杜葵花

摘要：近年來，人工智能技術(shù)應(yīng)用廣泛，2017年出版的《高中信息技術(shù)新課程標準》強調(diào)了學(xué)校應(yīng)當著力培養(yǎng)提高學(xué)生核心素養(yǎng)，機器人教學(xué)走進課堂促使學(xué)生能夠自主構(gòu)建知識，發(fā)現(xiàn)問題并不斷解決問題，通過科學(xué)探索與實踐培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。

關(guān)鍵詞：機器人教學(xué);核心素養(yǎng);編程

當今社會正逐步邁向一個技術(shù)高度變革的大數(shù)據(jù)發(fā)展時代。隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的正式發(fā)布，人工智能已上升為新的國家發(fā)展戰(zhàn)略，人們的日常思維方式與交往行為模式正發(fā)生著巨大的顛覆變化，生活、工作、學(xué)習(xí)不再是單純的應(yīng)用技術(shù)，而是讓技術(shù)為我們服務(wù)。機器人教育以其獨特的魅力被社會廣泛注，它作為培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，創(chuàng)新性思維的能力，以及與人溝通能力的載體，具有非常好的效果。因此，機器人教學(xué)在高中信息技術(shù)教學(xué)中顯得尤其重要，它對提高廣大學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)、增強學(xué)生步入信息時代社會的自我適應(yīng)能力和綜合創(chuàng)造力有著重大的意義。

一、機器人教學(xué)進課堂的意義

新的普通高中信息技術(shù)課程標準培養(yǎng)目標是進一步不斷提升學(xué)生綜合素質(zhì)，著力培養(yǎng)發(fā)展核心素養(yǎng)，使學(xué)生具有堅定的理想信念和社會主義責(zé)任感，具有較強的科學(xué)文化素養(yǎng)和善于實踐學(xué)習(xí)的能力，具有自主開拓創(chuàng)新能力和善于溝通合作交流能力。其中，人工智能已列入教學(xué)內(nèi)容，那么機器人教學(xué)活動的開展對新課程標準的培養(yǎng)目標有一定的促進作用。機器人實踐教學(xué)的內(nèi)容豐富廣泛，它不僅僅單單是為了組織學(xué)生參加各種競賽，而在普通中學(xué)普及機器人教學(xué)活動，讓機器人實踐走進信息技術(shù)教學(xué)課堂，對于多元化培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和理論實踐能力，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，具有重要的指導(dǎo)意義，同時，能利于培養(yǎng)廣大學(xué)生更好地準備迎接未來的挑戰(zhàn)。

二、機器人教學(xué)的模式及特點

機器人編程教學(xué)是信息技術(shù)課程中一部分，它不但能有效地引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并嘗試用人工智能方法解決實際問題，而且能讓學(xué)生充分感受到在搭建和編程過程中感受智能技術(shù)對生活與學(xué)習(xí)帶來的深刻影響，進一步激發(fā)普通學(xué)生積極學(xué)習(xí)和探究新技術(shù)、新知識的主動性、積極性，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)其自主創(chuàng)新和實踐能力。

另外，機器人教學(xué)模式綜合性強，是一個基于學(xué)生合作探究模式的課程教學(xué)，讓具有不同技術(shù)背景和學(xué)科知識基礎(chǔ)的同學(xué)都能真實主動地參與到活動中來，進行開放、合作、協(xié)商、包容性實踐行動，在不同的實踐任務(wù)中，運用傳統(tǒng)物理、數(shù)學(xué)新思維積極進行探究、大膽創(chuàng)造、解決問題，激發(fā)廣大學(xué)生的創(chuàng)新實踐意識。它涉及的基礎(chǔ)學(xué)科知識面廣，包含我國數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等多門學(xué)科知識點內(nèi)容，需要利用物理知識將機械、電子等組裝起來，比如：杠桿原理、齒輪帶動、履帶傳動、三角形穩(wěn)定性原理等，學(xué)生動手將物理上的知識應(yīng)用到實踐中來。學(xué)生們以小組為單位使用零散積木、傳感器、馬達、齒輪等部件設(shè)計機器人，利用專門的機器人編程語言并為機器人編寫程序，完成學(xué)生想要它完成的任務(wù)，將理論有效地運用到實踐中，經(jīng)過親身體驗抽象的理論，將其賦予機器人，讓機器人將理論展示到現(xiàn)實中來，學(xué)生們既能體驗到活動中的艱辛，也能享受到成功的喜悅。

