节点文献
小学“小机器 大学问”课程开发与实施微探
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：随着科技迅猛发展，人工智能技术不断迭代更新，机器人技术在我们生活中的应用越来越广泛。培养和提高学生在机器人方面的实践能力、创新能力和解决问题的综合能力，成为小学信息科技教学的热门话题，本文就小学“小机器 大学问”课程的设计与开发、课堂教学实践及效果分析进行探索，为小学机器人教学提供有益启示和借鉴，更有效提升小学生机器人方面的核心素养。
关键词：小学；机器人课程；综合能力；核心素养
随着人工智能的飞速发展，在小学开展机器人教学处于火热阶段，但多以培训、理论学习和课堂实践为主，以课程形式开展的机器人教育比较缺乏。笔者以小学“小机器 大学问”课程的开设背景、设计与开发、课堂教学实践及效果分析，将陶行知的“六大解放”理论作为课程的实践依据，为小学机器人教学提供有益启示和借鉴。
一、小学“小机器 大学问”课程的开设背景
（一）天时——新时代育人需求
习近平总书记强调，“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新”。2023年《工业和信息化部、教育部等十七部门关于印发“机器人+”应用行动实施方案》中提出，在教育方面加大机器人教育引导，完善各级院校机器人教学内容和实践环境，顺应时代的素质教育，激发学生的创新思维，培养学生的动手实践能力，从而培养多元化的科技型人才[1]。
（二）地利——省、市、区大力支持
为进一步贯彻落实国家加快建设科技强国夯实人才基础号召，四川省、成都市、新都区组织教师学生开展了一系列如《全国师生信息素养提升实践活动》《青少年科技创新大赛》《四川省软件编程能力骨干教师培训》《人工智能骨干教师培训》《创新教师技能大赛》等活动，为青少年科技创新技能培养提供赛道，为培养提高教师综合素养水平提供平台。
（三）人和——学校师生发展需求
在科技迅猛发展的时代，主动思考力、解决问题能力、实践能力、协作能力、创新等综合能力是当代学生的必修课。基于STEM教育理念下机器人课程将科学、技术、工程和数学等结合{2}，又以陶行知的“六大解放”理论作为课程的实践依据，能够很好地培养我校学生创新实践等综合能力，从而培养我校学生成为复合型的科技人才。
我校信息科技教师5名，2名教师作为《基于STEM教育理念下的机器人课程开发与实践研究》青年课题主研人员参与并承担课题研究任务。所有成员积极参加《四川省软件编程能骨干教师培训》《成都市新都区信息学普及骨干教师培训》等国家省市级培训，交流教学思考丰富教学理论，但缺乏实际教学经验，我校开设机器人课程是响应国家号召，更是师生发展的刚性需求。
二、小学“小机器 大学问”课程的设计与开发
（一）课程理念
机器人课程是一门多学科综合性课程，机器人教育是通过设计机器人、组装机器人，结合机器人编程技术，实现机器人识别、侦测、智能判别功能，激发学生的学习兴趣、培养提高学生创新能力、解决问题等综合能力和素质。
（二）课程目标
课程目标是课程开展的重要组成部分。开展机器人教学目的是让学生通过机器人的搭建和编程，知晓机器人基础知识的同时动手实践能力、思维能力和创新能力得到培养和提高。因此本课程以STEM教育理念为指引，从科学S、技术T、工程E、数学M方面进行课程目标的制定。
表1 《智能防撞小车》教学目标
（三）课程内容
1.来自学生学习和生活中
适合学生的学习主题是来源于学生生活实际，要充分联系学生实际生活环境，选择与学生的日常生活紧密相关，能够引发学生兴趣和思考的主题内容。例“智能防撞小车”、“智能分类垃圾桶”为主题的教学内容皆来自学生身边，学生在学习时“自来熟”的学习感，能够很好促进学生的思考和学习主动性的调动，支撑创新意识的发展。
2.符合小学生认知水平和特点
