普通高中机器人课程开发的困难及应对方法

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　　摘 要：近年来，随着机器人技术的兴起，机器人教育已经发展为一门新兴的学科。国内部分中小学成为机器人教育的试点学校，但是基本还未纳入常规教学的课程领域范围，面对这门新兴的学科，开发设计符合中小学教学模式的机器人课程就显得尤为重要。本文就我校高中机器人课程开发过程中面临的现状与困难及应对方法进行一一阐述。
　　关键词：师资准备;课程模式;课程评价;影响因素
　　机器人技术作为近年来快速发展起来的一门新学科，综合了机械学、电子学、计算机科学等多学科知识;它这种交叉学科的特性，为我们通过课程整合的教学模式来提高学生综合素养提供了一个良好的平台。教学机器人的出现，更是为机器人课程的开发提供了便利，它给教师提供了一个在实践中教授科学与技术的踏实载体，更使得孩子们眼中抽象的科学知识和程序逻辑变得更容易理解。
　　尽管随着机器人教育的迅速发展，多种类型、各种品牌的教学机器人应运而生，为机器人走进学校创造了必要的物质条件;但作为普通高中的信息技术老师，在实际的机器人课程开发过程中，我们还是遇到了一些困惑和困难。通过一年多的探索实践，也找到了一些可以分享的初步解决方法。
　　一、 机器人课程的定位
　　从内容的综合性和强调科学探究的特点上看，在初中学段，机器人课程和科学课程非常相似。但在高中学段，并没有哪一门课程可以和机器人课程形成包含或被包含的关系。虽然与机器人技术相关的学科有很多，如信息技术、通用技术、物理、数学、生物等等，但这些学科本身都有自己对应课程标准的丰满的教学内容，不可能被替代。而机器人技术这一系统性强的学科，也不是划分一两个课时或一两个单元就能够完成学习的。
　　比较恰当也容易实施的方法是，以课程整合的模式，通过校本课程来实现。在校本课程开设的过程中，让学生应用并进一步理解多个学科的知识，同时根据需要补充更多的知识。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素养和实践能力为最终目标。
　　展望未来，随着机器人技术的爆发，机器人课程可能就会如《中小学智能机器人课程指导纲要》中所说的：“智能机器人在中小学既不是一门学科也不是一门独立开设的课程。随着科学技术的发展和课程改革的深入，智能机器人的教学内容将渗透到越来越多的课程和课外科技活动中，成为这些课程或活动的重要组成部分。”
　　二、 授课环境和硬件配备
　　（一） 学校的支持程度
　　机器人课程的开展，因操作的需要，电脑和训练场地都是必须的。加上购置教学机器人需要资金，已购置的设备需要维护。最理想的是建立专门的机器人教室，但许多高中校在硬件条件上并不允许。
　　（二） 机器人产品的多样化
　　我国在教学机器人生产方面，没有一个统一的标准，生产厂家规模参差不齐，市场上的机器人从外形、结构到编程环境、控制语言都有较大差异，教育领导部门不可能规定统一的机器人类型。这使得机器人课程开发的进一步规范化受到阻碍。
　　面对无法改变的硬件环境问题，选择适合自己的，把课程开展起来的最为重要。尽量争取最优的教学环境，但学校实在没有场地，“Arduino主板+面包板”的组合一样能进行原理知识的普及;尽量配置足够的设备，但如果资金不足，两台机器人配合“分小组学习”的模式，也可以完成整个机器人项目。当教学成果逐渐显现之后，学校就会重视和增加投入，从而进一步推动课程的开发和完善。
　　（三） 课程的评价体系如何更完善
　　课程的评价体系对于学生的重视程度和成果的呈现都有至关重要的影响。在实施评价时，授课教师常会犯这两种错误：一是单纯强调知识的掌握或单一能力的体现，如通过具体的编程方案进行考核，或看重遥控操作的流畅性;二是过分看重比赛或参加活动的奖项成果。
　　机器人课程的评价必须是多元的：从搭建、编程、操控等多方面考查学生能力，发现其所长给予肯定和鼓励;通过竞赛活动锻炼和评价学生的综合素质和合作能力……更完善的评级体系，有利于学生在机器人学习中整合各学科知识，提高综合能力，实现长远发展。
　　（四） 参与者主观意识和习惯的影响
　　1. 学生
　　一方面，在大多數课堂中，学生还习惯性处于被动接受状态，或至少是教师启发性探究。而学生参与智能机器人学习的过程，更多地表现为一种创造过程，必须主动探究并敢于创新，这对于学生来说是个挑战。另一方面，学生习惯了以知识为学习内容、实验为学习手段的课堂，而智能机器人在课堂中不仅是学习内容，也是学习工具，运用多种学习形式达成目标并实现知识整合的过程也有难度。但学生一旦掌握并适应了这种课堂模式，对于其学习方式的改善和学习能力的提高都会有明显作用，有利于其终身学习和发展。
　　2. 教师
　　第一点，教师在介绍机器人基础知识时，常常更注重学生对知识本身的认知，以便为后面上手操作打下基础，却忽略了激发青少年对科学技术的兴趣以及引导其认识科技对人类社会影响的重要性。而后者对于学生的长远发展更为重要。第二点，教师已习惯单一学科知识的教授，比如我作为信息技术老师，一开始在机器人教学时就会十分强调程序设计语言的学习，让学生花费大量的时间去学习和调试程序，而很少关注机器人所涉及的其他学科的内容。这样机器人在学科整合中的优势就完全得不到发挥。所以授课教师一定要清楚机器人的教育价值，要让学生通过机器人去探究去领悟相关各门课程的知识。
　　3. 家长
　　在小学和初中阶段，甚至学前阶段，家长大都非常支持学生参与机器人课程的学习探究。而高中阶段，高考当前，相当一部分家长会认为高考不考的都是无意义的，从而不鼓励甚至阻止学生参与机器人课程和活动。作为授课教师，可以从两点着手改善这种现象：第一，采用校本课程与社团活动相结合的方式，在保证不影响其他课程学习的情况下争取更多的开展时间;第二，关注市区各类机器人相关活动，尽量给学生创造综合性的锻炼机会，用“成果”来说服家长。
　　笔者在此提出的都是一些初步的解决方法，且在今后的机器人课程开展过程中，还会不断产生新的问题。我们也将继续探索，不断更新观念，不断完善和发展课程设置和资源开发，为普通高中的机器人教育发展尽绵薄之力。
　　作者简介：
　　孙云霄，余燕，茆向群，江苏省南京市，南京市第三高级中学。
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