摘要：机器人技术作为20世纪以来最伟大的发明之一，成为一个国家科技文明发展水平的重要标志。如何构建中小学机器人课程也将成为各中小学亟待解决的问题。本文以项目式学习为基础，通过构建启蒙、实践和应用为核心的机器人课程体系，对其进行实践研究，以期为小学机器人课程开发提供一定的参考，帮助教师在课堂上开展机器人教学，并借助机器人设备提高学生在信息技术领域的学习兴趣，推广机器人的应用。
关键字：机器人课程；项目式学习；课程开发2020年美国市场调查公司IDC提出，人类的数据量呈现爆炸式增长，机器人技术作为20世纪以来最伟大的发明之一，成为一个国家科技文明发展水平的重要标志。美国斯坦福大学“人工智能百年研究项目”《2030年人工智能与生活》也指出，机器人将与某些领域的人工智能共同协作，并在医疗、教育、家居和娱乐等方面代替人类工作。2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，指出我国应在中小学阶段设置机器人课程，逐步推广机器人学科教育。
综合了多学科发展成果的机器人课程，为中小学信息技术课堂注入活力。但目前各学校多以竞赛的形式开展机器人教育，这种以竞赛方式普及机器人知识的成效不大。因此，如何帮助教师在课堂上开展机器人教学，并借助机器人设备提高学生在信息技术领域的学习兴趣，推广机器人的应用，成
为了我们亟待解决的问题。
一、机器人课程现状及反思
（一）国内外中小学人工智能课程现状
国外在关于机器人课程促进学科整合以及提升学生STEAM素养等方面，利用机器人、地理空间等技术设备开展了大量的实证性研究。但国外的机器人课程是计算机科学课程的一部分，多以选修课的形式呈现。如卡耐基·梅隆大学将本科计算机专业学生使用的机器语言课程改良后提供给参加夏令营的学生使用。国外的机器人研究比较分散，没有形成体系的教学案例，各阶段的课程内容之间也缺乏联系。因此，我们很难借鉴或参考国外的研究成果。
2003年教育部颁布《普通高中技术课程标准（实验）》中，明确设立了“机器人制作”选修模块，这意味着我国开始正式启动中小学机器人教育。2019年，青岛市被作为机器人教育试点市，有104所学校参与试点，超20000名学生学习机器人课程。2019年，中央电化教育馆在全国22所实验学校开设机器人课程。
（二）对国内中小学人工智能课程的反思
当前的中小学人工智能课程主要是以人工智能教育为主题的泛在课程，大多在信息技术、STEAM、创客等课程中引入人工智能理念，并依托编程教育和机器人教育来开展教学。尽管中小学会开设机器人课程，但目前机器人课程没有统一的
基于项目式学习的
小学机器人课程设计与实践研究■武汉经济技术开发区军山小学曾娜
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教材和教学计划，使得这些课程内容基本是零散、杂乱没有形成系统的碎片化课程。因此，机器人课程迫切需要搭建小学到高中的完整课程体系，让学生系统地接受机器人教育。
二、PBL 的机器人课程体系及内容规划（一）系统设计课程内容，彰显机器人课程教育价值
与传统的教育相比，信息时代的学习更应趋向
于帮助学生成为知识的创造者。结合目前机器人课程，校本机器人课程可以从启蒙、实践、应用三个方面开展，如下图所示。
机器人课程内容框架图
1.感知生活中的人工智能。第一阶段让学生感
受人工智能无处不在，了解人工智能在交通、教育、医疗等方面的应用。同时借助机器人的语音测评、机器人翻译等人工智能技术，让学生学会编写基础应用程序，同时感知编程的魅力，激发学习编程的兴趣。
2.设计机器人“听”“说”“读”“写”功能。第二阶
段分为四个部分，借助畅言智AI 软件体验语音交互、文字识别、人脸识别、物体识别功能。例如机器人语音唤醒，让机器人学会“听”“说”；智能学习伙伴，让机器人进行文本翻译，会“读”“写”，实现转写功能。学生通过畅言智AI 软件在体验各类案例活
动中感受人工智能技术的无穷魅力，从多维度感知人工智能的深层原理。