不同年龄段的学生有不同的认知水平和能力，小学低段学生学习能力和认知水平较低，所以在课程的选择上要以趣味性为主，选择容易理解、直观、趣味性强的教学内容。随着年龄的增加，小学中高段学生学习能力和认知水平渐渐提高，内容选择要具有融合性复合性的，稍微复杂的内容，还要从基础到复杂螺旋上升，遵循学生认知特点。
3.实用性、趣味性、系统性、创新性
机器人课程是一种实用性很强的课程，它在实际生活中应用广泛，所以在选择内容上要注重实用性原则，这样所开展的机器人教学不仅对学生有吸引力，学生能真正在学习过程中感受到机器人技术带给我们的便捷和快乐。兴趣是最好的老师，教学内容的趣味性是激发学生学习的关键；内容选择还要具有系统性和创新性，循序渐进的教学内容使学生认知、思考、学习从基础到高阶，创新性学习内容能够鼓励学生敢于尝试和创新，促进学生学习力的形成探索精神和创造力的养成。
（四）课程实施
1.创设真实情景，激发学生在质疑中形成思路
以学生熟悉的学习和生活中的实例为载体，创设真实的学习情境，引导学生在分析现象中形成解决问题思路。例如在《智能防撞小车》一课中，将现代智能防撞系统在智能汽车中应用的真实案例视频作为导入，学生通过观看防撞过程，分析防撞要素，找到实现防撞系统原理，从而获得解决任务问题的思路。
2.设计课堂活动，引领学生在体验中内化知识
设计实践活动，通过体验和感受机器人技术在生活中的应用和发展，促进学生内化所学知识。特别是机器人课程中，通过参与讨论、合作、搭建小能手、编程竞赛、展示汇报等活动，在实践和互动中内化所学习的知识，从而促进他们更好地理解和掌握知识和技能形成自己的能力，这样的课堂活动不仅有助于学生扎根课堂生长，还有助于学生团队精神、沟通能力、创新意识、实践能力和解决问题等综合能力养成和提高，为他们未来的发展奠定坚实的基础。
3.准备学习支架，助力学生在实践中生长素养
在小学机器人教学中，为学生提供学习支架是非常重要的。这些支架可以帮助学生更好地理解和掌握机器人相关知识和技能，培养他们的实践能力、创造能力和解决问题的能力。如以项目主题为导向的支架（智能防撞小车、智能垃圾桶、智能窗帘等），在完成项目中“做”“学”“思”；在机器人项目学习初期，提供理论学习支架（图片文字、链接、视频等），促进学生认识和了解项目及项目意义；在传感器学习阶段，采用理论和实践相结合的学习支架（机器人搭建、编程等）学生直接和机器人接触并操作它们，亲身体验机器人编程搭建和调试；反馈和评估支架（工程笔记、反思、自评、互评），帮助学生了解自己学习进度和存在问题。
图1 《智能防撞小车》教学流程图
4.构建评价体系，助推学生在激励中积蓄力量
从陶行知的“六大解放”理论中笔者得到启发，让先学会的这部分学生当小老师教不太会的学生，形成学习共同体，则评价要以过程性评价结合终结性评价构件评价体系。过程性评价以学习中的真实情况为内容，以促进学生思考、总结和改进，激励学生进行有效学习。终结性评价在过程性评价的基础上开展，与教学目标保持一致，且要明确、清晰、具体。将学生的成长过程列入评价成为评价的组成部分，将过程性评价和终结性评价有机结合起来，促进学生的全面发展。
三、小学“小机器 大学问”课程的实践效果
（一）学习课程由“单一”变为“多元”
学习内驱力大幅提升，学习兴趣浓厚，参与欲望强烈，观察能力、合作能力、思考能力、表达能力增强。机器人课程提供多样的学习支教，鼓励学生自主探究、共学互学协同发展，在学习过程中融入任务驱动、竞赛、反思或等多种方式协助学生学习，将课堂的主动权交给学生，由他们安排自己组的学习进度，转变教师“教”为学生的自主“学”，变“要我学”为“我要学”，学习内躯力更强，就像学生说的那样“我是在做我自己的事情”。2年时间内荣获市级一等奖、二等奖等奖项4次，并代表成都市参加省级比赛，区级多次荣获一等奖等荣誉。
（二）专业水平由“困境”走向“新生”
