周瑞增，李志剛

(鄭州市中牟縣晨陽路學(xué)校，河南鄭州，451450)

機器人教育作為一門兼具實踐性、綜合性、創(chuàng)新性、前瞻性的學(xué)科，其將創(chuàng)新教育作為理論指導(dǎo)，旨在重點培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)、創(chuàng)新思維、實踐能力及探索精神。但是，縱觀當(dāng)前我國中小學(xué)機器人教學(xué)，其在教學(xué)模式上還缺乏成熟的經(jīng)驗作為參考。創(chuàng)客教育作為時代發(fā)展與進步的產(chǎn)物，具備創(chuàng)新性與適切性的特征，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?？梢?，創(chuàng)客教育與機器人教育的目標(biāo)不謀而合。因此，在中小學(xué)機器人教學(xué)中，教師應(yīng)基于創(chuàng)客教育理念，不斷豐富教學(xué)手段與教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，幫助他們成為將來科技興國、科技強國的踐行者。

一、創(chuàng)客教育概述

(一)創(chuàng)客教育的含義

最早提出“創(chuàng)客”這一概念的是《連線》雜志社的前主編Chris Anderson，他指出創(chuàng)客的含義為“熱衷于創(chuàng)意、設(shè)計以及制造，通過創(chuàng)新的手段滿足廣大群眾需求的群體”[1]。創(chuàng)客教育則是采用先進的理念與創(chuàng)新的方式對教育進行改造。創(chuàng)客教育的主旨是采用新型的教學(xué)方式，讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣，并在學(xué)習(xí)的過程中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。

(二)創(chuàng)客教育的特征

創(chuàng)客教育的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及實踐能力，而小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科本身具有較強的操作性，因此，將創(chuàng)客教育用于小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)實踐中能夠彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。與傳統(tǒng)的教育模式相比，創(chuàng)客教育的特征主要體現(xiàn)在以下四個方面。第一，整合性特征。與傳統(tǒng)教育相比，創(chuàng)客教育打破了傳統(tǒng)學(xué)科的壁壘，強調(diào)結(jié)合多門學(xué)科的知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，在創(chuàng)客教育理念指導(dǎo)下的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)也不再局限于某一學(xué)科知識，而是提倡將多角度、多學(xué)科知識點結(jié)合起來因材施教，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。第二，研創(chuàng)性特征。創(chuàng)客教育能夠使學(xué)習(xí)、研究、創(chuàng)造三者形成良性循環(huán)，發(fā)揮持續(xù)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力與創(chuàng)新力的作用。第三，協(xié)同性特征。創(chuàng)客教育的課程內(nèi)容與活動設(shè)計常常圍繞某個復(fù)雜的問題開展教學(xué)。其中，項目式學(xué)習(xí)是最常見的教學(xué)方式，即教師根據(jù)學(xué)生的興趣組建項目小組，調(diào)動各個小組成員的能動性進行探究，共同解決問題，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。第四，共享性特征。共享精神作為創(chuàng)客教育中不可或缺的一部分，也是其區(qū)別于傳統(tǒng)教育的一大特征。在創(chuàng)客理念指導(dǎo)下讓學(xué)生參與到分享與交流中，鼓勵學(xué)生大膽地發(fā)表自己的看法，從而讓學(xué)生在思維碰撞過程中培養(yǎng)創(chuàng)新能力。[2]

二、創(chuàng)客教育視域下的中小學(xué)機器人教學(xué)的意義

隨著電子技術(shù)、大數(shù)據(jù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展與深度融合，創(chuàng)客教育已經(jīng)成為現(xiàn)代化教育的一部分，也成為當(dāng)代教育改革的一大趨勢。機器人作為現(xiàn)代高科技的集成體，為智能化的深化注入了活力。當(dāng)下，越來越多的中小學(xué)在信息技術(shù)教學(xué)中開設(shè)了機器人教學(xué)，而創(chuàng)客教育視域下的中小學(xué)機器人教學(xué)要求打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生參與機器人足球比賽、機器人編程比賽、機器人百科知識賽等活動。在參與這些活動的過程中，學(xué)生通過學(xué)習(xí)機器人軟件工程與硬件機構(gòu)的基礎(chǔ)知識，能夠接觸到最前沿的科學(xué)技術(shù)，深刻意識到機器人在推動社會進步與經(jīng)濟發(fā)展方面的重要貢獻。通過為學(xué)生營造自由分享、相互碰撞的氛圍，師生共同參與機器人的程序設(shè)計與編寫，并自主開發(fā)機器人軟件，組裝各類具備實用功能的機器人，這不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且能夠提高學(xué)生的動手實踐能力。[3]