3.将机器人应用于生活。第三阶段培养学生的
计算思维，达到帮助学生理解、分析和高效率解决问题的能力，并应用于生活，这也是小学机器人课
程的最终归宿。本阶段学生的编程主要基于生活中的某一个点探究人工智能，例如智能送餐、智能救援、智能驾驶、校园安保等。借助畅言智AI 软件，既让学生体验了人工智能，又能帮助学生实践创作，培养了学生的计算思维。
（二）构建SIS 教学活动，提升机器人课程核心素养
项目式学习（Project based learning ，简称PBL ），是指在真实情境中，学生在教师的引导下开展探究性学习，并在学习的过程中综合运用多学科知识不断创新探索，进而确定解决问题的方案。它为机器人教学提供了方向，实现了机器人课堂以学生为中心的理念；通过任务驱动，激发学生的求知欲，促使课程活动有序开展。基于项目式学习的机器人课程教学活动主要分为项目启动、项目实施、项目分享三个阶段（Start 、Implement 、Share ，
简称SIS 阶段），如下图所示。
基于项目式学习的机器人课程教学活动——SIS 阶段1.项目启动阶段。在机器人课程的项目启动阶
段，教师要选择机器人教学主题。主题的选择要尽量贴合日常生活学生熟知的方面，并且要符合学生现有的知识储备和认识能力；然后再罗列出可能存在的问题以及需要的相应资料，并在课堂中运用多
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种方式帮助学生自主分析问题；最后制定机器人课程计划。
2.项目实施阶段。在项目实施阶段，教师首先
要引导学生学会搜集机器人项目的相关资料，并为学生提供参考性的微课或学习材料；其次布置任务要求，鼓励小组学生分工合作，并在程序编写时给予适当的帮助。在整个项目实施阶段都应由学生自主探究为主，教师只在必要的环节适时提供帮助，以此树立学生信心，提高课堂效率。
3.项目分享阶段。在项目分享阶段，学生需要
向其他小组展示本组成果，从程序主题、功能设计、应用原理等方面进行叙述。与此同时，分享的小组还应介绍本项目的亮点和不同之处。
三、基于PBL 的机器人课程教学实践（一）案例设计
本案例以校本机器人课程为例，选取机器人系列课程中第三节《走进智能家居》教学内容作为教学活动设计样表，具体活动设计如下表所示。
《走进智能家居》项目式教学设计活动表
项目
活动（一）项目主题
（二）项目介绍
（三）项目目标
（四）项目
准备
走进智能家居
智能家居是近几年来社会的热门话题，通
过各种各样的传感器感知周围环境，如温度、
家里人的活动痕迹，
并且可以针对不同的场景进行个性化定制。你准备添置什么样的智能家居，它可以实现什么样的功能？这个问题的提出引发了学生的兴趣和思考。
1.知识与能力
在项目式学习中要注重引导学生发现问题、分析和解决问题，培养学生跨学科多融合
的学习储备。
2.过程与方法
通过信息检索、问题调研、自主探究等学习方式最终完成项目目标。3.情感态度价值观
培养学生分析和解决问题的能力，树立学生正确的科学技术应用观。学生平板、机器人小飞、项目学习单
项
目实施
项
目实施
项
目分享（一）确定实施方向（二）制定实施流程
（一）项目交流展示你准备添置什么样的智能家居，它可以实
现什么样的功能？引导学生设计基于调研结
果的智能家居产品，
从而帮助学生进一步理解智能家居的概念，同时训练学生的思维能力。结合项目目标，小组学生共同制定了以下项目实施流程：
实施阶段第一阶段第二阶段实施项目
信息检索问题调研
实施内容
通过线上线下、课内外相
结合的形式，认识智能家居，课
前收集智能家居图片。利用网络检索“智能家居能帮助人们做哪些事情”，确定
你准备添置什么样的智能家居，它可以实现什么样的功能？
鼓励学生汇报本组的设计，可从设计主
题、实现功能、运用原理等方面展示汇报。（二）实施效果