三、機器人教學(xué)開展的形式

目前機器人教學(xué)活動主要是以課后輔導(dǎo)的形式出現(xiàn)在校園，課堂上只能接觸到簡單的內(nèi)容。由于機器人設(shè)備比較昂貴，所以不能滿足較多同學(xué)都能參與進來，但是我們可以側(cè)重軟件部分，充分利用好信息技術(shù)課，將算法和編程教授給學(xué)生，同時，利用虛擬模型軟件讓學(xué)生搭建機械結(jié)構(gòu)、傳感器等。這樣真正體現(xiàn)學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，讓學(xué)生在探究中提高信息素養(yǎng)。

在開展機器人教學(xué)輔導(dǎo)過程中，通過自主搭建機器人，可以有效地鍛煉學(xué)生的動腦動手操作能力、空間感和想象能力、抽象再現(xiàn)能力。通過編寫程序，將其賦予機器人大腦，可以發(fā)展學(xué)生的形象思維能力、邏輯思維表達能力、分析復(fù)雜問題能力、解決應(yīng)用問題的能力。通過機器人競賽可以培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力和應(yīng)對突發(fā)事件的能力，同時，也培養(yǎng)學(xué)生忍耐力、抗挫折能力，樹立競爭意識。

四、機器人教學(xué)進課堂的瓶頸

1、在學(xué)校內(nèi)部大力開展機器人課程需要一定數(shù)量的計算機和機器人，因此需要一定的資金支持，所以僅僅靠學(xué)校自籌資金是遠遠不夠的，即使機器人課程推廣項目啟動完成，后續(xù)維護難度較大，配件的更新和補充也需要資金再投入。

2、課程與產(chǎn)品缺少國家標準和專業(yè)認證，學(xué)校不知道該如何選擇合適的機器人設(shè)備。目前，教學(xué)所用的“教材”大多屬于“產(chǎn)品說明書”或“用戶指南”，缺少產(chǎn)品課程教學(xué)專家的指導(dǎo)，各級各類學(xué)校需要開發(fā)獨立的校本課程教材，難度較大。

3、小、初、高三個階段的信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容不連貫，沒有完整的整體知識框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此，教學(xué)基礎(chǔ)知識整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法比較匱乏，在知識方面缺乏循序遞進的一種連續(xù)性技能培養(yǎng)。

4、專業(yè)師資隊伍匱乏，輔導(dǎo)教師專業(yè)知識嚴重不足。機器人教學(xué)的老師多數(shù)是有信息技術(shù)老師或通用技術(shù)老師擔任。

5、缺乏示范項目的引領(lǐng)。機器人教育還在起步階段，很多學(xué)校和教師都還處在迷茫狀態(tài)，不知道該如何做。

6、教育行政部門不夠重視，目前各級各類學(xué)校機器人教育的開展，基本都是機器人產(chǎn)品企業(yè)在推動，讓一些愿意參加的學(xué)校得不到上級政策文件的支持而放棄。

7、以競賽結(jié)果作為唯一檢驗教學(xué)效果的標準，導(dǎo)致該教學(xué)活動缺乏生命力。

8、部分家長及老師還沒有認識到人工智能教學(xué)對孩子發(fā)展的積極作用，對孩子未來生活的影響，不支持甚至反對。

五、機器人教學(xué)進課堂的建議

1、以興趣愛好為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生主動加入走進機器人課后輔導(dǎo)活動。

2、以比賽項目為依靠，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力和競爭意識。

3、以促進學(xué)科資源整合為途徑，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科綜合素質(zhì)和實踐創(chuàng)新能力。

4、以虛擬機器人軟件為教學(xué)手段，讓更多同學(xué)參與到人機建模與程序編寫中來，提高學(xué)生的計算數(shù)學(xué)邏輯思維能力與空間想象思維能力。

5、以價格較便宜的開源主板和散件為教學(xué)設(shè)備，讓學(xué)生組裝低端教育機器人，既鍛煉了學(xué)生的動手操作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造能力。

總之，機器人課程教學(xué)作為新的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力和自主創(chuàng)新實踐能力無疑是一個非常好的實現(xiàn)途徑。在實踐活動過程中，學(xué)生既能主動動手操作，又能努力積極思考，還能學(xué)會團隊協(xié)作，隨時會有一種驚喜、一種成功、一種新的思路。全面提升了學(xué)生的綜合能力素養(yǎng)。

通過機器人課后輔導(dǎo)的試行，我體會到了機器人教學(xué)進課堂的重要性，雖然全面開展機器人教學(xué)必定是個漫長的過程，但為了讓同學(xué)們能積極適應(yīng)人工智能時代，在中學(xué)開展機器人教學(xué)活動是時代發(fā)展的必然趨勢，它將給信息技術(shù)教學(xué)帶來新的活力。

參考文獻：

[1]普通高中信息技術(shù)課程標準

[2]黃榮懷教育機器人的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]現(xiàn)代教育技術(shù)2017（1）