高中機(jī)器人教育研究

1、高中機(jī)器人教育研究【摘 要】 機(jī)器人是一門綜合性極強(qiáng)的前沿學(xué)科，機(jī)器人教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的最佳途徑。隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展以及各類競賽活動的涌現(xiàn)，機(jī)器人教育越來越引起家長、學(xué)生和學(xué)校的關(guān)注。本文在分析了目前中小學(xué)機(jī)器人教育現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以建構(gòu)主義理論和項(xiàng)目學(xué)習(xí)理論引領(lǐng)，在推進(jìn)中小學(xué)機(jī)器人教育方面做了一些探索和實(shí)踐，為其他學(xué)校開展中小學(xué)機(jī)器人教育提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)器人教育   實(shí)踐研究 引言 自從1962年美國萬能自動化公司推出第一臺機(jī)器投入使用到今天，機(jī)器人已經(jīng)在世界各個(gè)領(lǐng)域?yàn)槿祟惙?wù)。許多學(xué)校進(jìn)入了機(jī)器人教學(xué)和研究的行

2、列。作為我們鄭州縣區(qū)，在機(jī)器人教育教學(xué)方面的起步比較晚，我市各個(gè)學(xué)校層次不一，為了整體提高區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育的水平，我們做了一些探索和實(shí)踐，希望能為其他區(qū)縣開展中小學(xué)機(jī)器人教育提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。 一 、縣區(qū)中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀分析 教育部頒布的普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）中，首次在“通用技術(shù)”科目中設(shè)立“簡易機(jī)器人制作”模塊。我市自一中、二中率先開展機(jī)器人教育以來，全區(qū)的中小學(xué)機(jī)器人教育進(jìn)入了起步階段，但目前還是存在以下幾個(gè)主要問題： （一）學(xué)校發(fā)展不均衡 目前我市中小學(xué)中，在校內(nèi)開展機(jī)器人教育或活動的只有個(gè)別幾所中學(xué)和小學(xué)。主要通過拓展課

3、和綜合實(shí)踐課，興趣小組活動課，社團(tuán)活動課等形式進(jìn)行。機(jī)器人教育是一項(xiàng)高科技高成本的活動，再加上其技術(shù)的發(fā)展日新月異以及每年比賽所用的器材和規(guī)則有變化，所以其投入又是需要持續(xù)的，對于一般的中小學(xué)在經(jīng)費(fèi)上無法承受，只有一些經(jīng)費(fèi)充足的、領(lǐng)導(dǎo)重視的學(xué)校才會一如既往地開展機(jī)器人教育，這也造成區(qū)內(nèi)學(xué)校中小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展的不均衡。 （二）機(jī)器人教師專業(yè)能力不高 機(jī)器人教師是指從事中小學(xué)機(jī)器人教育和指導(dǎo)的教師。從2001年教育部頒布的基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）中強(qiáng)調(diào)新課程理念注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)，但是教師的主導(dǎo)作用也不容忽視，它將直接影響教學(xué)的效果，而高素質(zhì)的機(jī)器人教師隊(duì)伍是區(qū)域中小學(xué)機(jī)器

4、人教育成功的關(guān)鍵。從全區(qū)開展機(jī)器人教育的幾所學(xué)校來看，機(jī)器人師資的專業(yè)能力還比較薄弱，基本上沒有專業(yè)的教師，承擔(dān)機(jī)器人教學(xué)的老師主要是信息技術(shù)教師、物理教師和數(shù)學(xué)教師兼職的，他們的專業(yè)背景、教學(xué)經(jīng)歷、專業(yè)技術(shù)水平都有較大的差異。 （三）學(xué)生實(shí)踐時(shí)間不多 受考試評價(jià)機(jī)制的影響，學(xué)生平時(shí)課業(yè)負(fù)擔(dān)比較重，沒有過多的時(shí)間和精力進(jìn)行機(jī)器人的學(xué)習(xí)，即使有興趣的學(xué)生在這方面也很少花時(shí)間去實(shí)踐。由于時(shí)間的緊張，在有些比賽前造成了很多設(shè)計(jì)和制作是指導(dǎo)教師完成的，然后教會學(xué)生如何操作控制機(jī)器人，在這種情況下學(xué)生對機(jī)器人的相關(guān)原理、核心算法都不能很好地理解和掌握，也無法鍛煉動手動腦、分析問題解決

5、問題等各種能力，不能實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展和終身發(fā)展，我們的機(jī)器人教育和比賽也就失去了價(jià)值。 （四）校本課程緊缺 機(jī)器人作為一門新型的課程，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)等，其超強(qiáng)的綜合性導(dǎo)致了目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的教材，也沒有豐富的教學(xué)案例、教學(xué)課件等資源。區(qū)內(nèi)開展機(jī)器人教育的幾所學(xué)校一般采用機(jī)器人公司的說明書以及教師自己編寫的一些校本教材，這就造成了學(xué)校機(jī)器人教育處于沒有保障的狀態(tài)。 二 、推進(jìn)區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育項(xiàng)目的實(shí)踐 （一）項(xiàng)目框架介紹 1項(xiàng)目的基本構(gòu)想推進(jìn)區(qū)域中小學(xué)

