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【摘要】运用机器人学习套装可促进小学科学课教学的优点有：将机器人学习套装带入课堂，将演示实验转为小组实验，让更多学生参与探究活动;使实验数据更精确、更直观，有效解决教学的重难点;能提高课堂效率，激发学生的学习兴趣，培养创新思维。当然，教师在教学过程中也要防止设计活动贯穿整节课，避免弱化学生记录实验数据的意识与能力。
【关键词】机器人学习套装;小学科学;实验教学
《義务教育小学科学课程标准》指出：“要培养学生的科学素养和解决真实问题的综合能力，激发创新潜能，为他们继续学习、可持续发展、成为具有社会责任感的合格公民打下坚实的根基。”准备实验课器材，不少教师会花上一节课，甚至几周的时间。有些实验器材不容易找齐全，让不少科学实验课的学习效果大打折扣，乃至让教师用网络上的实验视频替代演示实验和学生现场操作环节，不利于科学概念的建构，更不利于培养学生的科学素养。传统实验器材只能提供学生能达成某个实验的器材，不能很好地支持学生利用实验所获取的知识，进行创新设计。
机器人学习套装是现在比较流行的含有现代科技含量的学习材料，包括梁、连杆、齿轮、滑轮、皮带、链条、轮毂、轮胎等不同种类的实验材料，也含有角度传感器、温度传感器、超声波传感器、红外传感器等。
一、研究方法
为探究机器人学习套装在小学科学课堂的实验效果，我们选取了两所学校，每所学校的四至六年级各选取了两个班，如，四年（1）班、四年（2）班;五年（1）班、五年（2）班;六年（1）班、六年（2）班，每班42人，进行教学对比实验，同一年级的两个班的人数和接受能力一样。四年（1）班、五年（1）班、六年（1）班使用传统的实验器材，四年（2）班、五年（2）班、六年（2）班使用机器人学习套装。
二、研究分析
从准备实验用品、教学效果和学生的反馈意见看，机器人学习套装有助于提高学生实验的参与度，帮助学生建立科学概念，培养创新能力：
1.将演示实验转为小组实验，增加探究实验人数，让更多学生参与探究活动
演示实验是科学课常用的教学手段，存在一定危险性，有的实验材料数量有限，由教师直接进行演示实验或邀请个别学生参与实验，将实验结果呈现给全班学生。在小学阶段，由于实验材料有限而进行演示实验的情况比较多，会大大降低学生的主动探究欲望。机器人学习套材具有多样性、灵活性，能有效解决材料不足的问题。
新版教科版小学六年级上册第三单元的第四课《改变运输的车轮》，要进行平板和手推车拉物品的实地运货实验。由于实验物品较大，需要测试的场地要求也比较大，要带学生到户外进行体验，加上课堂时间有限，只能选取个别学生代表参加实地测试;课前教师让学生代表先进行实地测试，同步进行录像，然后在课堂上播放给全班学生观摩。这样的呈现测试方式，两所学校的六年（1）班，让学生置身探究的行列之外，只能等待他人的答案，或者是进行一些猜测。
两所学校的六年（2）班，教师为了让全体学生都能感受两者运货的区别，使用了机器人学习套装中的科技件，让学生进行探究活动。学生以小组为单位，按要求设计、搭建平板和手推车，在课桌上进行模拟运货的实验。这个小小的改变，让学生感受两者运输物品的优劣。同时，借助机器人学习套装替代生活中一些常见的物品进行探究实验，激发学生科学探究的欲望。课后，探究活动并未停止，学生带着热情，继续深入探究。
2.直观展示实验数据变化的全过程，有利于学生进行数据分析，得出结论
利用机器人学习套装中的传感器进行实时监测、获取数据，有助于提高课堂效率，让学生有充裕的时间深入观察和探究，有助于学生准确获取数据，进行分析数据，理解科学概念。
在新版教科版小学五年级下册第四单元的第一课《温度与水的变化》中，两所学校五年级的其中一个班用传统的温度计，另外一个班用温度传感器，两间学校都能测量出温度的变化。
使用温度计的两个五年（1）班，学生在做《水沸腾后的变化》实验时，花的时间比较多，且与用温度传感器的班级作对比，他们的分析表却没有用温度传感器的班所呈现的细致。他们在观察后，根据每分钟记录的数据通过人工绘制曲线图的方式，画出温度的变化，但变化曲线都是每分钟，测得温度点的直线连线。
用温度传感器的两个五年（2）班，在测温的过程中，电脑就会将传感器测得的温度变化的曲线图呈现在屏幕上，学生能及时分析某个时间段的温度变化，或整个实验时间段的数据变化，使实验现象更加具体、直观。实验中，学生有更多时间关注水温和水形态变化的细节，有利于学生分析水的温度、形态变化跟热量的关系，有效解决教学的重点。
