導(dǎo)語(yǔ)：初中機(jī)器人校本課程設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：科學(xué)素養(yǎng)在現(xiàn)代社會(huì)中起著至關(guān)重要的作用，機(jī)器人教育是實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體和有效途徑。本文從課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、配套教學(xué)資源、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)四方面對(duì)校本課程的設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的探索和論述。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人課程；科學(xué)素養(yǎng)；校本課程

一、初中生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的必要性

科學(xué)素質(zhì)是公民素質(zhì)的重要組成部分。國(guó)際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個(gè)組成部分，即科學(xué)知識(shí)、科學(xué)的研究過(guò)程和方法、科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)和個(gè)人所產(chǎn)生的影響。調(diào)查表明，2018年我國(guó)具備科學(xué)素質(zhì)的公眾比例達(dá)到了8.47%，比2015年第九次調(diào)查的6.20%提高了2.27個(gè)百分點(diǎn)，但我們的基本科學(xué)素養(yǎng)仍有很大的提升空間?？茖W(xué)素養(yǎng)水平的高低直接關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，青少年科學(xué)素養(yǎng)是我國(guó)公民科學(xué)素養(yǎng)的組成部分。青少年時(shí)期的科學(xué)教育對(duì)一個(gè)人科學(xué)素養(yǎng)的形成具有決定性的作用，所以要十分重視對(duì)初中生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、依托機(jī)器人教育培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的可行性

近年來(lái)，隨著國(guó)家基礎(chǔ)教育新課程改革的不斷深入實(shí)施，我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育有了較快發(fā)展，其教育價(jià)值已逐步獲得社會(huì)的認(rèn)可。機(jī)器人課程是一門涉及機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)、自動(dòng)控制、物理、計(jì)算機(jī)和人工智能等多方面知識(shí)的實(shí)踐課程。機(jī)器人課程是科學(xué)知識(shí)天然的整合體，通過(guò)這個(gè)載體，學(xué)生們可以體會(huì)和應(yīng)用所學(xué)的信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理等內(nèi)容，這種整合是渾然天成的，是有機(jī)結(jié)合在一起的。學(xué)生在設(shè)計(jì)機(jī)器人活動(dòng)中，需要經(jīng)歷“提出問(wèn)題-分析問(wèn)題-解決問(wèn)題”的過(guò)程，可以讓學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過(guò)程和方法，提高科學(xué)探究能力。機(jī)器人活動(dòng)的設(shè)計(jì)，基本上都是用于解決個(gè)人日常生活、工作或社會(huì)中的一些問(wèn)題，從而使學(xué)生更為關(guān)注科技對(duì)社會(huì)的影響?？梢钥闯?，機(jī)器人教育和科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)有著密切的關(guān)聯(lián)，機(jī)器人教育是實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體和有效途徑。機(jī)器人教育可讓學(xué)生了解更多的科學(xué)知識(shí)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力，非常適合培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在機(jī)器人教育推廣中，課題組通過(guò)文獻(xiàn)研究、實(shí)地觀察和交流訪談發(fā)現(xiàn)，機(jī)器人教育尚存在一些問(wèn)題。部分學(xué)校的機(jī)器人教學(xué)中并沒(méi)有教材，這樣的學(xué)校多以各種機(jī)器人競(jìng)賽規(guī)則為指導(dǎo)進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)。還有一部分學(xué)校利用所使用機(jī)器人廠家編寫的說(shuō)明書作為教學(xué)內(nèi)容，而產(chǎn)品說(shuō)明書的編寫缺乏一定的教育性。我國(guó)目前尚沒(méi)有形成一套全國(guó)通用的中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)體系，因此各地都在積極探索、建立適合本地區(qū)的機(jī)器人課程體系。將科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)作為機(jī)器人校本課程開(kāi)發(fā)的重要目標(biāo)，不僅能夠從科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的角度指導(dǎo)機(jī)器人校本課程的設(shè)計(jì)，還能夠?yàn)榭茖W(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)提供載體。

三、機(jī)器人校本課程的設(shè)計(jì)