6、機(jī)器人教育項(xiàng)目是想通過在教育局統(tǒng)一的規(guī)劃下，統(tǒng)一通過政府購買一批機(jī)器人設(shè)備，讓區(qū)內(nèi)中小學(xué)的學(xué)生和教師享受到區(qū)內(nèi)最好的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和機(jī)器人設(shè)備。通過雙休日對學(xué)校的一名機(jī)器人教師和部分學(xué)生進(jìn)行在松江二中集中培訓(xùn)和學(xué)校平時(shí)各自通過興趣班等兩種教學(xué)模式，從點(diǎn)到面整體提高區(qū)中小學(xué)機(jī)器人教育水平，鍛煉區(qū)域?qū)W生的綜合素質(zhì)。2項(xiàng)目的組織實(shí)施項(xiàng)目是在松江區(qū)教育局里的大力支持下，由局基教科、松江二中、區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院信息部、機(jī)器人公司、各中小學(xué)共同參與實(shí)施。局基教科主要負(fù)責(zé)經(jīng)費(fèi)和各個(gè)學(xué)校之間的組織協(xié)調(diào)工作。松江二中提供一流的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室和飲食。信息部負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的策劃、設(shè)備的采購（包括足球機(jī)器人、滅火機(jī)器人以及相關(guān)

7、配件和調(diào)試場地等）、培訓(xùn)管理、比賽組織工作。機(jī)器人公司負(fù)責(zé)提供專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)。各中小學(xué)負(fù)責(zé)選出一名機(jī)器人教師和4-6個(gè)學(xué)生組成一個(gè)學(xué)校機(jī)器人小組團(tuán)隊(duì)，同時(shí)提供一臺筆記本電腦為機(jī)器人編程所用。3項(xiàng)目的時(shí)間管理項(xiàng)目時(shí)間管理中最關(guān)鍵的是合理安排時(shí)間，只有科學(xué)地安排時(shí)間進(jìn)度才能合理使用分配資源，發(fā)揮最佳的項(xiàng)目實(shí)施效率和效益。項(xiàng)目的具體時(shí)間表如下： 活動內(nèi)容時(shí)間進(jìn)度1月2月3月4月5月6月7月9月至12月機(jī)器人采購       區(qū)賽賽前培訓(xùn)（每周六一天）     

8、60; 機(jī)器人教育成果展示以及區(qū)賽       市賽賽前輔導(dǎo)（每周六一天）       參加鄭州市中小學(xué)機(jī)器人競賽       全國中小學(xué)機(jī)器人比賽賽前輔導(dǎo)       全國中小學(xué)機(jī)器人比賽       常規(guī)學(xué)習(xí)（每周六一天）上午：基礎(chǔ)理論

9、學(xué)習(xí)下午：組裝測試實(shí)踐學(xué)習(xí)        （二）項(xiàng)目課程實(shí)施 1全新的教育理念整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的是以建構(gòu)主義理論和項(xiàng)目學(xué)習(xí)理論為支撐。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)生在一定的情境，即社會文化背景下，借助他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的。建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動建構(gòu)者。理想的學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)當(dāng)包括情境、協(xié)作、交流和意義建構(gòu)四個(gè)部分。23學(xué)生身處機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，真實(shí)的機(jī)器人以及相關(guān)配件就在眼前，在這

10、樣的情境中學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。在學(xué)生完成足球機(jī)器人或滅火機(jī)器人任務(wù)的過程中，需要學(xué)生和學(xué)生之間的協(xié)作、溝通交流、最終達(dá)到意義建構(gòu)的目標(biāo)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)（Project-based Learning）是由著名教育家克伯屈（William Heard Kilpatrick）首次提出的，目的是把學(xué)生融入有意義的任務(wù)完成的過程中，讓學(xué)生積極地學(xué)習(xí)、自主地學(xué)習(xí)知識建構(gòu)，以現(xiàn)實(shí)中學(xué)生建構(gòu)生成的知識和培養(yǎng)起來的能力為最高成就目標(biāo)。4在機(jī)器人學(xué)習(xí)中，學(xué)生自己計(jì)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)用已積累的知識和經(jīng)驗(yàn)，通過自己的實(shí)踐操作、同伴的相互交流合作，創(chuàng)造性地完成一項(xiàng)任務(wù)，在真實(shí)的環(huán)境中設(shè)計(jì)制作出機(jī)器人，并利用它解決實(shí)際問題。在

