導(dǎo)語：初中機器人校本課程設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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)代社會中起著至關(guān)重要的作用，機器人教育是實現(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)評價四方面對校本課程的設(shè)計進行了相應(yīng)的探索和論述。

關(guān)鍵詞：機器人課程；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。國際上普遍將科學(xué)素養(yǎng)概括為三個組成部分，即科學(xué)知識、科學(xué)的研究過程和方法、科學(xué)技術(shù)對社會和個人所產(chǎn)生的影響。調(diào)查表明，2018年我國具備科學(xué)素質(zhì)的公眾比例達到了8.47%，比2015年第九次調(diào)查的6.20%提高了2.27個百分點，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)系到一個國家的綜合國力，青少年科學(xué)素養(yǎng)是我國公民科學(xué)素養(yǎng)的組成部分。青少年時期的科學(xué)教育對一個人科學(xué)素養(yǎng)的形成具有決定性的作用，所以要十分重視對初中生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、依托機器人教育培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的可行性

近年來，隨著國家基礎(chǔ)教育新課程改革的不斷深入實施，我國中小學(xué)機器人教育有了較快發(fā)展，其教育價值已逐步獲得社會的認可。機器人課程是一門涉及機械學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)、自動控制、物理、計算機和人工智能等多方面知識的實踐課程。機器人課程是科學(xué)知識天然的整合體，通過這個載體，學(xué)生們可以體會和應(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，是有機結(jié)合在一起的。學(xué)生在設(shè)計機器人活動中，需要經(jīng)歷“提出問題-分析問題-解決問題”的過程，可以讓學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過程和方法，提高科學(xué)探究能力。機器人活動的設(shè)計，基本上都是用于解決個人日常生活、工作或社會中的一些問題，從而使學(xué)生更為關(guān)注科技對社會的影響?？梢钥闯?，機器人教育和科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)有著密切的關(guān)聯(lián)，機器人教育是實現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體和有效途徑。機器人教育可讓學(xué)生了解更多的科學(xué)知識，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)。在機器人教育推廣中，課題組通過文獻研究、實地觀察和交流訪談發(fā)現(xiàn)，機器人教育尚存在一些問題。部分學(xué)校的機器人教學(xué)中并沒有教材，這樣的學(xué)校多以各種機器人競賽規(guī)則為指導(dǎo)進行機器人教學(xué)。還有一部分學(xué)校利用所使用機器人廠家編寫的說明書作為教學(xué)內(nèi)容，而產(chǎn)品說明書的編寫缺乏一定的教育性。我國目前尚沒有形成一套全國通用的中小學(xué)機器人課程教學(xué)體系，因此各地都在積極探索、建立適合本地區(qū)的機器人課程體系。將科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)作為機器人校本課程開發(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)機器人校本課程的設(shè)計，還能夠為科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)提供載體。