教师彻底转变教学理念，急剧变革教学行为，迅速提升教学效率。通过机器人教学，笔者视野拓宽，自身教学能力得到非常大的提高。在开设机器人教学前中和后期，笔者一直查阅资料，观看机器人教学相关视频，了解到许多相关科技知识和技能，例如机器人技术在医学界的作用，ChatGTP的火热程度等，这为笔者的教学是一大助力。在学习过程中，笔者也认识和了解到更加多的学习理念和各学科学段优秀教师的教学风采，笔者也将一些教育理念和教学方法在课堂实践，收获非常大，这些认识和实践经验都是笔者的宝贵经验，促进笔者的成长，专业水平从“困境”走向“新生”，高于区平均水平，各项等级排位也呈逐年上升趋势。
（三）课程品质从“低端”步入“高端”
“stem”机器人课程成功立项市级课题，所展示课优秀课例得到高新区和天府新区专家的高度赞扬。笔者与在校老师代表新都区在《2022成都市人工智能教育教学研讨活动》中提供《巡线策略》课例展示得到专家和同仁高度认可，并作为主研人员撰写的课题报告《基于stem教育理念下的机器人课程开发与实践研究》荣获市级奖项。
综上所述，小学“小机器 大学问”课程以小小机器人为载体，充分发挥学生的学习主动性，为学生提供一个全新“学问”平台。学生在掌握传感器、机器人原理知识后，结合机器人技术、机器人编程技术，可以设计并实现数据采集、分析、智能判断等功能，这种创新实践的过程不仅培养和提高了学生的创新能力、解决问题等综合能力，更是学生发展能力和提升素养的最好场所，丰盈师生成长空间，创造了较为出彩和精彩的可能，为成未来为复合型的科技人才奠定扎实基础。
参考文献：
[1]周瑞增.基于创客理念的机器人课程设计与实践[J].新课程研究，2022（34）：37-39.
[2]蔡慧英，顾小清.设计学习技术支持 STEM 课堂教学的案例分析研究[J].电化教育研究，2016，（3）：93-99.
[3]李慧，王全喜，张民选.美国STEM教育的探析及启示[J].上海师范大学学报（哲学社会科学版），2016，45（5）：144-152.
[4]马涛，赵峰等，海淀区中小学人工智能教育发展之路[J].中国电化教育，2019.（5）：128-132.
[5]张策.小学机器人编程教学策略与实践应用研究[D].山东师范大学，2020.
[6]周瑞增.基于创客理念的机器人课程设计与实践[J].新课程研究，2022（34）：37-39.[J]
关键词：小学；机器人课程；综合能力；核心素养
随着人工智能的飞速发展，在小学开展机器人教学处于火热阶段，但多以培训、理论学习和课堂实践为主，以课程形式开展的机器人教育比较缺乏。笔者以小学“小机器 大学问”课程的开设背景、设计与开发、课堂教学实践及效果分析，将陶行知的“六大解放”理论作为课程的实践依据，为小学机器人教学提供有益启示和借鉴。
一、小学“小机器 大学问”课程的开设背景
（一）天时——新时代育人需求
习近平总书记强调，“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新”。2023年《工业和信息化部、教育部等十七部门关于印发“机器人+”应用行动实施方案》中提出，在教育方面加大机器人教育引导，完善各级院校机器人教学内容和实践环境，顺应时代的素质教育，激发学生的创新思维，培养学生的动手实践能力，从而培养多元化的科技型人才[1]。
（二）地利——省、市、区大力支持
为进一步贯彻落实国家加快建设科技强国夯实人才基础号召，四川省、成都市、新都区组织教师学生开展了一系列如《全国师生信息素养提升实践活动》《青少年科技创新大赛》《四川省软件编程能力骨干教师培训》《人工智能骨干教师培训》《创新教师技能大赛》等活动，为青少年科技创新技能培养提供赛道，为培养提高教师综合素养水平提供平台。
（三）人和——学校师生发展需求
在科技迅猛发展的时代，主动思考力、解决问题能力、实践能力、协作能力、创新等综合能力是当代学生的必修课。基于STEM教育理念下机器人课程将科学、技术、工程和数学等结合{2}，又以陶行知的“六大解放”理论作为课程的实践依据，能够很好地培养我校学生创新实践等综合能力，从而培养我校学生成为复合型的科技人才。