11、這個(gè)項(xiàng)目學(xué)習(xí)中學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力、交流溝通能力、研究分析問題解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都得到了充分的發(fā)展。2全新的學(xué)習(xí)環(huán)境我國中小學(xué)教師教育技術(shù)能力標(biāo)準(zhǔn)（試行）中，認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境是指直接或間接影響個(gè)體及群體學(xué)習(xí)的全部外在因素。在學(xué)校教育中，學(xué)習(xí)環(huán)境主要包括校園、教室、圖書館、實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)軟件平臺、學(xué)習(xí)工具、各種學(xué)習(xí)資源等硬軟件物質(zhì)條件，以及校風(fēng)、學(xué)風(fēng)、校園文化等精神因素。此外，家庭和社區(qū)通常被認(rèn)為是學(xué)生的校外學(xué)習(xí)環(huán)境。5在以中觀教學(xué)設(shè)計(jì)為主體的主題單元學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，提出了一種“全空間”的設(shè)計(jì)。教室環(huán)境是典型抽象化的教學(xué)環(huán)境，社會環(huán)境是真實(shí)的情境化教學(xué)環(huán)境，信息技術(shù)豐富的信息化環(huán)境能

12、夠有效地充當(dāng)擬真化的虛擬教學(xué)環(huán)境，它們共同構(gòu)成了教學(xué)環(huán)境的全空間（教室空間、社會空間、虛擬空間）。6教室空間，指在傳統(tǒng)意義上的課堂物理空間。在機(jī)器人學(xué)習(xí)中是以小組合作為主，培訓(xùn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的座椅都是以小組形式擺放，這種形式有利于理論知識的傳授和演示、動手實(shí)踐操作、指導(dǎo)教師進(jìn)行小組指導(dǎo)。場地實(shí)驗(yàn)室存放各種機(jī)器人測試場地，例如足球場地、滅火場地、籃球場地等，當(dāng)學(xué)生將程序輸入機(jī)器人后，就可以在相應(yīng)的場地中調(diào)試和優(yōu)化程序。社會空間，是指具有很強(qiáng)的真實(shí)性，能使學(xué)生接觸到現(xiàn)實(shí)世界場景。在機(jī)器人學(xué)習(xí)的整個(gè)過程中，部分學(xué)生可以到機(jī)器人公司參觀，可以真實(shí)地看到博士生、碩士生機(jī)器人研發(fā)的現(xiàn)場，可以看到已研發(fā)的先進(jìn)

13、機(jī)器人（除了教學(xué)用的機(jī)器人，還有工業(yè)用和家庭生活用的機(jī)器人），這種感官的刺激進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力。學(xué)有余力的學(xué)生（特別是松江一中和二中的學(xué)生），校內(nèi)的學(xué)習(xí)內(nèi)容已經(jīng)不能滿足他們的需求，他們會在雙休日拿著實(shí)物機(jī)器人主動到機(jī)器人公司請求專家指導(dǎo)，邊學(xué)習(xí)邊調(diào)試，一呆就是大半天甚至一天，這種學(xué)習(xí)模式真正將學(xué)生融入了了技術(shù)世界，同時(shí)也增強(qiáng)了學(xué)生的社會實(shí)踐能力。虛擬空間：指由信息技術(shù)創(chuàng)建或模擬的數(shù)字化虛擬教學(xué)環(huán)境。每一個(gè)機(jī)器人小組都有一臺筆記本電腦，他們可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以方便地查閱有關(guān)機(jī)器人先進(jìn)知識和技術(shù)、完成任務(wù)所需的各種信息資源。對于高中學(xué)生，為他們提供了微軟的NETFRAMEWORK，

14、它是以一種以通用語言運(yùn)行庫為基礎(chǔ)的編程平臺，支持多種語言，是高中生學(xué)習(xí)C語言編程的最佳助手。為了降低小學(xué)和初中學(xué)生機(jī)器人編程的難度，激發(fā)他們對編程的熱情，為他們提供了3D仿真虛擬機(jī)器人可視化編程軟件，在通過該軟件為機(jī)器人編程的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的高級思維能力。3全新的學(xué)習(xí)內(nèi)容中小學(xué)智能機(jī)器人課程指導(dǎo)意見（試行）中指出，中小學(xué)智能機(jī)器人課程的主要任務(wù)是：“培養(yǎng)學(xué)生對智能機(jī)器人的興趣，讓學(xué)生了解和掌握以智能機(jī)器人為載體的通用技術(shù)與信息技術(shù)的基本知識和技能，了解技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用對人類生活和科學(xué)的深刻影響。通過智能機(jī)器人課程培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。教育學(xué)生正確認(rèn)識和理解技術(shù)與文化

15、、倫理和社會等問題，樹立正確的技術(shù)觀?！?機(jī)器人學(xué)習(xí)主要包括設(shè)計(jì)組裝機(jī)器人、機(jī)器人軟件編程、程序?qū)霗C(jī)器人控制器中、機(jī)器人運(yùn)行調(diào)試四個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)機(jī)器人學(xué)習(xí)的四個(gè)環(huán)節(jié)和上述指導(dǎo)意見，我們主要從以下幾方面的內(nèi)容去實(shí)施中小學(xué)機(jī)器人教育：（1）熟悉機(jī)器人及其基本結(jié)構(gòu)和原理學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源和教師的講解了解機(jī)器人、機(jī)器人的歷史與發(fā)展、機(jī)器人與人類生活、機(jī)器人與社會發(fā)展的關(guān)系，從中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和樂趣，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新動力和創(chuàng)造活力，樹立正確的技術(shù)觀。學(xué)生熟悉機(jī)器人的硬件組成結(jié)構(gòu)和基本原理，主要是學(xué)習(xí)各種控制器、傳感器、機(jī)械傳動裝置等原理以及操作使用技能。（2）學(xué)習(xí)機(jī)器人的組裝與維修的知識與技能學(xué)生在熟悉機(jī)

