论文部分内容阅读
【摘要】永州市第一中学是湖南省示范性普通高中学校、湖南省科技活动优秀示范校以及创客教育示范学校。学校现有机器人资产35万余元，每年参加湖南省中小学生机器人竞赛和青少年机器人竞赛的获奖学生层出不穷。学校开展机器人活动，丰富了学生的课外活动内容，培养了同学们解决实际操作问题的能力、团队协作能力和创新能力等素养。
【关键词】普通高中;机器人教育;通用技术
当今时代，机器人已成为衡量现代科技水平的重要标准。美国、日本等经济发达国家一直很重视机器人教育。机器人教育旨在培育学生的创新素养，为创新型人才的培养奠定基础。它融合了工程设计、机械制造、程序设计、开源硬件、三维设计、图像识别和人工智能等先进技术，走在现代高新技术发展的前沿。
在我国，北京和上海是最先开始进行机器人教育的地区[1]。2010年后，全国各地在高中阶段的通用技术课程中都增加了与机器人相关的教学模块。越来越多的学校开设了机器人课程，教育管理部门也重视机器人教育并加大对该课程的投入，社会各界也从各方面支持机器人课程，尽力提高机器人课程的普及度。
机器人课程在我国的高中课堂展开，我国的机器人教育步入了大众化、普及化的新阶段。我校作为湖南省示范性普通高中学校、湖南省科技活动优秀示范校、湖南省创客教育示范学校，自2015年起就在通用技术课程中融入了机器人教育，2016年建设了专门的机器人活动室，通过开展机器人教学，使通用技术课程具有一定的广度和深度，提高了学生的学习兴趣。本人结合这几年的机器人教学实践经验，谈一些做法与体会，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、以赛促学
我校以参加各种竞赛活动促进机器人课程教学和培训活动的开展，通过竞赛促进学生知识掌握、技能提升、技术交流，增强学生团结协作意识，培养学生动手能力和创新精神。
我校每年均会组织学生参加湖南省中小学生机器人竞赛和湖南省青少年机器人竞赛，学生大部分获得湖南省一、二等奖。在比赛前期准备中，学生既需要精心设计训练方案，充分挖掘培养与训练创新能力方面的内容，循序渐进地提出恰当的机器人项目问题，还要着力解决比赛任务。在比赛过程中，学生们通过团队协作，经历了机器搭建、程序设计、实际验证等一系列过程，自小就对科学产生兴趣，获得科普知识，同时也将激发他们的创新能力。
比赛中选手碰到的所有问题都要自己去解决，这样一方面可以减轻青少年心理上的依赖性，另一方面在与本项目队员沟通交流、解决問题的过程中，学生可以提高自身的实际处理问题能力，同时在一定程度上提升了学校的竞争力和知名度，更培养了学生的综合能力。
二、营造互动课堂
营造互动课堂，就是要颠覆传统课堂，课堂教学不再是学生听、老师讲，学生不再永远是“听众”或“观众”的身份。
机器人教学与其他课程教学有明显区别，机器人课堂的主要形式是活动。在课堂中，教师只是参与活动的一个成员，很多任务单凭教师一己的力量是无法完成的。因此，合作学习在机器人课堂中显得尤为重要。
当学生的一些思路或得出的结论与教师预设的有所偏差时，我们要做的是，积极鼓励学生大胆质疑，鼓励他们坚持自己的观点，给学生充分发表个人见解的机会，甚至可以与老师进行辩论。这样的课堂才更有利于培养学生的合作创新意识。学生与学生之间的讨论、交流同等重要，敢于提出自己的不同想法，并努力实验论证，在相互思维的撞击中，创新的灵感更易萌发[2]。
三、理论联系实际
理论联系实际，就是在教学中要以学生为主体，教学内容要与学生的日常生活实际紧密联系起来，尽量营造出学生熟悉的生活化情境，激发他们的学习兴趣。只有在这样轻松、熟悉的情景下，学生原有的生活经验与体验才有可能被唤醒，继而点燃他们认识生活、改变生活、创造生活的愿望，学生会倍感亲切，学习的压力也骤然减轻，教学目标不再是教师的预设目标，而会不知不觉转变成学生自身作为生活主体的内在需要，引导学生更主动、积极地参与到教师设计的课堂活动中来，激发他们的创造力[3]。
在机器人教学中，很多教学活动项目的设计都是从学生生活情境中来的。比如机器人运送物资，机器人走迷宫等，这些活动都与学生的日常生活比较亲近，将这些融入到教学实践中，能够让学生的参与性、主动性更高。
四、开展主题探究
