器人的概念、功能、原理、结构、发展历史、应用领域等基础知识；机器人程序编写及开发机器人程序；机器人的硬件结构体系、机器人的模块化拼装、控制与维护；在各种机器人知识与能力竞赛中，创造性地综合运用所学知识。
深圳作为国家改革开放的前沿阵地，机器人知识的教学内容早在2007年就出现在了深圳市教科院编制的中小学信息技术教材中，并在各学校逐步推行机器人进课堂的普及教育。在市教科院的带动下，人工智能与机器人的相关知识已经正式成为我市信息技术教材的一个重要内容，并且分别在小学五年级和初中一年级各安排了一个学期的时间来专门学习相关内容。我市在推广普及机器人进课堂的教育活动中统一使用的是哈工大研制生产的诺宝教学机器人套装。此套装包含了声音、红外、磁敏等近二十种传感器和发光、风扇、电机等十余种输出模块，另外配备了可视化编程软件和直观的仿真界面，还搭配了很多可以用来自行搭建使用的配件和零件。教师在开展教学时可以很方便的根据课堂内容的需求来让学生给机器人的主机配备各种传感器和输出设备，搭建成所需要的机器人，并按照所需要的功能进行编程、仿真甚至是实体测试。通过一系列既动脑又动手来分析问题和解决问题的活动，来达到课堂的教学目的。这种形式的教学活动弥补了我国现行教育体制下学生能力发展欠缺的的薄弱环节，在广大学校中受到了热烈的欢迎，学生的能力也得到了更全面的发展以适合未来社会对人才的需要。
二、如何开展机器人课程教学，培养创新型学习人才
为了满足创新型学习人才的培养需求，如何更科学、合理的开展机器人课程教学活动，是最重要的关键所在。一个优良的课堂模式，不但能够提高学生课堂学习效率，同时也有利于教师更加系统地有效地协调教学活动中潜在的各种矛盾和问题。教师在开展机器人课程教学过程中要注重对课堂内容、模式、方法的合理编排，努力营造一个便于让学生通过自身的努力，形成创新型学习能力的新颖的教学环境，从而更好地满足现代社会对于高素质人才的基本需求。
1.设立机器人活动教室，为培养创新性学习人才提供广阔平台
机器人教学是一门特殊的教学，首先它是一门实践性很强的学科，进行机器人教学不能局限于课本，不能局限于理论，实践环节一定要跟上才行，这就意味要有一定数量用于教学用的机器人。这对于大多数学校来说并不是一件容易的事，笔者在尝试进行机器人教学时也遇到了种种困难。首先，是要让学校认清楚当前社会人工智能应用广泛，学习人工智能与机器人的知识已经成为现代学生必不可少的一个重要知识内容。如需开展机器人教学活动，以每四个学生一个小组为例，总共购买十五套机器人就完全可以满足正常班级的教学需要了。而国内一套教学机器人套装约三四千元左右，学校的投入并不算大；其次，是学校要有一个能开展班级机器人教学的专用教室。大概配备十五台用来编程和仿真用的电脑即可以开展机器人教学了。笔者所在学校也没有专用的机器人教室，就促使自己想办法去创造条件来进行机器人教学。机器人课堂教学虽然动手的内容较多，但它并不是教学的全部。有很多程序的讲解和模拟仿真完全可以在电脑室甚至是教室内完成的，而且效果可能会更好。需要实体搭建时笔者才会带学生去有以小组的形式配备电脑和桌椅的科学探究室进行搭建和测试活动。虽然学校暂时没有专门的机器人活动教室，给老师带来了一定的麻烦。但这种多地点多形式的教学实际效果却一点也不差，甚至让学生有了一种持久的新鲜感和紧迫感，反而加强了学生抓紧时间进行探讨和研究的愿望和意念。
2.拓展机器人课程教学空间，深化课程内涵
现代社会对于人才的需求更加趋向于复合型，所以，在机器人教学工作中要让全体的学生充分地参与到探究活动的各个环节中去。比如，笔者在机器人课堂上以四人为一个学习小组。每个组有监督组长、程序员、搭建员和记录员的任务分工。在探究活动中，这四个人既有自己的分工又要相互协作。虽然这样长期分工下去可以很好地保证任务完成的效果，但是久而久之，每个学生对于自己不分管的工作就非常生疏了。所以每次上课时笔者都会把组员的身份进行一个轮换，这样虽然对于课堂的效果有所损失，但是却使得学生都得到了全方位的发展。在课堂讨论时，笔者也经常尝试组织学生讨论问题的多面性，让学生学习从多个角度来思考问题，形成较强的思辩能力。 3.加强机器人课程教学模式的改革