三、創(chuàng)客教育視域下的中小學(xué)機器人教學(xué)流程

隨著創(chuàng)客教育的提出，我國學(xué)者對其進行了大量的研究。本文在查閱相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了在中小學(xué)機器人教學(xué)中融入創(chuàng)客教育需要注意的三個方面。

(一)明確教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)作為設(shè)計教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)活動的方向，是教育評價的出發(fā)點與落腳點。相比于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，創(chuàng)客教育提倡在關(guān)注學(xué)生理論知識與操作技能的基礎(chǔ)上，重視學(xué)生分析問題、解決問題、合作交流能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。中小學(xué)機器人教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)。布盧姆對學(xué)習(xí)目標(biāo)的分類方法將分析、評價、創(chuàng)造歸于高階思維能力，因此，基于創(chuàng)客教育視域的中小學(xué)機器人的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)為培養(yǎng)學(xué)生的溝通交流和團隊合作能力、分析和鑒別信息的能力、親手實踐與解決問題的能力、創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力。教師應(yīng)在此基礎(chǔ)上組織教學(xué)，設(shè)計出科學(xué)的教學(xué)流程，同時注重教學(xué)評價。

(二)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法

創(chuàng)客教育模式對中小學(xué)機器人教學(xué)提出了新的要求。傳統(tǒng)的課堂知識內(nèi)容無法契合當(dāng)前的實際需求，部分教師在中小學(xué)機器人課堂中講解的知識較為陳舊，學(xué)生使用的實踐操作軟件版本沒有及時更新，學(xué)生即便理解了教材中的知識內(nèi)容也無法應(yīng)用到實踐中。對此，中小學(xué)機器人教師應(yīng)當(dāng)堅持與時俱進，不斷創(chuàng)新改革，進一步拓展課堂知識內(nèi)容，確保學(xué)生所掌握的信息技術(shù)知識能夠在新時代下得到有效應(yīng)用。根據(jù)創(chuàng)客教育理念的基本含義與主要特征，結(jié)合相關(guān)的文獻及中小學(xué)機器人教學(xué)現(xiàn)狀，教師需要通過整合教學(xué)空間與實踐環(huán)節(jié)并結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的需求，設(shè)計出具備創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的教學(xué)活動，讓學(xué)生在動手實踐中學(xué)習(xí)機器人基礎(chǔ)知識、深化基礎(chǔ)知識，從而順利實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

(三)教學(xué)評價

傳統(tǒng)評價模式大多以考試分?jǐn)?shù)為評價標(biāo)準(zhǔn)，這種評價模式不符合創(chuàng)客教育的要求。因此，只有構(gòu)建基于創(chuàng)客教育的多元化評價體系，才能發(fā)揮評價的鼓勵作用、診斷作用及促進作用，使評價更加公正、公平。當(dāng)前，創(chuàng)客教育在中小學(xué)機器人教學(xué)中使用的教學(xué)評價體系主要是評價量規(guī)，評價量規(guī)需要詳細地記錄學(xué)生作品的創(chuàng)作過程，學(xué)習(xí)過程中能力發(fā)展的變化情境，創(chuàng)作過程中遇到的問題、解決措施，等等。需要注意的是，評價量表不應(yīng)僅僅應(yīng)用在展示階段，而應(yīng)貫穿教學(xué)始終。同時，教師不僅要關(guān)注結(jié)果性評價，還要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)、模仿、研究、創(chuàng)作、分享每一個環(huán)節(jié)的情況，實現(xiàn)形成性評價與總結(jié)性評價相結(jié)合。除此之外，還需要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容采用多元化的評價方式。為提高評價結(jié)果的全面性，在評價過程中還可以邀請學(xué)生與家長參與，從不同維度出發(fā)對學(xué)習(xí)效果展開評價。[4]

