黄慧琳 苏淑霞
佛山市顺德区北滘镇林头小学
机器人教育是一门将科学技术与教育教学紧密结合的新兴学科。从国家对创新能力培养的新要求来看，该学科无论在现在还是未来的教育领域，都将发挥着重要的作用。创新能力不仅体现在实践的创新，还包括理论的创新。学生在社区、学校、家庭三结合的环境下，利用机器人搭建和运行的过程中，不仅可以加深对所学理论的认识，而且还能学习新理论知识，经过日积月累，从而能根据一定的知识和经验对问题进行举一反三的处理，这就是对创新能力的培养。
在社区、学校、家庭三结合环境下机器人教育培养小学生创新能力的条件是其他教育所不具备的，它有着远大的发展空间和前景，尽管机器人在制作过程中会有一定的复杂性和反复性，但同时也能激发出无限的可塑性和创新性。学生将自己的想法付诸实践，创作出属于自己独一无二的作品，不仅能提高学生探究的兴趣，而且还潜移默化地影响了他们创新能力的发展。
在这种大背景下，我们学校大力投入人力物力建设机器人实验室，发展机器人教学，参与机器人课题研究和各大赛事，这是时代的需要，也是现实的需要，同时，开展机器人教育和培养学生创新能力研究也是实现我校教育信息化工作“十二五”目标的有力支撑，对于推动我校信息化向更高层次发展，具有重要的现实意义。
通过探究对创新能力的培养，有助于开展创新教育实践，帮助我们教师了解创新能力培养的现状及其原因，提出具有真实、可执行性的有效策略，对机器人教师的课堂教学提供成功的借鉴经验。机器人教育具有积极的教育价值，它的创新性、实践性能有效地促进学生的创新精神、创新意识及综合能力的培养。机器人教育的独特性和前瞻性得到学校和家长的青睐，也吸引着学生的兴趣。
为了做好机器人的普及，切实提高学生的创新精神和科学素养，我校2004年就组建了机器人社团，多年活动的开展，积累了丰富经验，在历年的各级各类机器人竞赛中取得了很好的成绩。2007年起至今，机器人教育已是信息技术教学的一部分，我校还以机器人为“主角”定期开展科技文化周活动，并开展智能机器人特色课程，让机器人成为科技课堂教学的载体。
1.提出小学机器人教育有效培养小学生创新能力的教学模式和策略
在建构主义理论、人本主义理论、“做中学”教育思想理论为指导的前提下，结合小学生机器人教育的特征、小学生心理发展的特点及制定策略应遵循的原则，构建了以机器人为载体，学生为主体，主要让学生在体验活动中自主试做,通过同伴间的交往协作，进行探究质疑，最后通过师生间的互动、评价的课堂教学模式，去培养了学生创新能力、发展了学生的创新思维。教学策略主要内容包括：巧用导入，营造悬念氛围；巧用方法，深入浅出讲解原理；巧设活动，开放性提问与讨论引导操作；巧设任务，指导学生合理分工；巧用总结，鼓励学生展示与评价。我们确定策略制定的依据，结合社区、学校、家庭三结合环境下小学机器人课堂教育的实际情况，提出机器人课堂中融入教学，有利于具体实施的创新能力培养策略。达到培养创新能力的目的，这也是我们利用机器人教学开展培养小学生创新能力研究的重点所在。
2.检测小学机器人教育中培养创新能力的教学策略的应用效果
对小学机器人教育中培养创新能力的教学策略进行检验是本研究的关键所在。将教学策略应用于教学环境中，对教学结果进行检验，以期望对今后的相关研究与实践提供参考的价值。
（1）机器人课堂教学（学校教育活动）和项目学习（社区教育活动）双教育模式来开展机器人教育教学活动的研究；
（2）基于机器人课堂教学和项目学习双教育模式的校本教程开发、课例、视频、教案学案等研究。
