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1、小学机器人教学应用研究开题报告 兖州区矿山学校 教育机器人作为教学内容进入中小学，无论国内还是国外， 目前都处于起步阶段。从各地情况来看，较多的学校只是以课外 活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法 是由学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程教师或综合实 践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程 的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。目前，只有极少 数的地区和学校将机器人教学纳入了正规课堂教学。 2000 年，北京市景山学校以科研课题的形式将机器人普及 教育纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学机器人 课程教学。 2001 年，上海市西南位育中学、卢湾高级
2、中学等学 校开始以 “ 校本课程 “ 的形式进行机器人活动进课堂的探索和 尝试。 2005 年，哈尔滨市正式将机器人引人课堂教学，在哈尔 滨师范附小、 60 中、省实验中学等 41 所学校开设了 “ 人工智能 与机器人 “ 课程，用必修课形式对中小学生进行机器人科学方 面的教育。此外，香港在高中及高等教育新学制的改革中，也 在高中 “ 设计与应用科技 “ 课程中增设了机器人制作的课程。小 学普及机器人教学，指每位学生在小学阶段，都能在某一较长 的时间里接受到机器人的教育，不局限于在我校进行，还希望 是在区内、市内更多的学校能开展这项活动。 一、本课题研究的背景及意义。 随着社会的不断进步、发展
3、，智能机器人无论在工业、农 业，还是在生活和学习中，都有着广泛的应用和影响，它也是 一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。 而机器人技术涉又及机械构造术、信息技术、通讯技术等多门学 科知识，对广大中小学生来说即充满着好奇与兴趣，又具有挑战 性。因此，把智能机器人引入中小学教育课程中，不仅有利于教 师探索教育改革和培养人才，更有利于培养青少年创新精神和 实践能力，同时也有利于推动我国智能机器人事业的发展和专 业人才的培养。 然而，在各中小学校里，推行机器人教学却举步维艰，首 先它还没有完整的教育机制作保障，其次是机器人设备价格昂 贵，设备更新快，后期维护费用高，最后是老师和学生
4、们自我 感觉程序构造复杂，教师感觉学生都难以掌握及接受，等等。出 于种种原因，学校开展机器人教育参差不齐，有的望而却步，有 的虎头蛇尾，半途而废，有的为了竞赛活动，就只局限于对 有特长和兴趣的个别学生进行教学，等等。难怪有人把它说成 是“精英”教育，也有人戏称为“烧钱”教育。 二、课题研究的主要内容。 本课题致力于研究一种让大家都容易接受、并行之有效的 适合在小学阶段普及机器人教学方案，形成教材及评价标准， 利用现有的资源，让学生们都能享受到机器人的课程教育，培 养科技人才。 1、如何有效地借助虚拟机器人软件进行教学活动。现在 学校都基本上普及的电脑室，在仿真虚拟机器人的系统里利用 电脑室进行
5、教学，它投入少、更新快、可普及性强、入门低等 特点，不仅可以顺应了学生学习的兴趣和动机, 又丰富了学生 的课外生活 , 锻炼学生的思维、空间想象能力和解决问题的能 力，而且能够让学生掌握与机器人相关的知识, 一定程度上解 决当前实体机器人在教育上存在的一些问题，为进行实体机器 人教学打下了良好的基础，这也是普及机器人教育的有效途 径。 2、如何利用现在的资源进行实体机器人教学活动。在有 条件的学校里，把虚拟机器人与实体机器人结合进行教学，避 免只把机器人教育的目光完全锁定到虚拟软件上。在教学中注 重为学生设臵和创造由外部环境和机器本身形成的千差万别 的现实情况，让学生试着去排除和解决干扰，最后
6、完成任务， 从而培养学生科学探究精神和动手实践能力。 3、制定科学的机器人教学活动科学评价方案。有教必有 评，以评促教，设定科学的评价方案，可以大大地提高机器人 教育教学质量，也保证教学活动的有序进行。 三、课题研究的方法、思路及组织。 研究方法以先个别后整体，先易后难为原则。首先以小组、 个别班的形式入手，探索有实效性、普及性及可行性强的教学 内容和方法，编写成册，然后整班、整级进行教学实践，最后 形成校本教材。 现正由刘华杰、苗春雷和张东老师对五年级和第二课堂兴 趣小组的多名学生进行常规性的教学活动，效果斐然。对于实 体机器人的教学，我们正在探索之中，刘华杰、苗春雷、张东 等老师，分小组分