我们提倡在机器人课堂中更为广泛地开展相关主题的探究活动，营造有效的问题情境，鼓励学生大胆质疑，积极发现问题，提出问题，思考问题，对任何问题都敢问“为什么”，并努力搞清“为什么”，提高学生学习的主动性、自主性、创造性。
例如，在机器人搭建活动中，学生在组装自己的机器人之前会主动提出很多问题：我想要设计一个什么样的机器人？能够派上什么用场？机器人怎样完成任务？什么样的设计才能出彩？然后他们会主动思考，查阅资料，一步步解决这些问题。在组装过程中遇到了实际性的难题怎样去解决，组装完成后通过实验可能又会发现设计缺陷，再改进，最后终于秀出自己满意的作品。这样一个主题活动的开展与完成，不仅需要学生掌握相关的知识和技能，而且需要不懈地探索与研究，才能达成满意的目标。
五、鼓励创新思维
科技迅猛发展，机器人变得复杂多变是必然的，依靠传统的“记忆式”学习法肯定不能解决问题。只有鼓励学生在实践探索中寻求规律，获得自身的体验和经验，才能掌握操作技巧。在机器人活动中，学生会为了实现某个计划方案，反反复复在场地中不断调试，不断改进机器人的搭建，不断进行优化设置，哪怕不断失败，也不轻易放弃，从而终获成功的喜悦。这样的过程，不仅能够帮助学生积累操作经验，而且能培养学生的创新能力，提高他们的综合能力。
六、激发学生学习兴趣
兴趣是学生最好的老师，学生的学习动机和兴趣是学习取得成功的重要因素[4]。机器人从某种意义上说是一个具有低级人工智能的高级玩具，学生对于玩具的喜爱可以说是天性，他们好奇于每一个新事物。因此，教师在教学中应该根据大多数学生的实际能力设计一些有趣的项目或任务让学生去完成。让学生学习操作机器人、参加比赛，只是一种手段，目的是提升学生各方面的能力，而能力的发展离不开活动中学生的积极参与和思考。学生有了学习兴趣后，学习的主动性大大增强，学习效果明显提高。 七、培养团队意识
机器人竞赛项目较复杂，不是一个人就能够顺利完成的，既精于搭建又擅长编程的队员是很罕见的。机器人比赛本身就是要求团队参赛，团队中有的擅长搭建，有的则善于编程，有些比赛还需要答辩，则需要有善于表达和陈述的队员。目前我校的机器人活动都是采取组建相应的任务小组，这些机器人小组基本都是学生自我管理，指导教师并不全程参与辅导，只是在学生需要时提供帮助。机器人小组的活动时间、内容、规则等往往是学生自己沟通制定，小组成员在交流磨合的过程中能够锻炼表达能力和耐挫能力，这样的培养模式极大地提高了学生的团队协作能力。比赛成绩好的小组往往都分工明确，配合默契，交流和沟通通畅，有着巨大的集体凝聚力[4]。
八、争取多方投入，降低学校开设成本
机器人器材价格昂贵一直是机器人课程开设的瓶颈。以WER器材为例，完整的一套器材包括配件价格大概在一万元。同时，机器人器材品种繁多，不同比赛使用的器材也不相同，要参加不同的比赛，就必须购买多套器材，每年购买竞赛地图和任务模型就要投入几万元。面对经费问题，学校可以考虑多种解决渠道，如课题经费、上级专项资金资助、学生自购、校友捐赠、廠家赞助等。同时，更要强调做好器材的保护及日常管理工作，以保证器材的循环使用。每次学生要使用机器人套件都是从老师处租借，签好协议，归还时对器材要归类和复位好，这本身也能培养学生的主人翁精神和综合素养。
九、结语
由于高考的压力，参与机器人课程的以高一学生为主，由于学生普遍认为参与机器人课程会影响文化课的学习，所以参与的人数较少，而且男生人数远多于女生。参加学习的学生中原有机器人知识水平参差不齐，但是多数都为零起点。大多数学生认为参加机器人学习就是为了参加比赛获得奖项，以提高升入大学的几率，因此在参加学习的学生中也不乏以拿证书为目的的。加之机器人活动训练占用时间较多且不固定，比赛不容易出成绩等因素导致支持学生学习的家长也很少。因此目前机器人学习对象小众化，普及力度不够。同时，目前我校通用技术课程中关于机器人教学缺乏完整的课程方案和教学模式、教学评价等。机器人教学的教材编写、教学设计以及评价方法都是由机器人产品制造商提供参考，使得机器人教育理念与实践的视野还不够宽广，机器人教育的氛围不够浓厚，在教学模式的探索创新方面还缺乏建树，有待教师在以后的教学中不断探索和完善。
【参考文献】
[1]贾金元，武小龙，武国伟.面向创客教育的高中机器人教学与实践研究[J].基础教育参考，2017（22）：41-44.
[2]戴南.高中机器人课程实施现状及问题研究[J].中国信息技术教育，2017（06）：21-23.