四、創(chuàng)客教育視域下的中小學(xué)機器人教學(xué)——以“足球機器人的熱身訓(xùn)練”為例

本文以“足球機器人的熱身訓(xùn)練”這一教學(xué)為例，對教學(xué)過程進行詳細分析。在實施教學(xué)之前，教師應(yīng)當(dāng)明確教學(xué)目標(biāo)?！白闱驒C器人的熱身訓(xùn)練”旨在幫助學(xué)生掌握正確調(diào)試機器人主機程序的方法，適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生親自動手調(diào)試程序，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。圍繞這一教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計了“足球機器人的熱身訓(xùn)練”的教學(xué)過程，主要包含五個環(huán)節(jié)，如表1所示。

表1 “足球機器人的熱身訓(xùn)練”教學(xué)過程設(shè)計

(一)提出問題

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教師可以提前準(zhǔn)備一段機器人參與足球比賽的視頻，然后在課堂教學(xué)時播放該視頻。學(xué)生觀看完畢后教師提出問題“同學(xué)們，視頻中的這些機器人是如何踢球的”“究竟是誰在控制這些機器人”，通過啟發(fā)式提問幫助學(xué)生初步認(rèn)識足球機器人。當(dāng)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望被激起后，教師便可以鼓勵學(xué)生嘗試調(diào)試機器人，然后再引出本次的教學(xué)內(nèi)容——足球機器人的熱身訓(xùn)練。教師鼓勵學(xué)生提出自己的疑惑，并通過小組合作的形式讓學(xué)生共同討論如何啟動機器人，如何控制機器人進攻、防守、運動方向等，最后再介紹主機程序調(diào)試的內(nèi)容。

(二)任務(wù)驅(qū)動

任務(wù)驅(qū)動這一環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是組織學(xué)生進行程序調(diào)試，并對調(diào)試結(jié)果進行檢驗，具體為將學(xué)生分成若干個小組，以小組為單位開展機器人主機程序的調(diào)試工作。在這一環(huán)節(jié)教學(xué)中，教師可以結(jié)合前面提出的問題布置詳細的調(diào)試任務(wù)，包括調(diào)整機器人不防守、不進攻、方向錯誤等問題，調(diào)試結(jié)束后指導(dǎo)學(xué)生開展測試工作。各個小組成員要總結(jié)自己在調(diào)試過程中遇到的問題，先嘗試在小組內(nèi)解決，若不能解決則可以尋求教師的幫助，以此掌握利用指南針對機器人進攻、運動方向進行正確調(diào)整的方法。當(dāng)學(xué)生解決組內(nèi)的問題后，教師還可以鼓勵他們進行組間討論，分析不同類型的攻擊方法各自的優(yōu)點與缺點，以此培養(yǎng)學(xué)生站在不同角度分析問題的能力。

(三)探究實踐

探究實踐環(huán)節(jié)主要是鼓勵學(xué)生自主調(diào)試機器人主機。這對各個小組成員之間的配合性提出了較高的要求，需要他們共同制訂詳盡的調(diào)試計劃，調(diào)試結(jié)束后還需要測試機器人的運動軌跡與進攻效果。當(dāng)學(xué)生的自主探究結(jié)束后，教師要進行陳述性總結(jié)，重點指出學(xué)生調(diào)試的機器人在進攻與防守等方面存在的不足，鼓勵學(xué)生在下課后繼續(xù)探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

(四)知識拓展

在完成關(guān)于足球機器人的熱身訓(xùn)練知識的教學(xué)后，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生開拓思維，即結(jié)合自己的想法調(diào)試機器人，使其擁有更多的運動功能。值得注意的是，教師在這一環(huán)節(jié)要鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，針對自主研究獲得一定進展的學(xué)生給予表揚和鼓勵，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

(五)比賽激勵

在課堂時間充足的前提下，教師可以讓各個小組派出代表展示本組的足球機器人，對各組的調(diào)試效果進行檢驗。教師應(yīng)公平公正地對每個小組作品的創(chuàng)意性、操作過程中小組成員之間的配合程度進行評價，并采用物質(zhì)獎勵或者頒發(fā)榮譽稱號的形式表揚表現(xiàn)突出的小組，以激勵的形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機器人的興趣，引導(dǎo)學(xué)生將自己的想法大膽應(yīng)用在機器人的學(xué)習(xí)中。