7、项目分对足球、灭火、FLL、DIY 等机器人项 目进行教学探讨，其中各学科老师负责的DIY 机器人项目，动 手能力强，可创造性高、成本低等特点，正适合学校普及教学 活动，正逐渐地整理和形成一套有序而有效的教学方案，下学 期准备尝试进行整班教学，形成普及性的教材。 与机器人教学相关的内容繁多，学无止境，我们还创设条 件，组织全体师生到户外实践活动，了解更多在我们身边的应 用机器人的案例。如参观科技馆内的投篮机器人、弹钢琴机器 人，参观毛织厂里的电脑自动织机，等等，扩大学生视野，激 发兴趣，开启智慧，提高学生的科学素养。 四、课题研究进度。 1、2012 年 9 月-2013 年 7 月，完成我校
8、六年级学段的学 生虚拟机器人教学活动，对教学内容、教学方法、教学评价等 进一步完善。 2、 2012 年 9 月 -2013 年 7 月，多小组的形式对实体机器 人教学的探索，特别对DIY 机器人项目整理并完善，然后实行 普及教学。 3、2013 年 9 月-2014 年 1 月，尝试对班级学生进行实体 机器人教学活动，并对教材进一步的整改和完善。 4、2014 年 1 月-2014 年 7 月，顺利完成对整个六年级进 行实体机器人教学活动。 5、从 2014 年 9 月起，学校每年能正常地对六年级全体学 生进行机器人的教学活动，上半学期进行虚拟机器人教学，下 半学期进行实体机器人教学。计划在
9、 2013 年期间举行 1-2 次全 镇或全市性的机器人示范交流活动。 五、课题成员分工。 课题负责人：张书虎 课题组成员及具体分工：刘华杰苗春雷张冬 课题负责人老师：参与及指导教师进行机器人教学活动，探 索和研究机器人教学活动内容和教学方法，编写虚拟和实体的 机器人校本教材，并组织成员对教材不断充实和完善，收集及整 理优秀课例和论文，编写“小学机器人课程教学评价手册”，撰 写课题研究报告。 张书虎副校长：负责组织和引导课题活动、组织交流及教 学评价，各项工作活动的落实与监督，如教学课时安排、听课、 评课，等等。 苗春雷、张东老师：负责机器人教学活动，对课本教材不 断地进行充实和完善，协助做好
10、“课程评价标准手册”，组织 特长学生对机器人进行深入研究及实践。 刘华杰老师：负责对机器人进行构图设计及创造，活动拍 照摄影等档案整理。 苗春雷、张东老师：以小组形式组织兴趣特长的学生对现有 的机器人进行学习研究、结构升级、搭建、焊接、调试、维修等， 比如我们现有的机器人有如 DIY、足球、投篮、人型等机器人。 张冬老师：安排及组织学生对各类机器人进行认识和探 究，扩大视野，激发兴趣，引导和鼓励学生对机器人进行大胆 的设计和创造。 刘华杰老师：指导学生利用与机器人有关的知识进行改 进和完善，特别是对日常生活和学习中不完整、不完善的工具 或物品，形成自己的小发明、小创造 六、预期成果。 1、激发
11、学生兴趣、开发学生潜能，开启学生智慧。 2、完成一套完整的适合普及小学机器人教育的教材 机器人基础教学虚拟篇和实体篇。 3、完成机器人教学活动评价手册。 4、整理机器人教学活动优秀案例集、课例集、论文集等 等。 5、小学机器人教学应用研究研究报告。 6、能在全区乃至全市范围内举行普及机器人教学展示活 动，起着引领和示范指导作用。 七、保障条件。 1、时间的保障 由学校统一安排机器人教学课程，在六年级学段每周设 臵一节机器人教学活动时间，每周五学校第二课活动时间，成 立机器人兴趣小组并进行机器人教学活动，每天下午第三节， 安排机器人特长兴趣小组的学生进行机器人的学习与探索。 2、物质保障 201
12、2 年，在兖州区教体局的大力支持下，投入专项资金 建立机器人制作室，配备多煤体教学平台、用于编程调试机器 人的电脑、教学机器人及训练场地等设备。以后每年学校投入 约 1.5 万元用于设备的更新和维护，还有印制教学课本、电教 设备、机器人设备更新维护、专家讲座指导，等等。 3、成立机器人实验室教育教学工作组。张书虎副校长为 课题组顾问。苗春雷老师为组长，课题组成员参与到机器人的 教学活动中，保证机器人教学活动的顺利进行。 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！现在进行普及机器人 教学的研究，也算是一个新的起点，课程改革的新亮点，借此 机会，恳请各位专家、领导和老师们提出宝贵的意见或建议， 谢谢大家！ 2013 年 4 月 6 日