16、器人的基本結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)將相關(guān)的組件和配件組裝成一個(gè)成型的機(jī)器人。例如學(xué)生可以利用機(jī)器人主板、大功率、指南針、紅外測距、電子復(fù)眼、電機(jī)、電池等組件和螺絲、螺帽、螺柱等配件自由組裝足球機(jī)器人或滅火機(jī)器人。在組裝的過程中也學(xué)會了機(jī)器人維修的知識和技能，一旦出現(xiàn)什么故障，就很容易判斷出哪個(gè)部分出現(xiàn)的問題。（3）掌握機(jī)器人軟件控制及編程機(jī)器人由控制器、傳感器、執(zhí)行器以及動力能源四個(gè)部分組成。通過語言編程后，將程序通過數(shù)據(jù)線下載到控制器芯片內(nèi)，使機(jī)器人按照指令自主地執(zhí)行程序命令。小學(xué)和初中的學(xué)生通過可視化的機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)軟件，了解算法的流程圖表示、變量和常量的用處、算法的三種執(zhí)行模式（順序、選

17、擇、重復(fù)）等基本知識。高中的學(xué)生通過微軟的NETFRAMEWORK的編程平臺，在運(yùn)用C語言進(jìn)行機(jī)器人程序設(shè)計(jì)過程中，掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識，例如對象、屬性、類、事件和事件驅(qū)動等基本概念。通過給機(jī)器人編程，學(xué)生從中體會到程序是機(jī)器人的靈魂。（4）熟悉機(jī)器人比賽規(guī)則學(xué)生熟悉機(jī)器人滅火、機(jī)器人足球、機(jī)器人籃球等各項(xiàng)比賽的規(guī)則。例如針對機(jī)器人滅火規(guī)則，學(xué)生必須了解比賽的場地、場地環(huán)境燈光、機(jī)器人尺寸大小、蠟燭火焰的高度，熟悉機(jī)器人在比賽中的運(yùn)行規(guī)則、滅火回家搜救時(shí)間計(jì)算規(guī)則、每輪得分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)等。學(xué)生學(xué)會在比賽現(xiàn)場獨(dú)立測試機(jī)器人，學(xué)會與裁判員、競爭對手有效溝通，掌握一些在比賽時(shí)出現(xiàn)的各種問題的

18、處理策略。通過比賽，不但能提高學(xué)生的競賽水平，而且能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。4全新的學(xué)習(xí)方式在機(jī)器人教育中，我們注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，主要包括以下幾種方式：（1）集中講解機(jī)器人基本知識學(xué)校的學(xué)生和機(jī)器人指導(dǎo)教師集中在松江二中的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室中，由機(jī)器人公司的專家或者區(qū)內(nèi)優(yōu)秀的機(jī)器人指導(dǎo)教師以實(shí)物機(jī)器人及相關(guān)組件配件給學(xué)生教師講解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本策略等知識，讓他們能更好地理解和掌握機(jī)器人知識，讓他們的學(xué)習(xí)真正地做到理論聯(lián)系實(shí)際。（2）分組分項(xiàng)設(shè)計(jì)制作機(jī)器人由于機(jī)器人少，學(xué)生數(shù)多，我們是以學(xué)校為單位分組進(jìn)行設(shè)計(jì)制作機(jī)器人，每個(gè)小組一名本校

19、的指導(dǎo)教師以及本校的學(xué)生組成。分項(xiàng)是指每個(gè)小組完成一個(gè)項(xiàng)目后，再做另外一個(gè)項(xiàng)目，例如先設(shè)計(jì)制作足球機(jī)器人，等該任務(wù)基本完成后再進(jìn)行滅火機(jī)器人等設(shè)計(jì)制作。每一個(gè)任務(wù)項(xiàng)目都必須先設(shè)計(jì)組裝機(jī)器人、軟件編程、將程序?qū)霗C(jī)器人、場地調(diào)試，在這個(gè)過程中每個(gè)學(xué)生認(rèn)真完成自己分工的任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任意識和動手操作能力。指導(dǎo)教師在此充當(dāng)最佳導(dǎo)演的角色，用巧妙的點(diǎn)撥鼓勵學(xué)生完成既定的任務(wù)。（3）課堂交流討論機(jī)器人作品最佳的課堂應(yīng)該是互動的課堂，沒有交互的課堂，學(xué)生是被動的。當(dāng)每個(gè)小組完成一項(xiàng)機(jī)器人作品后，以小組為單位，讓學(xué)生來介紹自己的作品、編程中運(yùn)用的算法等，其他小組可以提出不同的看法，進(jìn)行組間互相的辯論、