为了明晰机器人课程建构中的相关问题，教师研制了学生机器人作品（抽样）评分表、《机器人课堂活动满意度的调查》两份问卷。本研究参与调查的学生共35人，发放问卷40份数，收回有用试卷35份，然后通过专业方法对其进行分析研究，具体调查分析如下：
1.学生机器人作品评价。机器人作品评价指标
主要包括趣味性、复杂性和创意性三个方面，其中趣味性指作品具有语音合成、人物识别等AI 技能；复杂性指程序的空间数目超过10个；创意性是指AI 技能和基础命令能综合运用。在学生评价方面，作品的趣味性、复杂性和创意性均达到良好。这说明通过一个学期的学习，学生对畅言智AI 图像化软件较熟悉，能灵活运用语音、文字、人体模块设计结构复杂的效果。在创意性方面，学生分数保持在良好水平，这在一定程度上表明学生的机器人作品更多是基于教师范例，自我创意还有待进一步提高。2.课堂活动满意度的调查。根据下图所示，有88.5%的学生能够在课堂上积极思考老师提出的问题。51.4%的学生是完全能够通过教师的课堂讲解思考问题，这说明超过一半的学生能够很好地适应
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机器人课程学习。当然在这些数据中，我们也发现有个别学生课堂活跃率低，这就需要教师在课堂教学时，能采取个性化的教学手段，尤其对后进生，要在师生互动环节多给予他们机会，多观察他们的表现，多赞扬和鼓励，以提振他们的自信心，提升他们学习的动力。
问题问题：：通过机器人课程学习通过机器人课程学习，，我的自主学习能力提高了
我的自主学习能力提高了，，能积
极思考老师提出的问题
问题
问题：：我体验到了机器人学习的乐趣我体验到了机器人学习的乐趣，，现在我能积极主动地参与课堂学习
课堂学习活动阶段情况调查四、校本机器人课程建设的成效（一）构建了机器人课程学习资源库
教师将机器人课程划分为三个部分：启蒙课，实践课、应用课，并将每节活动主题设计成游戏形式，既融合了程序代码，又增加了课程的趣味性。在第二学期中，教师又丰富升华了创新实践课程，打造了以应用为主的智慧校园课程。同时，根据现有资源，对其整理加工，研发了源程序代码、教学设计和微视频等学习资源，只要扫一扫二维码，就可查阅，非常简单方便。
（二）促进了学生的个性化发展
校本课程的教学活动在很大程度上激发了学
生学习计算机编程的兴趣，让每个学生积极参与课程学习，成为学习的主人。运用畅言智AI 软件能够为不同层次的学生创造展示自我表现的舞台，如软件模块中的语音识别、场景识别、文本识别等都按学生认知能力进行分层设计，这样既照顾了后进生，又能帮助学有余力的学生开拓思维，让学生的创造性思维得到充分发展。
（三）促进了教师个人专业化发展
编程启蒙是学什么的
作为一名青年教师，在机器人课程设计的过程中，从初期文献研究、问卷制定到后期资源建设、数据分析，笔者在实践中不断探索，获益匪浅。为了提升科研水平，丰富理论知识，笔者参加各类科研培训，查阅大量文献资料，据此不仅开发了本校机器人系列课程，还对其进行资源库建设，在一定程度上锻炼了自身的课程开发能力。
（四）助推了学校机器人教育建设
笔者在实施机器人课程研究中，开发了包括机器人源程序、教学设计、微视频等教学资源，形成了机器人系列课程，为学校的机器人资源建设奠定了良好的基础。近几年，我校的机器人教育蓬勃发展，学生参加各级信息类学科竞赛获奖人次超过80
余人。《楚天都市报》《长江日报》、青春车都、武汉教育电视台等也对我校的机器人教育进行采访报道。
随着科技的进步，机器人对人类的生活将产生更为深远的影响。由于机器人课程是一门极具综合性的学科，它的复杂程度和难易程度超出了中小学生的知识范围。因此，学校开设机器人课程时，要秉承提高学生核心素养的教育理念，站在国家进步、人类发展的高度进行顶层设计，既要关注机器人教育的未来发展，又要以学生的认知能力为基础来构建普适化的基础课程、体化的特课程以及个性化的拓展课程，为学生提供丰富的发展平台。
责任编辑廖
林
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