“以人为本”是现代教育的发展理念，力争提升学生的个性与创造能力。在機器人课堂教学中所经常使用的“探究性”教学模式，对于其理念的推动具有着积极的意义，而且更好的展现了学生在教学活动中的主体地位。例如：在课程教学中，笔者引入了小组评价机制，不管是课堂纪律、学习主动性、任务完成情况，还是相互合作意识、创新意识等，都可以作为同学们互相评分的标准，从而促使学生在学习中更加重视自主学习能力、相互协作能力和创新学习能力的提高。在实际课堂中还要注重课堂教学内容与生活的紧密结合，设置合理情景，并且通过教学设计或在课堂上及时发现具有讨论价值的问题，让学生在课堂中热情参与讨论，使学生有个表达自身观点的舞台，超越书本知识，扩展思维舞台。
三、引入机器人教学的意义
近年来，在国内教育工作中，机器人教育因具有较多突出的优势，而得到了日趋广泛的推广与应用。与其他学科的教育手段、方法相比，机器人教育融合了学生自主分工、自主制作、自主探究等多方面开放性的优势，有效地推进了知识性教学与创新性能力发展的有机结合，这也是现代社会教育工作发展的未来趋势。综合分析机器人课程教学的优势，主要表现在以下几个方面：
1．有利于优化课堂结构，充分体现学生的主体地位
在传统教学观念中，教师是课堂的主导，整个课堂的展开是以教师为轴心的，每个学生的学习进度和内容都大致相同。而在进行机器人教学时，则有着最适合学生能力成长的分组分工协作活动形式。而在机器人课堂上，学生可以分小组进行不同任务的活动，每个小组之间的内容和进度都不尽相同。同时小组内的分工和评价都交由学生自己完成，教师对整个课堂活动而言则仅仅是一个协助者的身份，及时排除掉课堂上阻碍他们自主探究的障碍，通过多样化的教学手段和方法，充分调动学生积极性，创造良好的学习环境，通过不断地努力让他们真正成长为课堂的主体。
2．有利于激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和主动性
机器人课程教学的趣味性也是其他学科所无法比拟的。在学习过程中，他们需要自己设计机器人，在计算机上为其编写程序，并通过机器人与计算机相连的USB数据线，将程序从计算机下载到机器人的微电脑内……学生在这样一个个趣味十足的任务驱动下自然而然的产生了学习机器人知识的积极性和主动性。让学生通过自己的努力获取解决问题的方案，从而体验强烈的成就感，这种体验远不同于单纯复制别人的成就，使得学生在课堂上真正感受到了玩中学、做中学的趣味。
3．有利于学生解决问题与创新能力的培养
机器人教育理念中很重要的一条，就是培养学生解决问题的能力。未来社会需要的不仅是知识的再生产，更重要的是新的想法、创造力和新的思考方式。在解决问题的过程中，创新思维是培养解决问题能力的核心，它帮助学生在分析问题的时候能够发现多种可能的解决方案并提出新的想法。因此，在机器人课堂教学时要为学生预留创新的空间，把机器人的自由搭建与计算机编程有效地结合在一起，使学生可以自主编写机器人程序、创意设计机器人的外貌与功能。使得学生为了解决问题，开动脑筋自主学习，并尝试进行创新思维，在实现课堂的任务目标的基础上，鼓励学生进行新的尝试，慢慢培养起学生的创新意识与创新能力。
综上所述，在素质教育和新课程理念不断推行的背景下，学校的教育课程和教育方法也都顺应时势进行着与时俱进的调整。特别是随着现代社会人工智能的不断创新和发展，人工智能与机器人课程教学在教育领域中已经成为了不可或缺的一个重要部分。而机器人课程教学中所体现出来的观念和思想也给创新型学习人才的培养创造了良好的成长可能，并且通过教学手段和教学方法的不断创新，使学生更加积极主动地加强自身的创新学习能力，使之真正培养为社会所需要的创新型学习人才。
关键词：素质教育 机器人课程教学 创新型学习人才
为了适应现代社会对于高素质人才的需求，国内各层次教育正实现由应试教育向素质教育的转变，并且取得了较为突出的成绩。其中，机器人课程的引入是素质教育实施的一个重要方法，更是培养学生创新性学习精神的重要手段之一。教师在组织机器人教学工作时要清醒的认识到课程开展的重要性，学会对教学方法和手段进行合理应用，从提升教学工作实际效率和质量入手，真正为培养创新性学习人才提供一个良好的学习环境。
一、机器人课程教学的定位及其发展现状