20、交流討論。在這樣的課堂學(xué)習(xí)中教師只是引導(dǎo)者，學(xué)生必須發(fā)揮最大的主觀能動性，他們自由發(fā)言，在交流討論中學(xué)到更多知識，表達(dá)能力和思維能力得到充分的鍛煉。（4）小組比賽測試機(jī)器人性能機(jī)器人的性能好不好，策略的算法設(shè)計(jì)得合理不合理，通過小組間的比賽就能測試出。小組測試比賽分為兩種，一種是同一學(xué)段的，例如高中的學(xué)生和高中的學(xué)生比，初中的學(xué)生和初中的學(xué)生比，小學(xué)的學(xué)生和小學(xué)的學(xué)生比，在這種同齡的比賽測試中學(xué)生可以清楚地認(rèn)識到自己小組設(shè)計(jì)制作的機(jī)器人的性能優(yōu)勢和不足以及自身對機(jī)器人的操作熟練度；另一種是不同學(xué)段的，例如高中的學(xué)生和初中的學(xué)生比，初中的學(xué)生和小學(xué)的學(xué)生比，在這種比賽中往往是高學(xué)段的學(xué)生是在耐心

21、地指導(dǎo)低學(xué)段的學(xué)生，讓低學(xué)段的學(xué)生成長得更快。教師在比賽測試中充當(dāng)裁判的角色，以實(shí)踐模擬正式比賽的規(guī)則去指導(dǎo)學(xué)生，時(shí)時(shí)刻刻調(diào)動學(xué)生動腦、動手、動嘴， 讓每一個(gè)學(xué)生都有參與比賽的機(jī)會，讓他們在活動中獲得感受和體驗(yàn)，在活動中構(gòu)建新知。同時(shí)通過比賽活動他們也清楚地了解比賽規(guī)則和比賽技巧，從中積累一定的比賽經(jīng)驗(yàn)，樹立良好的競賽精神。5全新的學(xué)習(xí)評價(jià)新課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)發(fā)展性評價(jià)和多元評價(jià)，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)展。發(fā)展性評價(jià)是建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下提出的一種評價(jià)思想。它重視評價(jià)主體的交互作用，關(guān)注評價(jià)過程的動態(tài)情景，提倡評價(jià)的多元性。多元評價(jià)，在評價(jià)中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在學(xué)習(xí)過程中完

22、成動態(tài)評價(jià)，注重質(zhì)性評價(jià)和量化評價(jià)相結(jié)合運(yùn)用，真實(shí)地評價(jià)學(xué)生的潛能、學(xué)習(xí)成就，真正把學(xué)習(xí)過程和評價(jià)過程結(jié)合在一起，為促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展提供全方位的信息。多元評價(jià)突出評價(jià)的多樣性：評價(jià)主體的多樣化、評價(jià)內(nèi)容多樣化、評價(jià)工具方法多樣化和評價(jià)過程動態(tài)化等。8在對中小學(xué)機(jī)器人教育項(xiàng)目實(shí)施中我們采用了最新的多元評價(jià)理念，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）評價(jià)內(nèi)容多樣化在評價(jià)內(nèi)容上包括學(xué)生綜合素質(zhì)的各個(gè)方面，例如對機(jī)器人知識和技能的掌握、信息收集能力、動手組裝機(jī)器人的能力、軟件編程能力、溝通交流能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、分析解決問題能力、創(chuàng)造能力等各個(gè)方面，通過評價(jià)不斷地激勵學(xué)生。（2）評價(jià)主體的多樣化在機(jī)器人教育評價(jià)

23、中，評價(jià)表采用學(xué)生和教師共同討論制定的方式，然后通過學(xué)生自我評價(jià)、組內(nèi)學(xué)生互評、組間學(xué)生互評、教師對學(xué)生評價(jià)等各種主體進(jìn)行評價(jià)，這樣不僅使評價(jià)的結(jié)果更加全面客觀真實(shí)，同時(shí)可以讓學(xué)生更好地達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。（3）形成性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合在中小學(xué)機(jī)器人教育評價(jià)中，我們十分注重形成性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合。形成性評價(jià)，是在教學(xué)進(jìn)行過程中，為引導(dǎo)教學(xué)前進(jìn)或使教學(xué)更為完善而進(jìn)行的對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的確定。在教學(xué)過程中，形成性評價(jià)進(jìn)行得較頻繁，對于提高教學(xué)質(zhì)量來說，重視形成性評價(jià)比重視總結(jié)性評價(jià)更有實(shí)際意義。9每當(dāng)完成某個(gè)項(xiàng)目中的某一個(gè)小項(xiàng)目，指導(dǎo)教師和公司技術(shù)專家隨時(shí)都會對機(jī)器人作品進(jìn)行動態(tài)評價(jià)，并給出及時(shí)