[3]徐丽娜.基于创新教育理念的高中机器人教学方法探究[J].内蒙古教育，2017（12）：71-72.
[4]刘俊杰.开展高中机器人教学活动的实践与探索[J].教育信息技术，2013（01）：126-127.
【关键词】普通高中;机器人教育;通用技术
当今时代，机器人已成为衡量现代科技水平的重要标准。美国、日本等经济发达国家一直很重视机器人教育。机器人教育旨在培育学生的创新素养，为创新型人才的培养奠定基础。它融合了工程设计、机械制造、程序设计、开源硬件、三维设计、图像识别和人工智能等先进技术，走在现代高新技术发展的前沿。
在我国，北京和上海是最先开始进行机器人教育的地区[1]。2010年后，全国各地在高中阶段的通用技术课程中都增加了与机器人相关的教学模块。越来越多的学校开设了机器人课程，教育管理部门也重视机器人教育并加大对该课程的投入，社会各界也从各方面支持机器人课程，尽力提高机器人课程的普及度。
机器人课程在我国的高中课堂展开，我国的机器人教育步入了大众化、普及化的新阶段。我校作为湖南省示范性普通高中学校、湖南省科技活动优秀示范校、湖南省创客教育示范学校，自2015年起就在通用技术课程中融入了机器人教育，2016年建设了专门的机器人活动室，通过开展机器人教学，使通用技术课程具有一定的广度和深度，提高了学生的学习兴趣。本人结合这几年的机器人教学实践经验，谈一些做法与体会，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、以赛促学
我校以参加各种竞赛活动促进机器人课程教学和培训活动的开展，通过竞赛促进学生知识掌握、技能提升、技术交流，增强学生团结协作意识，培养学生动手能力和创新精神。
我校每年均会组织学生参加湖南省中小学生机器人竞赛和湖南省青少年机器人竞赛，学生大部分获得湖南省一、二等奖。在比赛前期准备中，学生既需要精心设计训练方案，充分挖掘培养与训练创新能力方面的内容，循序渐进地提出恰当的机器人项目问题，还要着力解决比赛任务。在比赛过程中，学生们通过团队协作，经历了机器搭建、程序设计、实际验证等一系列过程，自小就对科学产生兴趣，获得科普知识，同时也将激发他们的创新能力。
比赛中选手碰到的所有问题都要自己去解决，这样一方面可以减轻青少年心理上的依赖性，另一方面在与本项目队员沟通交流、解决問题的过程中，学生可以提高自身的实际处理问题能力，同时在一定程度上提升了学校的竞争力和知名度，更培养了学生的综合能力。
二、营造互动课堂
营造互动课堂，就是要颠覆传统课堂，课堂教学不再是学生听、老师讲，学生不再永远是“听众”或“观众”的身份。
机器人教学与其他课程教学有明显区别，机器人课堂的主要形式是活动。在课堂中，教师只是参与活动的一个成员，很多任务单凭教师一己的力量是无法完成的。因此，合作学习在机器人课堂中显得尤为重要。
当学生的一些思路或得出的结论与教师预设的有所偏差时，我们要做的是，积极鼓励学生大胆质疑，鼓励他们坚持自己的观点，给学生充分发表个人见解的机会，甚至可以与老师进行辩论。这样的课堂才更有利于培养学生的合作创新意识。学生与学生之间的讨论、交流同等重要，敢于提出自己的不同想法，并努力实验论证，在相互思维的撞击中，创新的灵感更易萌发[2]。
三、理论联系实际
理论联系实际，就是在教学中要以学生为主体，教学内容要与学生的日常生活实际紧密联系起来，尽量营造出学生熟悉的生活化情境，激发他们的学习兴趣。只有在这样轻松、熟悉的情景下，学生原有的生活经验与体验才有可能被唤醒，继而点燃他们认识生活、改变生活、创造生活的愿望，学生会倍感亲切，学习的压力也骤然减轻，教学目标不再是教师的预设目标，而会不知不觉转变成学生自身作为生活主体的内在需要，引导学生更主动、积极地参与到教师设计的课堂活动中来，激发他们的创造力[3]。
在机器人教学中，很多教学活动项目的设计都是从学生生活情境中来的。比如机器人运送物资，机器人走迷宫等，这些活动都与学生的日常生活比较亲近，将这些融入到教学实践中，能够让学生的参与性、主动性更高。
四、开展主题探究
我们提倡在机器人课堂中更为广泛地开展相关主题的探究活动，营造有效的问题情境，鼓励学生大胆质疑，积极发现问题，提出问题，思考问题，对任何问题都敢问“为什么”，并努力搞清“为什么”，提高学生学习的主动性、自主性、创造性。
