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关于中学机器人教育分层教学的研究

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胡楚佳

摘要21世纪是信息技术高速发展的时代，国家正在推进信息化2.0的建设。机器人教育教学也作为信息化推进的产物，一直深受社会各界高度重视。国家新课程改革中，机器人教育教学也纳入信息技术课程，意在培养学生创新思维、编程思想和动手操作能力。文章以能力风暴积木机器人为例，将中学机器人教育进行分层教学，归纳了开展机器人教育分层教学所需的环境设施和课程体系，希望可以为其他学校开展机器人教育教学活动提供帮助。

关键词中学机器人教育分层教学环境设施课程体系

0前言

（1）教学背景。随着国家信息化2.0的到来，机器人教育教学成为教育领域新的发展趋势。全国各地积极开展机器人课程，家长愈来愈重视孩子的机器人教育。学校也应该积极响应国家政策，开展机器人教学等选修课程，培养学生创新创造能力、编程思想和动手能力。

（2）教学目标。机器人教育的产生能够使中小学生近距离的感受到科技的魅力，并奠定了学生科学研究的基础。学生能描述机器人的概念、发展和应用前景等，培养计算思维;了解机器人组装搭建和编程，能实践操作，学会信息化学习与创新;了解机器人未来发展趋势，通过机器人的智能化完成任务，能延伸到工业、服务、教育机器人等对社会生活带来的影响，提高信息意识、信息社会责任。

（3）教学理论支撑。

①学习金字塔理论：动手组装机器人、向同学讲授所学内容、合作探究任务方案。

②分层教学理论：机器人基础课程（全体学生）、机器人提升课程（机器人社团）、机器人竞赛课程（校队学生）。

1教学环境设施

1.1教学环境

学校应该提供专门开展机器人教学和集中训练的机器人活动室，提供基本的教学环境。另外，学校也需要提供专门的机器人指导室，用于教师对学生进行机器人专项辅导。

1.2教具设备

学校需要配备多套完整的能力风暴积木机器人高级套装和氪教育机器人套装，专门用于机器人教学;另额外购买配件若干，为后续带学生参加机器人竞赛提供设备保障。

1.3电教设备

机器人活动室和机器人指导室配有移动纳米黑板和笔记本电脑多台，为教师教学和学生实践操作提供设备保障。

1.4师资力量

指导老师应有丰富的教学经验，最好有指导学生参加各类机器人竞赛的经验，师资力量需要有所保证。

2课程教学模式

（1）问题-探究式：以学生为中心，通过教师演示、学生观看老师演示后，自主动手操作，锻炼学生动手操作能力，培养学生实操技能。

（2）示范-模仿式：在老师提出问题和任务要求后，学生能够自主探究、小组合作来解决问题，并教授他人所学知识，培养了自学能力、创新创造力、合作精神和解决问题的能力。

3课程教学体系

教材是教师教和学生学的主要凭借，是教师进行教学、搞好教书育人工作的具体依据。学校应该建设成熟的机器人课程体系，根据分层教学开展不同的课程内容。本人按照机器人基础普及、能力提升和竞赛集训分为《机器人基础课程》、《机器人编程与实操课程》和《机器人竞赛课程》共三大板块。

3.1机器人基础课程

3.1.1机器人基础概况

了解机器人的由来、发展历程和未来趋势等，普及机器人知识，提高学生学习兴趣。从机器人应用领域引导到教育机器人领域，从而过渡到对教育机器人的学习，为下一单元学习做好铺垫。

3.1.2氪教育机器人组装与编程

氪是能力风暴积木机器人中较为简单的教育机器人，其编程软件为图形化编程、机器人组件组装操作简易。学生学会自主组装机器人小车、编写程序控制小车行动，为下一单元学习教育机器人高级套装打下基础。

3.1.3机器人高级套装组件与任务套件介绍

机器人高级套装是WER積木机器人中较为复杂和成熟的机器人，本单元将学习该机器人的全部组件、任务套件组装，使学生充分熟悉该机器人套件全部组件，为下一板块课程奠定良好硬件基础。

3.2机器人编程与实操课程

3.2.1机器人控制器介绍

通过学习机器人控制器的使用，对控制器的硬件参数、电源与开关机、主界面、程序界面、端口界面等功能有整体的了解，也是后续进行编程和实操的基础。

3.2.2机器人巡线小车组装

机器人巡线小车组装，是后续编程和机器人寻线、完成任务等的基础硬件建设。学生通过自己动手操作，组装小车，对车的结构可以更加熟悉，后续出问题都可以自己进行排查。

3.2.3机器人编程软件介绍

机器人编程软件分为图形化编程和C语言代码编程两种形式，在学习了氪机器人编程基础上，再学习该软件的图形化编程完全没问题，也足够使用。

3.2.4机器人巡线小车工作原理

机器人巡线小车是通过灰度传感器测黑线来执行程序的，通过讲解工作原理，使学生对传感器及其工作原理有所认识。

3.2.5机器人机械臂组装

在认识和熟悉了机器人控制器、编程和小车寻线原理后，学生开始学习机械臂组装，通过组装的机械臂去完成任务模型。

3.3机器人竞赛课程

3.3.1世界教