五、創(chuàng)客教育視域下的中小學(xué)機器人教學(xué)保障措施

(一)積極營造創(chuàng)客教育的氛圍

環(huán)境在很大程度上影響著教育目標(biāo)的順利實現(xiàn)。中小學(xué)生學(xué)習(xí)并研發(fā)機器人的過程實際上是獲取信息、加工信息、管理信息、呈現(xiàn)信息、討論信息、解決問題的過程。因此，將創(chuàng)客教育理念應(yīng)用在中小學(xué)機器人教學(xué)中，要想達到預(yù)期的教學(xué)效果，首先就要營造出良好的創(chuàng)客教育氛圍。一方面，教師應(yīng)積極轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，將傳統(tǒng)的被動式知識傳授模式轉(zhuǎn)變成基于師生良好互動、共同化解難題的主動教學(xué)模式；另一方面，教師要在機器人教學(xué)的各個環(huán)節(jié)中滲透創(chuàng)客教育的基本理念，注重培養(yǎng)學(xué)生主動思考、留心觀察生活的能力。

(二)加強創(chuàng)客教師隊伍建設(shè)

教師是在機器人教學(xué)這門新興課程中開展創(chuàng)客教育的第一資源。但是，縱觀當(dāng)前機器人教學(xué)，大部分是由信息技術(shù)教師擔(dān)任，很少有學(xué)校聘請機器人相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)教師。信息技術(shù)教師受限于專業(yè)知識，只能按部就班地進行教學(xué)，缺乏自主創(chuàng)新意識和能力，限制了課堂教學(xué)的延伸和拓展。因此，為更好地將創(chuàng)客教育理念貫穿機器人教學(xué)，學(xué)校需要優(yōu)化教師隊伍。機器人課程教師應(yīng)樹立協(xié)同發(fā)展的理念，站在長遠的角度對待課堂和教學(xué)，將軟件開發(fā)、編程等和機器人開發(fā)有機結(jié)合起來，提高課堂教學(xué)的生動性；應(yīng)立創(chuàng)新意識，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的需求對教學(xué)設(shè)計進行優(yōu)化，從而更好地在教學(xué)中啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生的探索欲望。

(三)結(jié)合教材文本，優(yōu)化創(chuàng)客教育內(nèi)容

縱觀當(dāng)前中小學(xué)的信息技術(shù)課程，其中很多知識均可運用在機器人研發(fā)中。因此，在機器人教學(xué)中貫徹創(chuàng)客教育理念還應(yīng)當(dāng)樹立協(xié)同思維，深入挖掘教材內(nèi)的創(chuàng)新知識點，特別是注重將教材中的隱性教育資源挖掘出來，在保持原有知識完整性與系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上適當(dāng)拓展，融入創(chuàng)新思想，開闊學(xué)生的視野。

(四)借助多媒體教學(xué)，提升教學(xué)效果

基于創(chuàng)客教育理念的中小學(xué)機器人教學(xué)要達到滿意的教學(xué)效果，就需要教師在設(shè)計課程時根據(jù)實際需求適當(dāng)應(yīng)用多媒體工具。例如，教師可以結(jié)合學(xué)生的興趣愛好，以短視頻的形式將課程中的理論知識與學(xué)生的實際生活有機結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使每一位中小學(xué)生變成“創(chuàng)客”。[5]具體來說，在足球機器人的熱身訓(xùn)練的教學(xué)中，為更好地幫助學(xué)生了解足球機器人，教師播放了一段足球機器人比賽的視頻，以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，當(dāng)學(xué)生在興趣的推動下對基礎(chǔ)知識有了一定的了解后，之后的調(diào)試、測試等環(huán)節(jié)便可以順利進行。值得注意的是，在基于創(chuàng)客教育理念的中小學(xué)機器人教學(xué)中，教師要充分發(fā)揮自身在學(xué)習(xí)創(chuàng)客項目過程中的質(zhì)量監(jiān)控作用，以便隨時掌握不同小組學(xué)生的分工協(xié)作情況及開展進度。一旦學(xué)生遇到問題或者困難，教師要先鼓勵學(xué)生在小組內(nèi)部解決，解決不了時再向教師請求技術(shù)指導(dǎo)，從而提高教學(xué)效果。

六、結(jié)語

創(chuàng)客教育能夠在培養(yǎng)學(xué)生思維能力與創(chuàng)新能力方面發(fā)揮重要作用。隨著創(chuàng)客教育與信息技術(shù)不斷融合，教師在進行機器人教學(xué)的過程中要注意結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，科學(xué)地設(shè)計教學(xué)流程，優(yōu)化教學(xué)方法，將學(xué)生的潛質(zhì)充分挖掘出來，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識和動手能力，將其打造成未來國家高科技領(lǐng)域中的佼佼者。