24、的反饋，提出完善的建議，給學(xué)生鼓勵性指導(dǎo)。同時(shí)我們采用電子檔案袋和評價(jià)量規(guī)的方法，對學(xué)生在機(jī)器人設(shè)計(jì)制作調(diào)試的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行記錄和評價(jià)，由此反映學(xué)生個(gè)人和小組的表現(xiàn)優(yōu)勢和不足?？偨Y(jié)性評價(jià)，又稱事后評價(jià)，一般在教學(xué)活動告一段落時(shí)為把握最終的活動成果而進(jìn)行的評價(jià)。總結(jié)性評價(jià)注重的是教與學(xué)的結(jié)果，借此對評價(jià)者所取得的成果做出全面鑒定，區(qū)分等級，對整個(gè)教學(xué)方案的有效性做出評定。10通過小組的測試賽、區(qū)賽，對每個(gè)小組的機(jī)器人作品做最終的評價(jià)。結(jié)合形成性評價(jià)和總結(jié)性評價(jià)的結(jié)果，最終得出對小組和學(xué)生個(gè)人的綜合評價(jià)。教師獲得評價(jià)反饋信息后，不斷完善自己的教學(xué)。學(xué)生獲得評價(jià)反饋信息后，更加了解自己的學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，改進(jìn)

25、學(xué)習(xí)的方法。 （三）項(xiàng)目實(shí)踐的效果 通過中小學(xué)機(jī)器人教育項(xiàng)目的實(shí)施，從中鍛煉了一批高素質(zhì)的學(xué)生，他們不僅掌握了基本的機(jī)器人相關(guān)的知識原理，同時(shí)他們也學(xué)會了大膽創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研究機(jī)器人足球、滅火等新的策略和方法。通過項(xiàng)目組建了一支區(qū)域機(jī)器人教師骨干隊(duì)伍，他們真正做到了關(guān)愛學(xué)生、嚴(yán)謹(jǐn)篤學(xué)，淡泊名利，自尊自律，以人格魅力和學(xué)識魅力教育感染學(xué)生，做學(xué)生健康成長的指導(dǎo)者和引路人，他們是區(qū)中小學(xué)機(jī)器人教育持續(xù)發(fā)展的支柱。通過項(xiàng)目的實(shí)施，本區(qū)在全國的中小學(xué)機(jī)器人競賽中取得比較好的成績。為了展示項(xiàng)目實(shí)施的成果，我們在區(qū)內(nèi)開展了首次中小學(xué)機(jī)器人競賽活動，為學(xué)生教師提供一個(gè)展示、互相交流促進(jìn)的平臺

26、，通過區(qū)賽可以發(fā)現(xiàn)不足，以便加強(qiáng)改進(jìn)和完善。通過區(qū)賽涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的機(jī)器人隊(duì)伍，代表區(qū)參加市、全國比賽。在投入較少的情況下，取得較好的成績，關(guān)鍵在于學(xué)生對學(xué)習(xí)機(jī)器人極大興趣和樂趣，在于全區(qū)教師和學(xué)校之間極強(qiáng)的凝聚力和互幫互助的奉獻(xiàn)精神。 三、價(jià)值體現(xiàn) （一）實(shí)現(xiàn)區(qū)域機(jī)器人優(yōu)質(zhì)資源的共享 一是教師和學(xué)生對市重點(diǎn)學(xué)校機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的共享，為區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育提供了最佳教學(xué)環(huán)境。二是最新機(jī)器人設(shè)備的共享。為解決機(jī)器人設(shè)備昂貴的價(jià)格與有限的教育經(jīng)費(fèi)之間的矛盾，在區(qū)教育局領(lǐng)導(dǎo)的支持下，通過政府采購方式，統(tǒng)一購買了一批機(jī)器人設(shè)備，包括足球機(jī)器人、滅火機(jī)器人、機(jī)器人比賽場地以

27、及其他的一些相關(guān)配件等。這些設(shè)備供全區(qū)所有中小學(xué)教師和學(xué)生機(jī)器人教育之用，從而提高了機(jī)器人設(shè)備的使用效率和效益，更有利于設(shè)備的管理。三是優(yōu)秀機(jī)器人教師資源的共享。區(qū)域機(jī)器人教育的教師主要有三部分教師組成，區(qū)內(nèi)中小學(xué)優(yōu)秀的機(jī)器人教師，機(jī)器人公司專業(yè)的技術(shù)員。具有這樣一個(gè)教師團(tuán)隊(duì)對學(xué)生進(jìn)行授課和指導(dǎo)，大大地提高了機(jī)器人的教學(xué)效果和教育質(zhì)量。不管是機(jī)器人設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室還是師資，所以的一切正是體現(xiàn)了區(qū)域范圍內(nèi)的輻射作用，讓更多的農(nóng)村教師、學(xué)生享受到公平的教育資源，讓區(qū)域?qū)W校得以均衡發(fā)展，提高全區(qū)中小學(xué)機(jī)器人教育的水平，真正實(shí)現(xiàn)國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要所要求的基礎(chǔ)教育的全面發(fā)展、均衡發(fā)展、優(yōu)質(zhì)發(fā)展

