人工智能时代来临，小学如何开设智能机器人课程？

原创：潘洪波中小学数字化教学 2019-11-23

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教育公平的基本要义就是面向全体学生，只有面向全体学生，教育才能充分体现它的价值。如何让智能机器人教学进入小学的常规课堂？浙江省金华市环城小学进行深入调查、研究后，尝试在小学三年级开设智能机器人课程，并做了一些探索。今天与数老师一起看看他们的发展历程吧~

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如何准备和设计

选择一套适合中低段小学生、性价比相对比较高的器材，是开展小学智能机器人教学的前提。我校在2016年8月购买了45套WeDo 2.0科学机器人，一次性投入可以使用几年。

现有的小学信息技术教材中有关智能机器人的内容很少，所以首先需要整理开发一套适合课堂教学的教材。我特别想谈两点，一是教学目标的确定；二是教学内容的安排。

我们不能把智能机器人课变成搭建课、模型课、手工课、劳动技能课等，不应过度关注结构、空间等内容。教师要在每项教学内容中融入“智能控制”思想，把通过编程，利用传感器、电动机等方式实现智能控制作为教学的重点内容，所以我将教学目标确立为“以智能控制为主，组装、搭建为辅”。

我让学生利用图形化的编程软件，学习顺序结构、选择结构、循环结构的程序，渗透计算机科学知识，发展计算思维；学会运用传感器，初步掌握半自动、自动化控制的方法；在解决问题中，渗透工程、技术、艺术等知识，发展学生的创造、创新能力。

教学内容安排上循序渐进，先易后难、先简单后复杂，分四步走。第一步，认识各零件的名称并学习使用方法；第二步，利用程序控制电动机的启动与停止、电动机的转速、灯光的颜色等；第三步，应用传感器学习选择、循环结构的程序，实现一些简单功能；第四步，应用工程、技术、艺术等知识，制作半自动化、自动化作品。

经过一年多的实践，参考WeDo 2.0自带教学案例、竞赛的题目、网上资源后，结合上述四步走的攻略，我开发整理出入门篇、进阶篇、提高篇、综合实践篇4个水平阶段的34个适合40分钟教学的内容，可供一学年使用。

入门篇：走进神奇的机器人世界，认识WeDo 2.0、陀螺、弹力发射器。

进阶篇：熟悉红绿灯、风扇、面条机、汽车、电动道闸、陀螺发射器等工作原理。

提高篇：参与神奇的风扇、听话的小狗、自动门、敲鼓的小牛、迷路的海豚、赛车、单电机转弯、自动转弯、阿帕奇、叉车、鳄鱼、投石机、轮式起重机、联合收割机等主题学习活动。

综合实践篇：参与机器人拉力赛、科学漫游器、坚固的结构、青蛙的生长变化、植物与授粉、预防洪水、空投与营救、废品的分类与回收等活动。

如“赛车”教学中，利用“运动感传器”“等待块”“重复块”等，实现了一项基本功能：在运动传感器前一挥手，小车就前行，当小车碰到障碍物时就停止。这样可让学生在课堂上体验“智能控制”的神奇，自然而然地掌握半自动、自动化控制。

如何组织课堂教学

在教学时，我采用“联系实际”“搭建编程”“交流反思”“优化提升”的模式循环运行。

环节一：联系实际。课堂导入时联系实际进行情境导入，以呈现视频或图片、讲故事、玩游戏等方式，帮助学生把生活经验与教学目标联系起来，提出相关问题，引出教学内容，这样才能引“生”入胜。

环节二：搭建与编程。在搭建与编程环节，分阶段采用不同的策略。对于刚入门的小学生，在搭建、编程时提供指导，让学生先模仿，逐步熟悉各种零件的使用方法；在学习五六个课时后进入第二阶段，仅提供部分的搭建步骤和编程方法，让学生在探讨中完成作品；一个学期后进入第三阶段，不提供参考模型、搭建步骤和编程方法，让学生自主创作作品。

在这个环节中，教师尽量不参与搭建、编程，让学生动手完成，教师多做方向性、全局性的指导。若器材充足，条件允许，要给每个学生配备一个套装，让他们独自搭建并独自编程。初学阶段，在搭建、编程时不要引入小组合作，因为这是培养个人基本技能的阶段，采用小组合作学习，往往会出现一人包办，其他人袖手旁观的现象，严重阻碍部分个体的发展。只有当每个学生在智能机器人学习上都达到一定的水平，具有一定的技术储备后才能开展小组合作学习。

环节三：交流反思。学生的交流反思采用分组方式进行。若每个人上台介绍交流，时间不允许，但以4人一组，让每人在小组内介绍交流，可以在较短的时间内完成。等小组内交流完成后，可以选取一两个学生在全班范围内交流。教师多提问题，引导学生反思并口头表达自己学到的内容，把实际的体验与抽象的知识结合起来。

环节四：优化提升。在交流反思后，再对作品进行优化提升，修改或添加一些结构和程序，然后利用作品做一些小测试或小游戏，让学生留下更深刻的印象，同时让他们体验学习的乐趣和成功的喜悦。

如何培养创造力与创新力

方法一：学习与借鉴。一般情况下，创作一些技术要求比较高的作品，完全让小学生从零开始做，难度比较大，但若让学生先学习已有的优秀作品，学习别人解决问题的方法，再进行创作会容易些。在借鉴已有的优秀作品时，让学生融入自己的想法，逐步提高创造、创新能力。如学习制作陀螺时，学生先学习优秀范例，然后经过自己构思、摸索，创作出更优秀的作品。

方法二：优化与改进。“创新”不是“全新”，是优化、是改进。创新精神，体现在从现有的作品中发现存在的问题，提出自己更优的解决方法。在改进与优化中提高创造、创新能力。如学习陀螺发射器时，我先展示一件有缺陷的作品（发射陀螺后，还一直在转动的发射器），学生在分析、讨论后提出加入运动传感器的想法（用运动传感器来检测陀螺发射器与桌面的距离，当发射器发射陀螺后，离开桌面时就能自动停止转动），从而实现了改进。

方法三：重组与迁移。很多时候，创新就是对熟悉的知识重新组合，实现迁移后就变得新颖。教师需要做的，就是带领学生换个角度重新组合熟悉的知识，在实现迁移中提高创造、创新能力。如在熟悉各零件使用方法后，有些学生把各零件按自己的思路重新搭建，创作出具有独特风格的车、枪等作品；在完成“听话的小狗”的项目任务中学习声控的方法后，通过迁移应用相关知识制作了声控风扇。

方法四：奇思与妙想。课堂教学时，学生经常冒出奇思妙想，教师在鼓励的同时，可以让他们谈谈创作初衷。在了解学生的想法后，师生一起研究探讨可行性方案，逐步解决问题，从而提高创造、创新能力。如有一个学生在班级智能机器人比赛时，创作出“体操小人”（能做简单的翻转动作）。

放飞学生的想象，点燃学生的激情，智能机器人教学可以焕发出无穷的生命力。相关教育部门在组织中小学智能机器人竞赛时，应当有意识地进行创新，优化、改进现有的竞赛模式。各级各类学校没有必要一味追求竞赛成绩，应当自觉地放弃一些功利化的行为。

对于教师来说，迫切需要转变思想观念与工作思路，从竞赛教学、个别参与转变为普及教学、全体参与，让更多的学生能学智能机器人，学好智能机器人，更扎实、更深入地培养并提高他们的创造、创新能力。

（作者系浙江省金华市环城小学教师）

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