在研究过程中发现，我们运用机器人教育培养小学生创新能力的教学模式和策略是一种非常适合我校的在社区、学校、家庭三结合环境下进行的机器人教育，这种学习方式能培养学生的合作精神、交往能力、创新精神、平等意识、承受能力、激励主动学习。其效果在以小组为学习单位的学生身上也得到了充分的体现。下面列举两个案例分析。
案例1：《这个夏天真COOL！——制作智能风扇机器人》，自主探究体验活动的教学模式的体现
《这个夏天真COOL！——制作智能风扇机器人》这节课以学生的研究活动为主体，以研究机器人的超声波传感器测距为主线，在课堂中设计3个研究任务：1.机器人搭建：让学生学会将超声波传感器搭建到机器人上，以及应用齿轮传动原理搭建马达——齿轮——风扇的结构，本任务的设计目的是让学生掌握一定的积木类机器人搭建技巧。2.让学生学会用“条件判断”模块和“运动”模块编写程序，通过调整该模块的传感器和马达参数值，让机器人智能控制风扇的开关。本任务的设计目的是引领学生进一步认知怎样通过程序控制机器人，掌握超声波传感器的；3.让学生发挥创意，拓展超声波传感器的其他应用。本任务的设计目的是给学生留有一些空间，充分发挥其自主性，鼓励学生自己去探究，去创新，让机器人实现不同的智能控制任务，让不同层次的学生都能体验成功的快乐。从整个完成的教学效果看，这节课改变了课堂的一贯模式，充分体现了学生的主体性和创新精神，鼓励学生自己去尝试。本课例主要通过任务驱动、探究式学习的教学方法，达到了这一目的，完成了预定的教学目标。在学习过程中引导学生注意观察、发现问题，分析和讨论问题，使学生在知识、技能和情感等方面得到全面的发展。
案例2：广东省中小学电脑机器人大赛机器人创意闯关项目林头小学参赛作品
机器人创意闯关以四名学生为一个小组，共同完成一件由若干关卡组成的作品，每一个关卡都要由上一关来启动，完成任务后又要启动下一关。要想完成作品，每个学生都共同参与，不光要考虑如何把自己的关卡设计得完善可靠，还必须要与其它同学沟通合作，保证每一关能“承上启下”。在此过程中，负责上下关卡的两个学生之间必须进行讨论、合作，比如在学生设计的“风驰电掣”和“负重前行”两关进行交接时，要求从沿轨道滑下的小球如果能精准推动白色挡板让下一关的机器人的光电传感器检测到而启动机器人向前“走”，两名学生通过反复讨论、实验，用调整轨道高度，调整机器人位置，加大挡板的检测面积，对起始位置做上标记等多种方法使得最终让挡板稳稳的靠近机器人的光电传感器，此过程对学生合作精神培养起到了很好的作用。学生在反复实验过程中经历一次次失败，再一次次地改进，不仅是对学生责任心的培养，也是对学生承受失败能力的一种锻炼。学生把所有关卡搭建起来，紧张地注视着一关关的运行，当全部关卡成功地完成时，学生兴奋地跳起来欢呼，他们终于体会到成功的愉快。
在社区、学校、家庭三结合环境下机器人教育培养了小学生创新能力，在小学生初步了解机器人内部构造、功能及应用状况等知识的前提下，动手搭建机器人，设计机器人行动策略，编写机器人程序。由于其自身知识综合性和技术应用领域的广泛性，为培养学生的综合能力，如逻辑思维能力、分析和解决问题的能力、动手能力、合作能力和创造能力提供了良好的平台。因此，机器人教学是素质教育的重要载体，在机器人教育进入小学课程教学模式的探索中，始终贯穿了教师对专业成长的探索和实践。教师主体意识、责任感，主体能动力量和创造精神的提升使教师的课程开发能力、教学实践能力、创新能力得到跨越式的发展。教师的发展带来的是课程的发展、学校、社区、家庭的发展，最终是学生的发展。