我校信息科技教师5名，2名教师作为《基于STEM教育理念下的机器人课程开发与实践研究》青年课题主研人员参与并承担课题研究任务。所有成员积极参加《四川省软件编程能骨干教师培训》《成都市新都区信息学普及骨干教师培训》等国家省市级培训，交流教学思考丰富教学理论，但缺乏实际教学经验，我校开设机器人课程是响应国家号召，更是师生发展的刚性需求。
二、小学“小机器 大学问”课程的设计与开发
（一）课程理念
机器人课程是一门多学科综合性课程，机器人教育是通过设计机器人、组装机器人，结合机器人编程技术，实现机器人识别、侦测、智能判别功能，激发学生的学习兴趣、培养提高学生创新能力、解决问题等综合能力和素质。
（二）课程目标
课程目标是课程开展的重要组成部分。开展机器人教学目的是让学生通过机器人的搭建和编程，知晓机器人基础知识的同时动手实践能力、思维能力和创新能力得到培养和提高。因此本课程以STEM教育理念为指引，从科学S、技术T、工程E、数学M方面进行课程目标的制定。
表1 《智能防撞小车》教学目标
（三）课程内容
1.来自学生学习和生活中
适合学生的学习主题是来源于学生生活实际，要充分联系学生实际生活环境，选择与学生的日常生活紧密相关，能够引发学生兴趣和思考的主题内容。例“智能防撞小车”、“智能分类垃圾桶”为主题的教学内容皆来自学生身边，学生在学习时“自来熟”的学习感，能够很好促进学生的思考和学习主动性的调动，支撑创新意识的发展。
2.符合小学生认知水平和特点
不同年龄段的学生有不同的认知水平和能力，小学低段学生学习能力和认知水平较低，所以在课程的选择上要以趣味性为主，选择容易理解、直观、趣味性强的教学内容。随着年龄的增加，小学中高段学生学习能力和认知水平渐渐提高，内容选择要具有融合性复合性的，稍微复杂的内容，还要从基础到复杂螺旋上升，遵循学生认知特点。
3.实用性、趣味性、系统性、创新性
机器人课程是一种实用性很强的课程，它在实际生活中应用广泛，所以在选择内容上要注重实用性原则，这样所开展的机器人教学不仅对学生有吸引力，学生能真正在学习过程中感受到机器人技术带给我们的便捷和快乐。兴趣是最好的老师，教学内容的趣味性是激发学生学习的关键；内容选择还要具有系统性和创新性，循序渐进的教学内容使学生认知、思考、学习从基础到高阶，创新性学习内容能够鼓励学生敢于尝试和创新，促进学生学习力的形成探索精神和创造力的养成。
（四）课程实施
1.创设真实情景，激发学生在质疑中形成思路
以学生熟悉的学习和生活中的实例为载体，创设真实的学习情境，引导学生在分析现象中形成解决问题思路。例如在《智能防撞小车》一课中，将现代智能防撞系统在智能汽车中应用的真实案例视频作为导入，学生通过观看防撞过程，分析防撞要素，找到实现防撞系统原理，从而获得解决任务问题的思路。
2.设计课堂活动，引领学生在体验中内化知识
设计实践活动，通过体验和感受机器人技术在生活中的应用和发展，促进学生内化所学知识。特别是机器人课程中，通过参与讨论、合作、搭建小能手、编程竞赛、展示汇报等活动，在实践和互动中内化所学习的知识，从而促进他们更好地理解和掌握知识和技能形成自己的能力，这样的课堂活动不仅有助于学生扎根课堂生长，还有助于学生团队精神、沟通能力、创新意识、实践能力和解决问题等综合能力养成和提高，为他们未来的发展奠定坚实的基础。
3.准备学习支架，助力学生在实践中生长素养
在小学机器人教学中，为学生提供学习支架是非常重要的。这些支架可以帮助学生更好地理解和掌握机器人相关知识和技能，培养他们的实践能力、创造能力和解决问题的能力。如以项目主题为导向的支架（智能防撞小车、智能垃圾桶、智能窗帘等），在完成项目中“做”“学”“思”；在机器人项目学习初期，提供理论学习支架（图片文字、链接、视频等），促进学生认识和了解项目及项目意义；在传感器学习阶段，采用理论和实践相结合的学习支架（机器人搭建、编程等）学生直接和机器人接触并操作它们，亲身体验机器人编程搭建和调试；反馈和评估支架（工程笔记、反思、自评、互评），帮助学生了解自己学习进度和存在问题。