在国家信息技术课程标准中，机器人教学已经作为选修模块正式成为了信息技术课堂的一项学习内容。在国内，北京、上海、广州、深圳、南京、哈尔滨等很多经济发达的地区早在几年前就已经開展了不同形式的机器人教育教学活动，并且取得了很好的教学成果。在课程标准中，要求学生在小学阶段要学会设计和制作简单的机器人，体验“采集信息——处理信息——控制动作”的基本过程。在初中阶段则要求学生要能够设计和制作机器人，以机器人为载体，体验并初步学会通过程序设计解决问题的基本过程。机器人教学的内容包括：机器人的概念、功能、原理、结构、发展历史、应用领域等基础知识；机器人程序编写及开发机器人程序；机器人的硬件结构体系、机器人的模块化拼装、控制与维护；在各种机器人知识与能力竞赛中，创造性地综合运用所学知识。
深圳作为国家改革开放的前沿阵地，机器人知识的教学内容早在2007年就出现在了深圳市教科院编制的中小学信息技术教材中，并在各学校逐步推行机器人进课堂的普及教育。在市教科院的带动下，人工智能与机器人的相关知识已经正式成为我市信息技术教材的一个重要内容，并且分别在小学五年级和初中一年级各安排了一个学期的时间来专门学习相关内容。我市在推广普及机器人进课堂的教育活动中统一使用的是哈工大研制生产的诺宝教学机器人套装。此套装包含了声音、红外、磁敏等近二十种传感器和发光、风扇、电机等十余种输出模块，另外配备了可视化编程软件和直观的仿真界面，还搭配了很多可以用来自行搭建使用的配件和零件。教师在开展教学时可以很方便的根据课堂内容的需求来让学生给机器人的主机配备各种传感器和输出设备，搭建成所需要的机器人，并按照所需要的功能进行编程、仿真甚至是实体测试。通过一系列既动脑又动手来分析问题和解决问题的活动，来达到课堂的教学目的。这种形式的教学活动弥补了我国现行教育体制下学生能力发展欠缺的的薄弱环节，在广大学校中受到了热烈的欢迎，学生的能力也得到了更全面的发展以适合未来社会对人才的需要。
二、如何开展机器人课程教学，培养创新型学习人才
为了满足创新型学习人才的培养需求，如何更科学、合理的开展机器人课程教学活动，是最重要的关键所在。一个优良的课堂模式，不但能够提高学生课堂学习效率，同时也有利于教师更加系统地有效地协调教学活动中潜在的各种矛盾和问题。教师在开展机器人课程教学过程中要注重对课堂内容、模式、方法的合理编排，努力营造一个便于让学生通过自身的努力，形成创新型学习能力的新颖的教学环境，从而更好地满足现代社会对于高素质人才的基本需求。
1.设立机器人活动教室，为培养创新性学习人才提供广阔平台
机器人教学是一门特殊的教学，首先它是一门实践性很强的学科，进行机器人教学不能局限于课本，不能局限于理论，实践环节一定要跟上才行，这就意味要有一定数量用于教学用的机器人。这对于大多数学校来说并不是一件容易的事，笔者在尝试进行机器人教学时也遇到了种种困难。首先，是要让学校认清楚当前社会人工智能应用广泛，学习人工智能与机器人的知识已经成为现代学生必不可少的一个重要知识内容。如需开展机器人教学活动，以每四个学生一个小组为例，总共购买十五套机器人就完全可以满足正常班级的教学需要了。而国内一套教学机器人套装约三四千元左右，学校的投入并不算大；其次，是学校要有一个能开展班级机器人教学的专用教室。大概配备十五台用来编程和仿真用的电脑即可以开展机器人教学了。笔者所在学校也没有专用的机器人教室，就促使自己想办法去创造条件来进行机器人教学。机器人课堂教学虽然动手的内容较多，但它并不是教学的全部。有很多程序的讲解和模拟仿真完全可以在电脑室甚至是教室内完成的，而且效果可能会更好。需要实体搭建时笔者才会带学生去有以小组的形式配备电脑和桌椅的科学探究室进行搭建和测试活动。虽然学校暂时没有专门的机器人活动教室，给老师带来了一定的麻烦。但这种多地点多形式的教学实际效果却一点也不差，甚至让学生有了一种持久的新鲜感和紧迫感，反而加强了学生抓紧时间进行探讨和研究的愿望和意念。
2.拓展机器人课程教学空间，深化课程内涵
