谈在机器人教学中提升小学生信息技术核心素养

赵永宏

【摘要】通过探索机器人教学与小学生核心素养之间的联系，寻找提升小学生信息技术核心素养的突破口，实现通过运用机器人教学培养学生创新思维与创新能力，进而提升学生的核心素养。

【关键词】机器人教学 信息技术 核心素养

机器人教学是通过设计、组装、编程、运行，然后优化组装及程序机器人，激发学生学习兴趣，培养学生综合能力的过程。机器人教学涉及到多个学科，多种领域。搭建机器人的稳定和平衡融合了物理知识，编程中融合了数学知识，传感器与马达的相互配合融合了通信技术，数次失败中启迪智慧，深度思维中迸发创新，成为培养小学生综合能力、信息素养的优秀平台。

一、确定机器人教学培养目标

学生发展目标，以机器人组装及编程为主要培训内容来提高学生的核心素养。通过学生动手组装机器人、理解光电传感器工作原理、简单任务到复杂任务，进一步完善组装编程等工作，使学生的综合知识水平得到提高，学生在学习的过程中，动手能力、数学逻辑思维能力、个人创新能力等都能得到训练和升华。另外，学生在团队学习中，不断体验到成功的乐趣，享受到团队合作的乐趣，养成在思索中不断学习的意识，提升学生的核心素养。

二、确定机器人教学培训内容及层次

我们在机器人教学中，采用实践研究的方法，在“机器人”教育中给学生创设合作学习的平台，通过学生动手组装、编程，进一步完善编程，让学生深度思考，学会创新发现，养成良好的学习习惯。为此，我在机器人教学中尝试五步教学法。

第一步，初级动手阶段。小学三年级时注意培养学生的动手能力，让学生从拼装开始，从简单的折叠椅开始，折叠椅用几个梁轴简单的组装就可以完成，通过组装，让学生理解，原来这些拼装这么有趣，拼成的折叠椅可以变形，既方便搬动，又节省空间。然后是弓箭，让学生拼装成功后，配上橡皮筋，可以试着进行打靶射箭，简单的造型让学生体验自己动手的乐趣，使学生体验到成功，增强自信心。三年级初步学习scratch里最简单的小猫行走、更换背景，小猫运动停止，等等。可以穿插小猫捉老鼠等小游戏在里面，让学生兴趣更加深厚，喜欢上小猫编程语言。

第二步，动手加编程阶段。这一阶段，我让学生组装稍微复杂的。比如风扇。通过直梁、轴，马达进行组装。组装之后，然后开始让学生尝试编程。我让学生从最简单的马达转动开始。一开始的命令是马达能转动就可以，了解到马达的转速，编码值等很多较浅显明白的语言，过渡到使用触碰开关控制马达进行转动，从而用会了如果怎么样就怎么样语句，还学会了重复命令及重复命令的跳转。让学生逐步理解编程软件要与机器人积木相互配合，机器人只有躯壳是不行的，需要有灵魂和思想，所以程序是必要的，并让学生学会程序下载到机器人的大脑中。学习一段时间，让学生进行总结梳理，可以帮助学生巩固知识，也让学生有了初步创新思想，思考或许自己就可以创造出生活便捷的东西。

第三步，创新阶段。这个阶段，是利用学生的知识，然后利用各种传感器，进行创意的思维的培养。

如风扇转动，如何让它更智能。老师提示，我们可以加上超声波传感器，当有人靠近风扇时，风扇自动转动，人离开，风扇自动停止。或者加一个温度传感器，让室内温度达到多少时，风扇自动转动，这样，老师提出一个设想，学生去完成，或者，学生提出一个想法，师生共同去实现这个效果，编程的目的是解决实际问题。

以上的任务完成之后，我会让学生组装更复杂一些运动机器人，如机器人小车，利用马达控制器人前进，后退。让学生编程控制小车的运动。如果再复杂一些，可以加上光电传感器，做成在桌子上跑动的“悬崖勒马”的小车，当这个小车机器人移动到桌子边缘，光电传感器会发现光线值有明显变化，然后小车立即停止，自动后退，寻找更安全的道路再一次出发，这样，可爱的小车就增加了智能因素。