图1 《智能防撞小车》教学流程图
4.构建评价体系，助推学生在激励中积蓄力量
从陶行知的“六大解放”理论中笔者得到启发，让先学会的这部分学生当小老师教不太会的学生，形成学习共同体，则评价要以过程性评价结合终结性评价构件评价体系。过程性评价以学习中的真实情况为内容，以促进学生思考、总结和改进，激励学生进行有效学习。终结性评价在过程性评价的基础上开展，与教学目标保持一致，且要明确、清晰、具体。将学生的成长过程列入评价成为评价的组成部分，将过程性评价和终结性评价有机结合起来，促进学生的全面发展。
三、小学“小机器 大学问”课程的实践效果
（一）学习课程由“单一”变为“多元”
学习内驱力大幅提升，学习兴趣浓厚，参与欲望强烈，观察能力、合作能力、思考能力、表达能力增强。机器人课程提供多样的学习支教，鼓励学生自主探究、共学互学协同发展，在学习过程中融入任务驱动、竞赛、反思或等多种方式协助学生学习，将课堂的主动权交给学生，由他们安排自己组的学习进度，转变教师“教”为学生的自主“学”，变“要我学”为“我要学”，学习内躯力更强，就像学生说的那样“我是在做我自己的事情”。2年时间内荣获市级一等奖、二等奖等奖项4次，并代表成都市参加省级比赛，区级多次荣获一等奖等荣誉。
（二）专业水平由“困境”走向“新生”
教师彻底转变教学理念，急剧变革教学行为，迅速提升教学效率。通过机器人教学，笔者视野拓宽，自身教学能力得到非常大的提高。在开设机器人教学前中和后期，笔者一直查阅资料，观看机器人教学相关视频，了解到许多相关科技知识和技能，例如机器人技术在医学界的作用，ChatGTP的火热程度等，这为笔者的教学是一大助力。在学习过程中，笔者也认识和了解到更加多的学习理念和各学科学段优秀教师的教学风采，笔者也将一些教育理念和教学方法在课堂实践，收获非常大，这些认识和实践经验都是笔者的宝贵经验，促进笔者的成长，专业水平从“困境”走向“新生”，高于区平均水平，各项等级排位也呈逐年上升趋势。
（三）课程品质从“低端”步入“高端”
“stem”机器人课程成功立项市级课题，所展示课优秀课例得到高新区和天府新区专家的高度赞扬。笔者与在校老师代表新都区在《2022成都市人工智能教育教学研讨活动》中提供《巡线策略》课例展示得到专家和同仁高度认可，并作为主研人员撰写的课题报告《基于stem教育理念下的机器人课程开发与实践研究》荣获市级奖项。
综上所述，小学“小机器 大学问”课程以小小机器人为载体，充分发挥学生的学习主动性，为学生提供一个全新“学问”平台。学生在掌握传感器、机器人原理知识后，结合机器人技术、机器人编程技术，可以设计并实现数据采集、分析、智能判断等功能，这种创新实践的过程不仅培养和提高了学生的创新能力、解决问题等综合能力，更是学生发展能力和提升素养的最好场所，丰盈师生成长空间，创造了较为出彩和精彩的可能，为成未来为复合型的科技人才奠定扎实基础。
参考文献：
[1]周瑞增.基于创客理念的机器人课程设计与实践[J].新课程研究，2022（34）：37-39.
[2]蔡慧英，顾小清.设计学习技术支持 STEM 课堂教学的案例分析研究[J].电化教育研究，2016，（3）：93-99.
[3]李慧，王全喜，张民选.美国STEM教育的探析及启示[J].上海师范大学学报（哲学社会科学版），2016，45（5）：144-152.
[4]马涛，赵峰等，海淀区中小学人工智能教育发展之路[J].中国电化教育，2019.（5）：128-132.
[5]张策.小学机器人编程教学策略与实践应用研究[D].山东师范大学，2020.
[6]周瑞增.基于创客理念的机器人课程设计与实践[J].新课程研究，2022（34）：37-39.[J]
- 【发布时间】2024/1/6 15:36:04
- 【点击频次】223