现代社会对于人才的需求更加趋向于复合型，所以，在机器人教学工作中要让全体的学生充分地参与到探究活动的各个环节中去。比如，笔者在机器人课堂上以四人为一个学习小组。每个组有监督组长、程序员、搭建员和记录员的任务分工。在探究活动中，这四个人既有自己的分工又要相互协作。虽然这样长期分工下去可以很好地保证任务完成的效果，但是久而久之，每个学生对于自己不分管的工作就非常生疏了。所以每次上课时笔者都会把组员的身份进行一个轮换，这样虽然对于课堂的效果有所损失，但是却使得学生都得到了全方位的发展。在课堂讨论时，笔者也经常尝试组织学生讨论问题的多面性，让学生学习从多个角度来思考问题，形成较强的思辩能力。 3.加强机器人课程教学模式的改革
“以人为本”是现代教育的发展理念，力争提升学生的个性与创造能力。在機器人课堂教学中所经常使用的“探究性”教学模式，对于其理念的推动具有着积极的意义，而且更好的展现了学生在教学活动中的主体地位。例如：在课程教学中，笔者引入了小组评价机制，不管是课堂纪律、学习主动性、任务完成情况，还是相互合作意识、创新意识等，都可以作为同学们互相评分的标准，从而促使学生在学习中更加重视自主学习能力、相互协作能力和创新学习能力的提高。在实际课堂中还要注重课堂教学内容与生活的紧密结合，设置合理情景，并且通过教学设计或在课堂上及时发现具有讨论价值的问题，让学生在课堂中热情参与讨论，使学生有个表达自身观点的舞台，超越书本知识，扩展思维舞台。
三、引入机器人教学的意义
近年来，在国内教育工作中，机器人教育因具有较多突出的优势，而得到了日趋广泛的推广与应用。与其他学科的教育手段、方法相比，机器人教育融合了学生自主分工、自主制作、自主探究等多方面开放性的优势，有效地推进了知识性教学与创新性能力发展的有机结合，这也是现代社会教育工作发展的未来趋势。综合分析机器人课程教学的优势，主要表现在以下几个方面：
1．有利于优化课堂结构，充分体现学生的主体地位
在传统教学观念中，教师是课堂的主导，整个课堂的展开是以教师为轴心的，每个学生的学习进度和内容都大致相同。而在进行机器人教学时，则有着最适合学生能力成长的分组分工协作活动形式。而在机器人课堂上，学生可以分小组进行不同任务的活动，每个小组之间的内容和进度都不尽相同。同时小组内的分工和评价都交由学生自己完成，教师对整个课堂活动而言则仅仅是一个协助者的身份，及时排除掉课堂上阻碍他们自主探究的障碍，通过多样化的教学手段和方法，充分调动学生积极性，创造良好的学习环境，通过不断地努力让他们真正成长为课堂的主体。
2．有利于激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和主动性
机器人课程教学的趣味性也是其他学科所无法比拟的。在学习过程中，他们需要自己设计机器人，在计算机上为其编写程序，并通过机器人与计算机相连的USB数据线，将程序从计算机下载到机器人的微电脑内……学生在这样一个个趣味十足的任务驱动下自然而然的产生了学习机器人知识的积极性和主动性。让学生通过自己的努力获取解决问题的方案，从而体验强烈的成就感，这种体验远不同于单纯复制别人的成就，使得学生在课堂上真正感受到了玩中学、做中学的趣味。
3．有利于学生解决问题与创新能力的培养
机器人教育理念中很重要的一条，就是培养学生解决问题的能力。未来社会需要的不仅是知识的再生产，更重要的是新的想法、创造力和新的思考方式。在解决问题的过程中，创新思维是培养解决问题能力的核心，它帮助学生在分析问题的时候能够发现多种可能的解决方案并提出新的想法。因此，在机器人课堂教学时要为学生预留创新的空间，把机器人的自由搭建与计算机编程有效地结合在一起，使学生可以自主编写机器人程序、创意设计机器人的外貌与功能。使得学生为了解决问题，开动脑筋自主学习，并尝试进行创新思维，在实现课堂的任务目标的基础上，鼓励学生进行新的尝试，慢慢培养起学生的创新意识与创新能力。
综上所述，在素质教育和新课程理念不断推行的背景下，学校的教育课程和教育方法也都顺应时势进行着与时俱进的调整。特别是随着现代社会人工智能的不断创新和发展，人工智能与机器人课程教学在教育领域中已经成为了不可或缺的一个重要部分。而机器人课程教学中所体现出来的观念和思想也给创新型学习人才的培养创造了良好的成长可能，并且通过教学手段和教学方法的不断创新，使学生更加积极主动地加强自身的创新学习能力，使之真正培养为社会所需要的创新型学习人才。