第四步，比赛阶段。学生在经过1至2年的学习，可以参加一些比赛了。比赛前，一些厂家会提供参考图样的机器人，学生可以看图组装完成。然后购买场地、道具，实地训练。这样实地训练，参加比赛，练习会更有针对性，可以让学生在不断的练习中，可以把自己的机器人组装的更加合理，提高完成任务的成功率，从一开始完成任务的成功率不足20%，逐步提高到80%以上，这样，不仅让学生练习中提高了编程能力动手能力，更让学生在实践练习中，有创新的思维，更熟练的动手能力的技巧。师生在比赛后，做好总结及反馈工作。通过比赛，了解其他兄弟学校的水平，从而有目的地调整，提高师生的眼界和水平。

第五步，建立起较完善的机器人培训校本课程。要想高质量地实施机器人教育活动，必须建立相对完整、科学的机器人校本课程。在培訓活动中，培训老师要围绕着机器人教育目标、教学内容、案例资源、学生创意，独家设计等内容进行深入研究，把以上几个步骤加以完善，落实到纸面上，形成体系，并在实践中不断总结、改进。最后，完善学校的机器人校本案例，达到良性循环，学生素质成梯度性的逐年上升。

三、确保机器人教学的顺利实施

在机器人教学工作中，我构建了饶有趣味的“机器人自主选修课堂”，即教师帮助学生爱上机器人，爱上动手搭建，动手编程，拥有良好的创新课堂，助力创客教育。

如学生练习机器人中鸣超级轨迹赛时，在完成投掷货币这一环节，官方给出的解决方案是机械臂旋转投货币，本人在教授学生完成这项任务时，发现按照官方的程序和结构设计，如果不精心地控制马达的转速，货币经常性地被抛出。有时，货币还会在滑杆上停留，不会滑落到天平上，这样失误率比较高。于是，本人与学生们一起研究，终于发明了齿轮平移投掷货币的方法，变转动为移动，结构更稳定，完成度更高，在省市比赛中，引起了其它学校的关注和讨论。就这样，我们在机器人教学中，不断地思考，激发了学生创新思维，火花碰撞，学生的创新精神和实践能力不断提升。经过几年的培养，学生养成了主动思考，主动解决问题的好习惯。

四、成绩带动机器人教学更好地发展

机器人教学为学生提供了创造的舞台，思维的火花在这里绽开。走进机器人室，学生们就有了精神，一双双灵活的小手不停的扩展套件，学习实践，学生们有了可发展的空间，核心素养得到了真正提升。2018年6月，本人辅导的中鸣超级轨迹机器人荣获在山东省中小学生创客大赛荣获一等奖的好成绩。2019年，荣获济宁市创客节比赛一等奖的好成绩。成绩的取得，不仅彰显了机器人教学的扎实有效，营造了机器人学习的良好氛围，也为学校赢得了良好的社会声誉。

五、存在的问题与思考

1.机器人教学不够系统性。机器人教学在学校里蓬勃开展是近几年的事，机器人课程资源相对较少，各个学校的机器人课程不够公开，使的我们在实际教学中，总感觉资源少。遇到一些精品案例，就如获珍宝。因此，如何有更多的资源供我们选择、择优，进一步深化，是摆在现实中的难题。

2.学校机器人面临生存困境。现在开展机器人教学的不仅仅有各中小学，还有很多机器人培训机构，这些机构虽然收费，却比学校培训更有针对性。学校培训1周1小时，与校外1周一下午的培训对比，无形中就处于劣势。在省、市的比赛中，有许多时候，老师辅导学生不是与学校比，而是与培训机构培养的学生比赛，大大增加信息技术老师获奖的难度。如何更好地发展学校机器人教学，是当前机器人教师的困惑。

总之，我们会在今后的机器人教学中，不断探索出更多的教学方式，方法，让机器人教学更加灵活多样，学生创新思维与创新能力不断提升，为培养学生的核心素养打下坚实的基础。