3.多种材料为学生提供探究条件，有利于培养创新精神
传统的科学实验材料，一般只提供学生探究科学原理的实验器材，课堂上给予学生创造性思维的机会不多。机器人学习套装器材种类、数量多，同一个种类的器材也有不同的型号，且拆装方便。材料的多样性，给学生提供进一步探究的条件，引发学生的深度思考与探究的欲望。同时，更多的探究实践机会，为学生设计作品或产品提供了材料的保障，为培养学生的创新精神提供条件。
在新版教科版小学四年级上册第三单元的第七、八课《设计制作小车》中，学生运用已获取的经验、知识和技能，去设计制作小车。学生通过调查、讨论、调整，选取最佳设计方案，再进行制作，之后在进行测试、反思、优化，不断完善的过程，深化对工程设计的认识、理解和应用。学习中，两个四年（1）班，教师和学生比较容易找到废旧物品设计小车，但在改装小车设计上，由于轮子已被轴固定好，不容易拆卸，所以学生很少调整橡皮筋股数和长度，以及更换车轮，更不容易改变车身长度。学生设计的重点只单纯地放在用橡皮筋作为动力，或者用气球作为动力上。材料使用的不便，固化了学生的思维。
两个四年（2）班的学生，使用的是机器人学习套装。由于器材连接方便，容易拆卸，学生设计小车的思路可以从车身的长度、宽度，整橡皮筋股数和长度，更换哪种轮胎，比较适合橡皮筋或气球作为动力的小车等多维度，多角度去思考问题，提出更优方案。学生通过不断地优化小车设计，有了不少新发现。如学生在测试不同花纹的轮胎时发现不同的花纹，所产生的摩擦力不同，对汽车的稳定性、驱动能力也有影响。这是学生通过测试，额外的发现。为了赢得比赛，不断进行实验探究，优化设计，以达到理想化状态。学生通过体验小车设计的基本过程，培养良好的学习习惯，发展科学探究能力，构建工程与技术设计思维框架;掌握生活与学习的技巧，提高实践能力。
综上所述，将机器人学习套装带入课堂，将演示实验转为小组实验，让更多学生参与探究活动，有效解决教学的重难点，能提高课堂效率。
参考文献：
[1]教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京师范大学出版社，2017.
[2]顾小清.主题学习设计[M].教育科学出版社，2005.
[3]王同聚.中小学机器人教学中“微课 ”的制作与应用研究[J].中国电化教育，2014.
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【关键词】机器人学习套装;小学科学;实验教学
《義务教育小学科学课程标准》指出：“要培养学生的科学素养和解决真实问题的综合能力，激发创新潜能，为他们继续学习、可持续发展、成为具有社会责任感的合格公民打下坚实的根基。”准备实验课器材，不少教师会花上一节课，甚至几周的时间。有些实验器材不容易找齐全，让不少科学实验课的学习效果大打折扣，乃至让教师用网络上的实验视频替代演示实验和学生现场操作环节，不利于科学概念的建构，更不利于培养学生的科学素养。传统实验器材只能提供学生能达成某个实验的器材，不能很好地支持学生利用实验所获取的知识，进行创新设计。
机器人学习套装是现在比较流行的含有现代科技含量的学习材料，包括梁、连杆、齿轮、滑轮、皮带、链条、轮毂、轮胎等不同种类的实验材料，也含有角度传感器、温度传感器、超声波传感器、红外传感器等。
一、研究方法
为探究机器人学习套装在小学科学课堂的实验效果，我们选取了两所学校，每所学校的四至六年级各选取了两个班，如，四年（1）班、四年（2）班;五年（1）班、五年（2）班;六年（1）班、六年（2）班，每班42人，进行教学对比实验，同一年级的两个班的人数和接受能力一样。四年（1）班、五年（1）班、六年（1）班使用传统的实验器材，四年（2）班、五年（2）班、六年（2）班使用机器人学习套装。
二、研究分析
从准备实验用品、教学效果和学生的反馈意见看，机器人学习套装有助于提高学生实验的参与度，帮助学生建立科学概念，培养创新能力：
1.将演示实验转为小组实验，增加探究实验人数，让更多学生参与探究活动
演示实验是科学课常用的教学手段，存在一定危险性，有的实验材料数量有限，由教师直接进行演示实验或邀请个别学生参与实验，将实验结果呈现给全班学生。在小学阶段，由于实验材料有限而进行演示实验的情况比较多，会大大降低学生的主动探究欲望。机器人学习套材具有多样性、灵活性，能有效解决材料不足的问题。