三、機器人校本課程的設(shè)計

1.課程目標(biāo)的設(shè)計。課程目標(biāo)規(guī)定了不同教育階段的學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)以后，在某些方面期望實現(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)進行設(shè)計，課程目標(biāo)在課程開發(fā)活動中的地位十分重要，是所有課程開發(fā)活動的基礎(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，同時結(jié)合初中生的認知特點，課程具體設(shè)置了四個不同維度的學(xué)習(xí)目標(biāo)，分別是：科學(xué)知識、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)與社會。（1）科學(xué)知識目標(biāo)掌握機器人基礎(chǔ)概念、發(fā)展歷程、工作方式、硬件（控制器、舵機、傳感器、電源、馬達）；掌握編程知識：基本語法規(guī)則、程序控制、程序調(diào)試；掌握相關(guān)機械知識及原理，知道杠桿、輪軸、滑輪、齒輪的原理及使用；認識傳動裝置，了解齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、蝸桿傳動的區(qū)別和聯(lián)系；掌握運動、能量轉(zhuǎn)換、力、速度、功率、電等物理知識。（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)器材來搭建機器人，能運用科學(xué)探究方法解決問題。能夠圍繞已提出和聚焦的問題設(shè)計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結(jié)論，并通過有效表達與他人交流自己的探究結(jié)果和觀點。提高學(xué)生的動手能力、合作能力、創(chuàng)新能力、想象力、邏輯思維能力、解決問題能力。（3）科學(xué)態(tài)度目標(biāo)對自然現(xiàn)象保持好奇心和探究熱情，樂于參加機器人設(shè)計活動，并能在活動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題并發(fā)表自己見解，樂于傾聽不同的意見，勇于修正與完善自己的觀點。（4）科學(xué)與社會目標(biāo)知道所學(xué)的科學(xué)知識在日常生活中的應(yīng)用，理解社會需求是推動科學(xué)技術(shù)發(fā)展的動力，科學(xué)技術(shù)是社會發(fā)展的重要推動力量。2.課程內(nèi)容設(shè)計。課程的內(nèi)容遵循“基礎(chǔ)+體驗+提高”的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。如圖1所示：（1）基礎(chǔ)部分主要是機器人的基礎(chǔ)知識，包括基礎(chǔ)概念、發(fā)展歷程、硬件（控制器、舵機、傳感器、電源、馬達）、工作方式，通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生對機器人有初步的了解，為下一部分實例的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。（2）體驗部分主要是通過一些具體的實例，讓學(xué)生完成機器人機械部分的搭建和程序控制。每個實例的組織順序為“知識基礎(chǔ)-機器人搭建-程序控制-拓展任務(wù)”。知識基礎(chǔ)是關(guān)于此實例需用到和需了解的知識，有一定的知識儲備才能掌握了相關(guān)的操作技能；機器人搭建是機器人的組裝過程，其中要充分利用梁、齒輪、軸、蝸桿、齒條、馬達等各種構(gòu)件的力學(xué)原理來實現(xiàn)簡單的運動；程序控制是在積木拼搭和機械拼搭的基礎(chǔ)之上通過程序設(shè)計控制機械實現(xiàn)更加復(fù)雜各種運動；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)生自主實踐，在協(xié)作學(xué)習(xí)中進行探索，完成項目的同時，發(fā)展創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)造力。本課程把機械搭建和程序設(shè)計知識分散到各個實例中，讓學(xué)生在完成具體任務(wù)的過程中學(xué)到知識和技能，避免了分別進行學(xué)習(xí)而導(dǎo)致知識割裂，不能靈活應(yīng)用的問題。具體分配如表1所示。（3）提高部分在體驗的基礎(chǔ)上設(shè)計一些綜合性的任務(wù)讓學(xué)生完成，在這一部分，學(xué)生不但需要操作機器人，還需要熟悉和了解對相應(yīng)的主題背景，在這個過程中掌握科學(xué)知識和發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)。3.教學(xué)資源設(shè)計。課程資源主要包括圖片、動畫、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，可以為教師實施翻轉(zhuǎn)課堂提供基礎(chǔ)；體驗部分，要提供此部分機器人對應(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，同時提供機械原理的演示動畫、機器人搭建步驟的操作過程視頻，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.評價設(shè)計。本課程目的是培養(yǎng)學(xué)生掌握相關(guān)知識，提高學(xué)生的動手實踐能力和科學(xué)素養(yǎng)，因此對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行評價是不可少的。自我評價不是采用測試題的形式，而是通過自我評價的形式來讓學(xué)生養(yǎng)成復(fù)習(xí)知識、自我綜合、自我反思的習(xí)慣。每次課后，學(xué)生都要完成自我評價表，如表2所示。老師要關(guān)注學(xué)生的自我評價表，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況以及存在的問題，并制定出相應(yīng)的調(diào)整方案。

四、總結(jié)

當(dāng)今世界各國綜合國力的競爭，首先表現(xiàn)為科技實力的競爭。學(xué)校要十分重視對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。隨著各種各樣的教育機器人陸續(xù)走進中小學(xué)，以機器人課程為載體來實現(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