從知識消費者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者

王依群 黃秦祺

我校毗鄰無錫市電子信息特色街，是全國智慧教育實驗學校，加之對口小學常年開展機器人社團活動，因此學校有開展創(chuàng)客教育的濃厚文化氛圍。近兩年，我們以機器人教育為抓手，探索一出條激活學生學習熱情的創(chuàng)新之路。

作品研發(fā)教導會：整合資源，促進跨學科融合

伴隨著學校的不斷發(fā)展，學科平行式的教學越來越顯示出“重灌輸、輕創(chuàng)造”的傾向。如何引導教育教學從重知識講解的藩籬巾突圍，開辟出學生自主學習的新天地，是我們所面臨的新問題。

在分析了學校文化特色、社區(qū)教育資源優(yōu)勢之后，我們梳理出學校潛藏的諸多教育新優(yōu)勢。其中，機器人教育這種基于生活和興趣的自主學習與創(chuàng)造模式，很適合跨學科綜合發(fā)展、激發(fā)學生學習興趣的教育訴求。

我們首先嘗試建立了作品研發(fā)教導會機制，集巾各學科骨干教師，尋求家長、校外輔導員的技術(shù)支持，并將STEAM教育理念融人機器人教育。日常教學內(nèi)容主要以開源平臺Arduino硬件與Scratch軟件為主，從教授學生使用Scralch編程制作動畫與學習變量、數(shù)組、坐標系等內(nèi)容，到結(jié)合Arduino開源硬件制作出各類智能機器人作品。整個過程融合了數(shù)學、物理、生物、美術(shù)、計算機等多門學科知識。

以“多功能乒乓球發(fā)射機”研發(fā)為例。信息技術(shù)老師幫助孩子們完善Scratch軟件編程，手把手教會他們使用紅外線傳感器進行遠程控制；物理老師告訴孩子們馬達能提供動力，借助齒輪轉(zhuǎn)動讓橡皮筋蓄能，能讓乒乓球瞬間飛射出去；勞技老師幫助孩子們設(shè)計乒乓球存儲盒，并告訴他們潤滑油能讓活塞運動更流暢；體育老師則提醒孩子們，要讓乒乓球從不同角度發(fā)射，需要把電機改為舵機……

這樣的學習過程鍛煉了學生的邏輯思維、動手實踐、創(chuàng)新發(fā)明和多學科知識整合應(yīng)用等能力，激發(fā)了學生主動學習的熱情，提升了他們的綜合素質(zhì)。

雙輪驅(qū)動，在高原上建高峰

在初步取得成效后，我們明確了學校發(fā)展的新定位，即通過機器人教育，整體抬升學校教育的底座，形成教育高原，并要在這個高原上建造新的高峰。

首先是推進大班教學，普及機器人教育常識。課程開設(shè)主要集中在初一和初二年級，共計四個學期，讓每一個學生都能接受優(yōu)質(zhì)的機器人人門教學。教學內(nèi)容包含軟件、電子、機械和簡易機器人等。課時安排是每周“地方與校本課程”1課時，學習內(nèi)容為白編的校本教材《智慧機械》。

同時，在每周一節(jié)的信息技術(shù)課中，相機進行機器人相關(guān)章節(jié)的擴充式學習。對于大部分學生來說，機器人課程內(nèi)容是陌生而新奇的，這一教學內(nèi)容的植入，既不影響國家課程的落實，又成功解決了傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂中，因為部分學生已經(jīng)掌握了教材中偏重基礎(chǔ)性的課堂內(nèi)容而對教師授課缺乏興趣，課堂秩序難以維持的問題。

在普及的基礎(chǔ)上，我們還通過組織機器人社團活動，進行“精英”式培訓。讓部分學習能力強的學生提升編程和搭建能力，并通過參與競賽和校外交流（如上海創(chuàng)客嘉年華、高校夏季科技夏令營、兄弟學校機器人實驗室等）拓展視野、激發(fā)靈感?；顒訒r間是每周“第二課堂活動”的兩課時。

教學中，我們注重分析學生的能力側(cè)重點，根據(jù)“多元互哺”的原則，組成若干個四人學習小組。小組既可完成同一學習任務(wù)，又可以探究不同方向的科技領(lǐng)域，如3D打印、激光測繪、虛擬現(xiàn)實、藝術(shù)創(chuàng)意等；小組間還常常開展任務(wù)競賽、作品PK等活動，激發(fā)了學生的學習興趣。

小組設(shè)計作品之前，每個組員都要提供設(shè)計創(chuàng)意，然后分享交流，選出最切實可行的方案。如在設(shè)計自動倒水機器的過程中，小李同學先把想法與組員進行交流，得到大家贊成后，再和小組成員一同設(shè)計圖紙，一起搭建固定裝置、機械手，安裝舵機、智能手勢傳感器，一起通過Leap MoLion體感傳感器和Scratch軟件進行編程操作。小王同學則負責不斷測試、調(diào)整程序參數(shù)；小惠同學在發(fā)現(xiàn)機械手可能會捏扁紙杯時，提出加一個杯罩的想法；小蔣同學針對機械手被電線攬住的問題，巧妙地把電線繞在螺母上來保障運行……

在機器人普及教學與拔尖培訓的雙輪驅(qū)動下，我校在承辦第三屆全國中小學機器人教學展評活動中，出色地輔助來自全國各地的教師完成了各種課堂學習任務(wù)，并得到了參賽教師對我校學生學習水平的高度贊譽。此后，我們還先后獲得了全國中小學生創(chuàng)客邀請賽初中組一等獎、第24屆計算機表演賽無錫市初中組一等獎、江蘇省青少年機器人競賽活動FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽初中組二等獎。

讓學習從“好玩”走向“玩好”

在機器人教育取得長足發(fā)展后，我們發(fā)現(xiàn)，要想真正把學生從知識的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者，還需要一個更為穩(wěn)定的支撐基地。于是，我們以江蘇省開展的學科課程基地建設(shè)活動為契機，積極建設(shè)創(chuàng)客教育基地。

我們充分利用江南大學信息技術(shù)系教學實踐基地的優(yōu)勢條件，邀請多位教授共同編寫了機器人教學的校本教材，確保了機器人教育的系統(tǒng)性和科學性；邀請人文學院相關(guān)專家，在教學理論等方面為我們提供支持；邀請數(shù)字媒體學院的教授和研究生定期來校講座和輔導，尋求技術(shù)上的專業(yè)指導，并積極尋求機會讓我校老師能夠參與到他們開展的機器人課題研究中。

我們專門建設(shè)了100多平方米的機器人教學專用場所一一“創(chuàng)客之家”，分上下兩層，內(nèi)設(shè)Arduino開源器材30套，樂高、未來伙伴等機器人套裝和比賽場地多套，3D打印機、激光切割機和XY測繪儀各1臺，學生操作臺10臺，投影機1臺，臺式與筆記本電腦若干，機器人書籍資料等。此外，學?？茖W館的兩個計算機房的90臺電腦以及Arduino套件，也一并劃歸于機器人教學使用。

師資配置上，我們專門引進了計算機專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生，并送他們?nèi)ド钲?、上海等地參加機器人方面的各級各類培訓，接觸了解機器人教學最新最前沿的內(nèi)容、方法，提升專業(yè)素養(yǎng)。

創(chuàng)客教育基地的建設(shè)，促使理念、資源、方法、路徑進一步整合，形成了新型學習環(huán)境，使得機器人教育從“好玩”走向了“玩好”。最重要的是，學生們在把自己的各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的過程中，借助各學科學習的融通融合，真正實現(xiàn)了為自己的需求而進行學習與探索的目標。