新版教科版小学六年级上册第三单元的第四课《改变运输的车轮》，要进行平板和手推车拉物品的实地运货实验。由于实验物品较大，需要测试的场地要求也比较大，要带学生到户外进行体验，加上课堂时间有限，只能选取个别学生代表参加实地测试;课前教师让学生代表先进行实地测试，同步进行录像，然后在课堂上播放给全班学生观摩。这样的呈现测试方式，两所学校的六年（1）班，让学生置身探究的行列之外，只能等待他人的答案，或者是进行一些猜测。
两所学校的六年（2）班，教师为了让全体学生都能感受两者运货的区别，使用了机器人学习套装中的科技件，让学生进行探究活动。学生以小组为单位，按要求设计、搭建平板和手推车，在课桌上进行模拟运货的实验。这个小小的改变，让学生感受两者运输物品的优劣。同时，借助机器人学习套装替代生活中一些常见的物品进行探究实验，激发学生科学探究的欲望。课后，探究活动并未停止，学生带着热情，继续深入探究。
2.直观展示实验数据变化的全过程，有利于学生进行数据分析，得出结论
利用机器人学习套装中的传感器进行实时监测、获取数据，有助于提高课堂效率，让学生有充裕的时间深入观察和探究，有助于学生准确获取数据，进行分析数据，理解科学概念。
在新版教科版小学五年级下册第四单元的第一课《温度与水的变化》中，两所学校五年级的其中一个班用传统的温度计，另外一个班用温度传感器，两间学校都能测量出温度的变化。
使用温度计的两个五年（1）班，学生在做《水沸腾后的变化》实验时，花的时间比较多，且与用温度传感器的班级作对比，他们的分析表却没有用温度传感器的班所呈现的细致。他们在观察后，根据每分钟记录的数据通过人工绘制曲线图的方式，画出温度的变化，但变化曲线都是每分钟，测得温度点的直线连线。
用温度传感器的两个五年（2）班，在测温的过程中，电脑就会将传感器测得的温度变化的曲线图呈现在屏幕上，学生能及时分析某个时间段的温度变化，或整个实验时间段的数据变化，使实验现象更加具体、直观。实验中，学生有更多时间关注水温和水形态变化的细节，有利于学生分析水的温度、形态变化跟热量的关系，有效解决教学的重点。
3.多种材料为学生提供探究条件，有利于培养创新精神
传统的科学实验材料，一般只提供学生探究科学原理的实验器材，课堂上给予学生创造性思维的机会不多。机器人学习套装器材种类、数量多，同一个种类的器材也有不同的型号，且拆装方便。材料的多样性，给学生提供进一步探究的条件，引发学生的深度思考与探究的欲望。同时，更多的探究实践机会，为学生设计作品或产品提供了材料的保障，为培养学生的创新精神提供条件。
在新版教科版小学四年级上册第三单元的第七、八课《设计制作小车》中，学生运用已获取的经验、知识和技能，去设计制作小车。学生通过调查、讨论、调整，选取最佳设计方案，再进行制作，之后在进行测试、反思、优化，不断完善的过程，深化对工程设计的认识、理解和应用。学习中，两个四年（1）班，教师和学生比较容易找到废旧物品设计小车，但在改装小车设计上，由于轮子已被轴固定好，不容易拆卸，所以学生很少调整橡皮筋股数和长度，以及更换车轮，更不容易改变车身长度。学生设计的重点只单纯地放在用橡皮筋作为动力，或者用气球作为动力上。材料使用的不便，固化了学生的思维。
两个四年（2）班的学生，使用的是机器人学习套装。由于器材连接方便，容易拆卸，学生设计小车的思路可以从车身的长度、宽度，整橡皮筋股数和长度，更换哪种轮胎，比较适合橡皮筋或气球作为动力的小车等多维度，多角度去思考问题，提出更优方案。学生通过不断地优化小车设计，有了不少新发现。如学生在测试不同花纹的轮胎时发现不同的花纹，所产生的摩擦力不同，对汽车的稳定性、驱动能力也有影响。这是学生通过测试，额外的发现。为了赢得比赛，不断进行实验探究，优化设计，以达到理想化状态。学生通过体验小车设计的基本过程，培养良好的学习习惯，发展科学探究能力，构建工程与技术设计思维框架;掌握生活与学习的技巧，提高实践能力。
综上所述，将机器人学习套装带入课堂，将演示实验转为小组实验，让更多学生参与探究活动，有效解决教学的重难点，能提高课堂效率。
参考文献：
[1]教育部.义务教育小学科学课程标准[S].北京师范大学出版社，2017.
[2]顾小清.主题学习设计[M].教育科学出版社，2005.
[3]王同聚.中小学机器人教学中“微课 ”的制作与应用研究[J].中国电化教育，2014.
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