以机器人为载体的综合实践活动课教学探究

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　　摘　要：智能机器人教学，涉及计算机、物理、化学、生物等多个学科，作为综合实践活动课教学载体具有强大优势。我校在开展以机器人教学为载体的综合实践活动课时，精心选择教学内容，着力创设教学环境，经过多年的尝试，构建了较为合理的教学模式和评价机制，积累了丰富的课程资源，形成了具有特色的校本课程；教师在教学研究中提升了教学科研水平，学生在实践活动中，提高了自主学习能力，加强了团队合作意识。
　　关键词：智能机器人　综合实践活动课　内容　环境　模式　评价　效果
　　
　　目前，教育改革正在全世界范围内展开，各国的课程改革都不约而同地把培养创新精神和实践能力作为关键内容。在我国，传统的教育存在着明显的弊端，制约了学生创新精神和实践能力的发展。《基础教育课程改革纲要》明确指出，要全面实施素质教育，重点培养学生的创新精神与实践能力。
　　综合实践活动课倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力，给教师和学生提供了更多的自主安排的时间和空间，让学生在学习中的主体地位得到充分发挥。智能机器人技术，处于信息技术发展的前沿领域，融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件和人工智能等众多领域的先进技术，是一门具有高度综合渗透性、创新实践性的学科，蕴涵着极其丰富的教育资源。智能机器人的神秘性对初中生有很强的吸引力，学生的学习主动性、积极性、能动性、创造性都会得到很好地发挥；智能机器人教学，可以使学生学到更多的知识、动手能力得到多方面的锻炼。因此，智能机器人作为综合实践活动课教学载体具有巨大优势。基于以上认识，我校开展了机器人教学环境下的初中综合实践活动课。
　　
　　一、教学内容的选择
　　
　　机器人教学环境下的综合实践活动课在初中二年级开设，时间为一学年。基于综合实践活动课的基本要求，根据初中学生的认知水平和智能机器人教学的一般内容，我们选择了以下5项内容作为教学重点：
　　1　机器人的发展概况
　　2　机器人的基本组成及工作原理
　　3　机器人硬件的改造与搭建
　　4　基于机器人平台的编程
　　5　机器人活动项目
　　
　　二、教学环境的创设
　　
　　1　硬件保障
　　我校的机器人实验室可分为五大功能区：教学区、活动区、组装区、展示区、储物区，可供40名学生同时上课。在教学区，配有计算机40台、各种品牌机器人20余台、工程创新模块标准套件4套，供日常教学使用；活动区，有机器人灭火、足球、工程挑战等各种比赛项目的标准场地，为学生提供活动测试空间；组装区，有专用课桌和各种工具用于搭建和改装机器人；展示区，展示学生自己创作的作品及各种机器人模型图片等。
　　为满足教学的需要，我们还不断丰富图书资料，购置了机器人程序开发软件，积极开发机器人教学多媒体课件，加快建立多媒体资料库，不断完善教学、科研管理的信息服务功能。同时自主编制了校本机器人教材，使学校的机器人课堂教学更加规范化，标准化。
　　
　　2　教师配备
　　以机器人为载体的综合实践活动课，涉及多个学科，因此，我校配备了2名主管教师，学校其他100多名教师均为备选教师。2名主管教师分别是计算机专业和物理专业，主要负责学生的日常管理、课程计划设置、活动项目组织、教学设备维护，备选教师上课内容及时间的协调等。学生在实践活动中遇到问题不好解决时，就可以整理出问题后选择一位备选教师来上课。
　　
　　三、教学模式的构建
　　
　　在教学中，我们主要以学生的自主学习、自主发展为基本原则，形成了以理论指导课、综合实践课、成果展示课3种课型为主的课堂教学模式。
　　1　理论指导课以学生学习与机器人相关的理论知识为主，理论指导课不仅限于由计算机专业教师来完成，它集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能等众多领域的科学与技术知识，所以根据具体任务及面临的实际问题可以聘请不同学科的教师来授课。该课型可分为5个环节：导入新课，明确目标；自学指导，精讲点拨；小组合作，知识巩固；激活练习，目标检测；课堂小结，推荐作业。
　　2　综合实践课是在教师的引导下，由学生以小组合作的形式自主进行学习实践活动，在这一过程中，小组成员分工必须明确，让每个人在任务中都承担一定的角色，增强每位学生的责任心，每个小组可以通过各种途径来完成自己的任务：小组探讨、查资料、咨询教师等。小组长对遇到的问题要记录好，教师对问题进行整理，对于一些集中性的大问题分类后要通过理论指导课由一定的专业教师来解答。可能分为以下4个环节：明确任务，确定目标；小组合作，综合实践；提出问题，分类汇总；确定问题，专业指导。
　　3　成果展示课也是以小组的形式进行。在这个过程中我们要设立评委，给每个小组做出评价。评委由每组推选的一名成员和各科教师组成，每个小组需要把自己的成果以比赛和理论答辩两种方式呈现给大家。比赛成绩、理论答辩各占50％。先比赛，当比赛完成后小组推选一名成员作理论讲解，在讲解过程中其他小组成员及教师可以提出一些问题，问题的作答可以由本组内的任何一人来完成。展示完成后专业教师要及时总结优点、缺点，给任务的完成提出一个最佳方案。
　　
　　四、教学评价的实施
　　
　　综合实践活动课的评价，以学生的自主评价为主，更多地注重对过程的评价。因此，对于学生的评价主要从自主参与、合作创新、实践探索3个方面进行(见表1)：
　　
　　五、取得的效果
　　
　　1　教师方面
　　(1)提升了教师的教育教学理念、提高了教师的教学科研水平
　　在教学中，教师通过一次又一次的理论学习、课题研讨、活动研究，对综合实践活动课的本质有了更深的理解，对促进教学改革有了更明确的认识。不仅较熟练掌握了计算机操作技术，而且掌握了与机器人相关学科的知识，以及综合实践活动与机器人教学紧密结合的思想方法。
　　(2)积累了丰富的课程资源，形成了具有特色的校本课程
　　在近几年的时间里，我们扎扎实实地开展了课题研究，从具体实在的教学入手，精心设计好每一个活动项目，每一堂课，每一个教学环节，注重了课题研究的可操作性，在实践中探索，在实践中改进，并注重研究第一手资料的积累，形成宝贵的课程资源。
　　2　学生方面
　　(1)培养了学生的自主学习能力
　　课堂上，学生不必正襟危坐，他们在自主、平等、和谐的课堂氛围中，“亲其师，信其道，乐其学”，敢说、敢想、敢做。在每个实践项目研究过程中，会遇到各种各样的问题，为保证项目的顺利进行，学生们就必须查阅各种资料。学生参与教学过程的积极性和主动性都得到了大大的提高，学生的个性也有了广阔发展的空间。学生从过去的被动学习到现在的主动学习，自主学习能力得到了培养。
　　(2)加强了学生的团队合作意识
　　综合实践活动的开展在一种相互合作的学习环境中进行，学生以小组为单位一起学习，最大限度地提高了他们相互沟通的能力。机器人活动项目以多任务和多种形式的组合分配给学生们，让他们有机会来模仿真正的团队合作，一起完成整个项目。学生们有的动手能力强，有的逻辑思维强，有的发散性思维强，在团队合作中，每个人的特长优势都得以发挥，并可相互学习。

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