28、。 （二）彰顯學(xué)校的科技特色 中國教育改革和發(fā)展綱要指出：“中小學(xué)要由應(yīng)試教育轉(zhuǎn)向全面提高國民素質(zhì)的軌道，面向全體學(xué)生，全面提高學(xué)生的思想道德、文化科學(xué)、勞動技能和身體心理素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生生動活潑地發(fā)展，辦出各自的特色?！?1隨著學(xué)校教育教學(xué)改革的深入發(fā)展，越來越多學(xué)校注重學(xué)?！疤厣钡膭?chuàng)建。追求學(xué)校特色是全面推進(jìn)素質(zhì)教育的突破口，可以提高學(xué)校的競爭力，打造學(xué)校品牌。國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要中，“特色”兩字出現(xiàn)了二十多次，其中指出：“樹立以提高質(zhì)量為核心的教育發(fā)展觀，注重教育內(nèi)涵發(fā)展，鼓勵學(xué)校辦出特色、辦出水平，出名師，育英才。探索發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的途徑。鼓勵普通高

29、中辦出特色”。12通過推進(jìn)區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育的實(shí)施項(xiàng)目，在全區(qū)涌現(xiàn)出了一批以機(jī)器人教育為科技特色的學(xué)校。周末各個(gè)學(xué)校教師和推薦學(xué)生聚集在二中學(xué)習(xí)探究機(jī)器人，周一至周五各個(gè)學(xué)校教師學(xué)生通過興趣班、社團(tuán)等形式進(jìn)行校內(nèi)開展機(jī)器人教育活動，形成了濃郁的科技校園氛圍和良好的育人環(huán)境。該項(xiàng)目以點(diǎn)帶面，真正實(shí)現(xiàn)了“聚是一團(tuán)火，散是滿天星”式的區(qū)域?qū)W校共同提高，真正把握好了公平和特色的關(guān)系。 （三）提高機(jī)器人教師整體專業(yè)素養(yǎng) 一是高尚師德的展現(xiàn)。葉圣陶先生說過：“教師的全部工作就是為人師表?！鄙斫讨赜谘越蹋處煹囊谎砸恍卸紩W(xué)生產(chǎn)生重要的影響。在推進(jìn)區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育的實(shí)施項(xiàng)目中，機(jī)

30、器人教師表現(xiàn)出來的無絲奉獻(xiàn)精神，敬業(yè)精神誠然可嘉。例如所有教師都是放棄雙休日，在二中參加培訓(xùn)并積極地指導(dǎo)學(xué)生，很多學(xué)校都是沒有給這些教師加班費(fèi)的，但是他們依舊為了自己一份責(zé)任而把工作做好。2009年一初中參加全國競賽時(shí)，為了讓教師和學(xué)生了解和熟悉機(jī)器人虛擬仿真系統(tǒng)，二中的機(jī)器人教師給他們進(jìn)行了精心指導(dǎo)。一中的教師和學(xué)生幫助一初中的教師和學(xué)生在賽前調(diào)試機(jī)器人，都在校內(nèi)搞到凌晨二到三點(diǎn)，第二天還得參加市比賽。他們最真實(shí)最質(zhì)樸的忘我行為讓學(xué)生真正地感受到自己教師的優(yōu)秀師德風(fēng)范，他們是在用生命滋潤生命，是在用高尚品格提升學(xué)生的品格。同時(shí)校際之間互幫互助，真正展現(xiàn)出區(qū)域教師團(tuán)隊(duì)合作精神，為區(qū)域中小學(xué)機(jī)器

31、人教育質(zhì)量的提高做出了應(yīng)有的努力。二是專業(yè)能力的提升。機(jī)器人教師的專業(yè)能力至少應(yīng)包括設(shè)計(jì)能力、C語言、LOGO語言等語言編程能力、實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力等。在推進(jìn)中小學(xué)機(jī)器人教育實(shí)施項(xiàng)目的培訓(xùn)中，我們的機(jī)器人小組是由學(xué)校的一名教師和幾名學(xué)生組成的以學(xué)校為主的團(tuán)隊(duì)，機(jī)器人公司專家和有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)器人教師在給學(xué)生講授和演示機(jī)器人相關(guān)知識和技術(shù)同時(shí)，也在對教師進(jìn)行培訓(xùn)，特別是一些小學(xué)的教師，原先他們沒有接觸過機(jī)器人，對機(jī)器人專業(yè)的知識和技能了解甚少，他們同學(xué)生一起設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試機(jī)器人，共同探討問題、分析問題、解決問題，不但提高了機(jī)器人教師的專業(yè)知識和能力的結(jié)構(gòu)體系，從而實(shí)現(xiàn)了師生互動、共同發(fā)展的教育教