1.課程目標(biāo)的設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)規(guī)定了不同教育階段的學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)以后，在某些方面期望實(shí)現(xiàn)的程度。課程內(nèi)容和教學(xué)方法都需要根據(jù)課程目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，課程目標(biāo)在課程開(kāi)發(fā)活動(dòng)中的地位十分重要，是所有課程開(kāi)發(fā)活動(dòng)的基礎(chǔ)。根據(jù)《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》中科學(xué)素養(yǎng)的界定，同時(shí)結(jié)合初中生的認(rèn)知特點(diǎn)，課程具體設(shè)置了四個(gè)不同維度的學(xué)習(xí)目標(biāo)，分別是：科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)與社會(huì)。（1）科學(xué)知識(shí)目標(biāo)掌握機(jī)器人基礎(chǔ)概念、發(fā)展歷程、工作方式、硬件（控制器、舵機(jī)、傳感器、電源、馬達(dá)）；掌握編程知識(shí)：基本語(yǔ)法規(guī)則、程序控制、程序調(diào)試；掌握相關(guān)機(jī)械知識(shí)及原理，知道杠桿、輪軸、滑輪、齒輪的原理及使用；認(rèn)識(shí)傳動(dòng)裝置，了解齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系；掌握運(yùn)動(dòng)、能量轉(zhuǎn)換、力、速度、功率、電等物理知識(shí)。（2）科學(xué)探究目標(biāo)根據(jù)主題任務(wù)的設(shè)定，綜合利用相關(guān)器材來(lái)搭建機(jī)器人，能運(yùn)用科學(xué)探究方法解決問(wèn)題。能夠圍繞已提出和聚焦的問(wèn)題設(shè)計(jì)研究方案，通過(guò)收集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過(guò)推理得出結(jié)論，并通過(guò)有效表達(dá)與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點(diǎn)。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、合作能力、創(chuàng)新能力、想象力、邏輯思維能力、解決問(wèn)題能力。（3）科學(xué)態(tài)度目標(biāo)對(duì)自然現(xiàn)象保持好奇心和探究熱情，樂(lè)于參加機(jī)器人設(shè)計(jì)活動(dòng)，并能在活動(dòng)中克服困難并完成預(yù)定的任務(wù)。善于從不同角度思考問(wèn)題并發(fā)表自己見(jiàn)解，樂(lè)于傾聽(tīng)不同的意見(jiàn)，勇于修正與完善自己的觀點(diǎn)。（4）科學(xué)與社會(huì)目標(biāo)知道所學(xué)的科學(xué)知識(shí)在日常生活中的應(yīng)用，理解社會(huì)需求是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，科學(xué)技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量。2.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)。課程的內(nèi)容遵循“基礎(chǔ)+體驗(yàn)+提高”的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示：（1）基礎(chǔ)部分主要是機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)，包括基礎(chǔ)概念、發(fā)展歷程、硬件（控制器、舵機(jī)、傳感器、電源、馬達(dá)）、工作方式，通過(guò)這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生對(duì)機(jī)器人有初步的了解，為下一部分實(shí)例的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。（2）體驗(yàn)部分主要是通過(guò)一些具體的實(shí)例，讓學(xué)生完成機(jī)器人機(jī)械部分的搭建和程序控制。每個(gè)實(shí)例的組織順序?yàn)椤爸R(shí)基礎(chǔ)-機(jī)器人搭建-程序控制-拓展任務(wù)”。知識(shí)基礎(chǔ)是關(guān)于此實(shí)例需用到和需了解的知識(shí)，有一定的知識(shí)儲(chǔ)備才能掌握了相關(guān)的操作技能；機(jī)器人搭建是機(jī)器人的組裝過(guò)程，其中要充分利用梁、齒輪、軸、蝸桿、齒條、馬達(dá)等各種構(gòu)件的力學(xué)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)；程序控制是在積木拼搭和機(jī)械拼搭的基礎(chǔ)之上通過(guò)程序設(shè)計(jì)控制機(jī)械實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜各種運(yùn)動(dòng)；拓展任務(wù)是在前期案例的基礎(chǔ)上，布置更復(fù)雜、需要合作完成的創(chuàng)造型任務(wù)主題，讓學(xué)生自主實(shí)踐，在協(xié)作學(xué)習(xí)中進(jìn)行探索，完成項(xiàng)目的同時(shí)，發(fā)展創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)造力。本課程把機(jī)械搭建和程序設(shè)計(jì)知識(shí)分散到各個(gè)實(shí)例中，讓學(xué)生在完成具體任務(wù)的過(guò)程中學(xué)到知識(shí)和技能，避免了分別進(jìn)行學(xué)習(xí)而導(dǎo)致知識(shí)割裂，不能靈活應(yīng)用的問(wèn)題。具體分配如表1所示。（3）提高部分在體驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一些綜合性的任務(wù)讓學(xué)生完成，在這一部分，學(xué)生不但需要操作機(jī)器人，還需要熟悉和了解對(duì)相應(yīng)的主題背景，在這個(gè)過(guò)程中掌握科學(xué)知識(shí)和發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。3.教學(xué)資源設(shè)計(jì)。課程資源主要包括圖片、動(dòng)畫、視頻以及相關(guān)的拓展文字資料。課程資源既可作為教師上課的輔助材料，也可作為學(xué)生自學(xué)的材料?；A(chǔ)部分要提供相應(yīng)的微課視頻，可以為教師實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂提供基礎(chǔ)；體驗(yàn)部分，要提供此部分機(jī)器人對(duì)應(yīng)生活中的形象照片或視頻，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)提供機(jī)械原理的演示動(dòng)畫、機(jī)器人搭建步驟的操作過(guò)程視頻，程序編寫的錄屏講解視頻；提高部分，要提供相應(yīng)主題的拓展資源。4.評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。本課程目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和科學(xué)素養(yǎng)，因此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)是不可少的。自我評(píng)價(jià)不是采用測(cè)試題的形式，而是通過(guò)自我評(píng)價(jià)的形式來(lái)讓學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)知識(shí)、自我綜合、自我反思的習(xí)慣。每次課后，學(xué)生都要完成自我評(píng)價(jià)表，如表2所示。老師要關(guān)注學(xué)生的自我評(píng)價(jià)表，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及存在的問(wèn)題，并制定出相應(yīng)的調(diào)整方案。

四、總結(jié)

當(dāng)今世界各國(guó)綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)，首先表現(xiàn)為科技實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)。學(xué)校要十分重視對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。隨著各種各樣的教育機(jī)器人陸續(xù)走進(jìn)中小學(xué)，以機(jī)器人課程為載體來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)是可行和可靠的。

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作者:李春艷 單位:河北科技師范學(xué)院