例如，在机器人搭建活动中，学生在组装自己的机器人之前会主动提出很多问题：我想要设计一个什么样的机器人？能够派上什么用场？机器人怎样完成任务？什么样的设计才能出彩？然后他们会主动思考，查阅资料，一步步解决这些问题。在组装过程中遇到了实际性的难题怎样去解决，组装完成后通过实验可能又会发现设计缺陷，再改进，最后终于秀出自己满意的作品。这样一个主题活动的开展与完成，不仅需要学生掌握相关的知识和技能，而且需要不懈地探索与研究，才能达成满意的目标。
五、鼓励创新思维
科技迅猛发展，机器人变得复杂多变是必然的，依靠传统的“记忆式”学习法肯定不能解决问题。只有鼓励学生在实践探索中寻求规律，获得自身的体验和经验，才能掌握操作技巧。在机器人活动中，学生会为了实现某个计划方案，反反复复在场地中不断调试，不断改进机器人的搭建，不断进行优化设置，哪怕不断失败，也不轻易放弃，从而终获成功的喜悦。这样的过程，不仅能够帮助学生积累操作经验，而且能培养学生的创新能力，提高他们的综合能力。
六、激发学生学习兴趣
兴趣是学生最好的老师，学生的学习动机和兴趣是学习取得成功的重要因素[4]。机器人从某种意义上说是一个具有低级人工智能的高级玩具，学生对于玩具的喜爱可以说是天性，他们好奇于每一个新事物。因此，教师在教学中应该根据大多数学生的实际能力设计一些有趣的项目或任务让学生去完成。让学生学习操作机器人、参加比赛，只是一种手段，目的是提升学生各方面的能力，而能力的发展离不开活动中学生的积极参与和思考。学生有了学习兴趣后，学习的主动性大大增强，学习效果明显提高。 七、培养团队意识
机器人竞赛项目较复杂，不是一个人就能够顺利完成的，既精于搭建又擅长编程的队员是很罕见的。机器人比赛本身就是要求团队参赛，团队中有的擅长搭建，有的则善于编程，有些比赛还需要答辩，则需要有善于表达和陈述的队员。目前我校的机器人活动都是采取组建相应的任务小组，这些机器人小组基本都是学生自我管理，指导教师并不全程参与辅导，只是在学生需要时提供帮助。机器人小组的活动时间、内容、规则等往往是学生自己沟通制定，小组成员在交流磨合的过程中能够锻炼表达能力和耐挫能力，这样的培养模式极大地提高了学生的团队协作能力。比赛成绩好的小组往往都分工明确，配合默契，交流和沟通通畅，有着巨大的集体凝聚力[4]。
八、争取多方投入，降低学校开设成本
机器人器材价格昂贵一直是机器人课程开设的瓶颈。以WER器材为例，完整的一套器材包括配件价格大概在一万元。同时，机器人器材品种繁多，不同比赛使用的器材也不相同，要参加不同的比赛，就必须购买多套器材，每年购买竞赛地图和任务模型就要投入几万元。面对经费问题，学校可以考虑多种解决渠道，如课题经费、上级专项资金资助、学生自购、校友捐赠、廠家赞助等。同时，更要强调做好器材的保护及日常管理工作，以保证器材的循环使用。每次学生要使用机器人套件都是从老师处租借，签好协议，归还时对器材要归类和复位好，这本身也能培养学生的主人翁精神和综合素养。
九、结语
由于高考的压力，参与机器人课程的以高一学生为主，由于学生普遍认为参与机器人课程会影响文化课的学习，所以参与的人数较少，而且男生人数远多于女生。参加学习的学生中原有机器人知识水平参差不齐，但是多数都为零起点。大多数学生认为参加机器人学习就是为了参加比赛获得奖项，以提高升入大学的几率，因此在参加学习的学生中也不乏以拿证书为目的的。加之机器人活动训练占用时间较多且不固定，比赛不容易出成绩等因素导致支持学生学习的家长也很少。因此目前机器人学习对象小众化，普及力度不够。同时，目前我校通用技术课程中关于机器人教学缺乏完整的课程方案和教学模式、教学评价等。机器人教学的教材编写、教学设计以及评价方法都是由机器人产品制造商提供参考，使得机器人教育理念与实践的视野还不够宽广，机器人教育的氛围不够浓厚，在教学模式的探索创新方面还缺乏建树，有待教师在以后的教学中不断探索和完善。
【参考文献】
[1]贾金元，武小龙，武国伟.面向创客教育的高中机器人教学与实践研究[J].基础教育参考，2017（22）：41-44.
[2]戴南.高中机器人课程实施现状及问题研究[J].中国信息技术教育，2017（06）：21-23.
[3]徐丽娜.基于创新教育理念的高中机器人教学方法探究[J].内蒙古教育，2017（12）：71-72.
[4]刘俊杰.开展高中机器人教学活动的实践与探索[J].教育信息技术，2013（01）：126-127.