32、學(xué)效果。根據(jù)機(jī)器人競賽項(xiàng)目，對機(jī)器人教師進(jìn)行專項(xiàng)的培訓(xùn)，主要側(cè)重于機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；機(jī)器人控制器、傳感器、執(zhí)行器等原理以及具體的操作方法；機(jī)器人編程；比賽規(guī)則等。作為機(jī)器人競賽的指導(dǎo)教師，在激烈的比賽中取得好成績，體現(xiàn)出來的就是機(jī)器人教師應(yīng)有的專業(yè)能力。參加機(jī)器人競賽時(shí)，區(qū)機(jī)器人教師與市全國學(xué)校的教師、機(jī)器人公司的專家、高校智能機(jī)器人研究人員進(jìn)行交流溝通，不斷提高自己的專業(yè)水平，自己的拓展視野。除此之外，通過項(xiàng)目實(shí)施組建了一支區(qū)域機(jī)器人骨干教師隊(duì)伍，為區(qū)域中小學(xué)機(jī)器人教育可持續(xù)發(fā)展提供了有利保障。 （四）培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì) 國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要中指出：“堅(jiān)持以人

33、為本、推進(jìn)素質(zhì)教育是教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題，是貫徹黨的教育方針的時(shí)代要求，核心是解決好培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人的重大問題，重點(diǎn)是面向全體學(xué)生、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，著力提高學(xué)生服務(wù)國家人民的社會責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力。堅(jiān)持能力為重。優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，豐富社會實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)。著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，教育學(xué)生學(xué)會知識技能，學(xué)會動手動腦，學(xué)會生存生活，學(xué)會做事做人，促進(jìn)學(xué)生主動適應(yīng)社會，開創(chuàng)美好未來。促進(jìn)德育、智育、體育、美育有機(jī)融合，提高學(xué)生綜合素質(zhì)，使學(xué)生成為德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人?！?3機(jī)器人教育具有趣味性、綜合性、實(shí)踐性、探索性、創(chuàng)

34、造性等特點(diǎn)，在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、設(shè)計(jì)能力、動手動腦能力、團(tuán)隊(duì)合作能力具有重要的作用，因此它是實(shí)施素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的平臺，是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的有效途徑。機(jī)器人教育主要可以培養(yǎng)學(xué)生以下幾種能力：一是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。設(shè)計(jì)制作機(jī)器人最終的目的是能為我們的生活所服務(wù)，不僅要滿足邏輯性和功能性的需要，還必須要求美觀、獨(dú)特。在機(jī)器人活動中，用學(xué)生的左腦可以編寫機(jī)器人程序、邏輯分析、信息處理、語言溝通交流，用他們的右腦可以形象思維、幻想設(shè)計(jì)機(jī)器人，用他們的“心”可以去思考。機(jī)器人給了學(xué)生一個(gè)最大限度發(fā)揮創(chuàng)新能力的平臺，讓他們體驗(yàn)，讓他們激動?？鞓泛陀螒虻男膽B(tài)帶給他們更高的學(xué)習(xí)效率、更富

35、創(chuàng)意的學(xué)習(xí)氛圍，從而提高他們的創(chuàng)新能力。二是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在機(jī)器人設(shè)計(jì)制作的過程中，面對具體的任務(wù)，涉及的知識相當(dāng)廣泛，這就需要學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境下，利用信息手段主動查找相關(guān)的知識，選擇自己所需的信息，不斷鍛煉自己信息利用能力。學(xué)生根據(jù)任務(wù)，經(jīng)過研究分析，應(yīng)用各種方式去設(shè)計(jì)機(jī)器人，然后用編程語言實(shí)現(xiàn)不同的算法，教師在這個(gè)環(huán)節(jié)只做一個(gè)大概的指導(dǎo)，留給足夠的時(shí)間和空間讓學(xué)生自主完成，自主學(xué)習(xí)編程語言，這一過程極大地發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力以及個(gè)人潛能。三是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。動手動腦是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的最佳途徑。機(jī)器人教育是以學(xué)生動手和動腦的教學(xué)方式完成的。學(xué)生在機(jī)器人學(xué)習(xí)活動的過程中，將控制器

36、、傳感器、大功率驅(qū)動卡、電機(jī)、輪胎和電池等等一些配件組裝成足球機(jī)器人或滅火機(jī)器人的時(shí)候，都需要自己動手操作；在硬件組裝后，就需要給機(jī)器人靈魂的東西軟件程序，學(xué)生會積極開動大腦，想出各種策略，例如足球機(jī)器人進(jìn)攻防守策略、滅火機(jī)器人房間選擇策略等，經(jīng)過整個(gè)過程極大地提升了學(xué)生的實(shí)踐能力。當(dāng)完成自己的作品后，哪怕之前因裝電機(jī)、裝輪胎、擰螺絲不小心受過傷流過血，心中涌現(xiàn)的依然是那么快樂和激動，因?yàn)樗麄儚闹械玫搅藰O大的成就感，得到了極大的幸福感，這正是在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)了我們基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展的教育目標(biāo)。四是培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。團(tuán)隊(duì)合作精神是現(xiàn)代人首要的基本素質(zhì)，教育學(xué)生理解別人，與他人合作，比教他們某些具體的知識更重要。學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作中，能把各種知識和技能有機(jī)地結(jié)合起來，鍛煉與他人的溝通能力、協(xié)作能力，保持學(xué)習(xí)的激情