——以乐高教育机器人为例
宋小荣
陶粒砂过滤（兰州市外国语高级中学，甘肃 兰州 730030）
摘 要：乐高机器人针对普通高中的通用技术课程专门设计了一款科学与技术套装的系列产品，产品整合机械、流程、结构、系统、控制等方面的知识，并结合机器人本身的特点用来服务于通用技术课的开发。通用技术是一门立足实践的课程，强调学习从实际经验中主动构建知识，进行合作学习设计和创造外在的可以与他人分享的作品。 笔者在课程探索中发现，通用技术必修二“技术与设计2”的13个知识点均可以用乐高机器人项目辅助教学，每年有近500人会通过这门课程的学习。
关键词：机器人；教育；适用性居家地毯
一、通用技术课
从实际教学研究中发现，很多教学内容，比如控制系统的设计这一节的内容，教学目标是了解被控制对象的特性，确定控制量和被控制量，能够制作控制装置并学会调试运行。通过设计解魔方机器人，既能
够完成通用技术课的教学目标，又可以通过设计了解乐高机器人的控制方式和较为复杂的解魔方程序的算法。可见，基于乐高机器人的通用技术是一种适合高中阶段青少年创新活动开展的主要方式。
二、传统课堂
从“4C”顾问式的教育解决方案[1]，即：connect、construct、contemplate和continue四个单词出发来考虑，机器人有着超人工智能化、可编程自动化和外观形象化等特点，在传统课堂中成为学生和老师的助手。在义务教育阶段，也就是相对低年级的传统课堂上，可以利用机器人的这些特点去激发学生的学习动机, 使学生在玩中学，能够激发兴趣、学习知识、掌握技能。但是在高中阶段的传统课堂上，对利用机器人去辅助教学的可行性和有效性可以通过笔者对兰州市外国语高级中学的82名教师的调研获得数据加以分析：在语文、数学、外语、物理、化学、生物这六门学科的82位教师中只有1位数学老师会经常使用到机器人的辅助教学，占到调研对象总人数的1%；只有5位老师会偶尔使用到机器人的辅助教学，占到调研对象总人数的6%；有76位老师选择了从不使用机器人的辅助教学，占到调研对象总人数的93%。从调研教师的访谈中总结出，在传统课堂中不使用机器人辅助教学的原因主要是传统课堂的课堂容量和教学内容很难与机器人教学相统一。 从实际教学研究可见，传统课堂并不是一种适合高中阶段青少年创新活动开展的主要方式。
三、机器人课外活动
基于机器人的课外活分为两类：一类是机器人教育分类中的以学习机器人基础科学知识为目的的课外培训，主要以选修课的形式出现在课程中，特点是课堂容量较大，参与的学生较多，普及型强；第二类是以参加机器人竞赛为目的，以机器人兴趣小组或者机器人高手俱乐部、机器人工作室的形式存在，特点是学习的知识针对性和目的性更强。调查发现，两所学校以参加机器人竞赛为目的的机器人兴趣小组的同学全部来自于课外机器人教育活动课堂的选拔。那么这种方式是否适合在高中生体中开展呢，针对这个问题，笔者做了一下调查和研究：
2013年开始，笔者开始在目前所在的兰州市外国语高级中学开设了校本选修课程：“简易机器人的制作”。整个课程体系基于乐高机器人的mindstorms套装，在知识方面主要涉及到：乐高机器人硬件方面的学习，主要包括控制器的常规，常用的传感器，机器人的输入设备，机器人的输出设备，乐高组件的基本尺寸，组件和种类，乐高积木中的几何关系，机械传动方式，机器人的行走方式，机器人的稳定性，机器人的结构设计；还有乐高机器人的编程学习，主要包括：编程环境、程序结构、传感器模块应用、变量与函数运算、高级应用、实验与测量等知识。在这种课外活动的模式中，兰州市外国语高级中学每学期的课堂容量是50人，占到兰州市外国语高级中学学生总人数1350人的3.7%，如果每年在不同的年级开展，这个人数则可以占到年级总人数的11.1%；调查还获知，同样的模式的课程在兰州华侨实验学校也有开设，兰州华侨实验学校一共开设不同年龄段的3个班，3个班的课堂容量是150人，占到兰州华侨实验学校总人数3000人的5%，两所学校的机器人教育课外活动课程的学生参与
量相对于其他课外活动如美术、舞蹈、体育、音乐等都是远远超出的；调查发现两所学校以参加机器人竞赛为目的的机器人兴趣小组的同学全部来自于课外机器人教育活动课堂的选拔。由各级科协和教育行政部门主办的中国青少年机器人竞赛属于同类比赛中最具权威的比赛，它包括机器人创意比赛、综合技能比赛、足球比赛、FLL工程挑战赛和VEX工程挑战赛五个不同的赛事，每一项赛事的参赛人数从2—4人不等，如果学校要参与这所有五个项目的比赛，那么意味着每年有10—20人可以参与学校组织的机器人竞赛培训。兰州市外国语高级中学每年有10—12人会参与到中国青少年机器人竞赛的项目中，这个数字只能占到全校总人数的0.7%—0.9%。兰州华侨实验学校每年有16—24人参与到中国青少年机器人竞赛的项目中，这个数字只能占到全校总人数的0.5%—0.8%。从这个数字和其他的调查我们还可以看出，通常情况下，无论学校的总人数基数有多大，而一般的学校由于教师辅导的精力和学校投入成本有限，只能选择其中的1—2个项目去参与，这样每所学校每年只有10—20人能参与到学校组织的机器人竞赛培训。
硼硅酸盐玻璃轮胎套筒在调查中发现，从2014年开始，兰州市市属的部分省级示范性普通高级中学每年有10%的特长生自主招生名额的分
【作者简介】 宋小荣（1988—），男，硕士研究生，研究方向：信息技术。
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茶农技艺学任务，其首先需端正自身态度，从思想层面上认识到培养学生数学思维能力的必要性及重要性，意识到该项工作需持之以恒地开展，切不能急功近利。教师需在教学时彻底贯彻落实这一教学理念，不断对学生进行引导，帮助学生形成数学思维。为有效激发学生思维，使其能够养成敏锐的数学意识，初中数学教师平日里可多给学生布置开放性数学问题，使学生养成从多个维度思考问题的优良习惯，使学生意识到数学问题的答案并不是唯一的，还可能存在不同的假设情况，解答数学问题的方法也不是固定的，通过不同类型的解法也可得到最终答案。
（五）在教学时有效引入情境教学法
数学是一门与我们的日常生活息息相关的学科，学习数学的最终目的便是通过数学的方式来解决生活中遇到的数学问题。教师在教学时需注意多多联系日常生活，营造一个和谐良好的数学课堂学习环境，长此以往可极大提升学生的数学思维。以北师大版“概率初步”为例，教师在教授该课时，可询问学生在日常生活中遇到雨天的概率多还是晴天的概率多，当学生说出心中答案时，教师可现场发挥让每位学生拿出一枚硬币，现场抛出，统计在抛出正面的同学有多少，抛出反面的同学有多少，这样一来，可将学生的学习兴致推至高潮。通过临时小实验教师便可引出关于概率的初步概念，引导学生揭开概率学的大门。
（六）和学生共同探讨数学问题
初中数学教师在教学时不需端着教师的架子，还是应走近学生，和学生打成一片，遇到数学难题时教师应和学生共同探讨，引导学生开动其思维，探索出有效的解题方法。这样一来，不但可有效拉近学生与教师间的距离，还可使学生身心得以放松，学生将变得敢于在课上与教师进行交流。
（七）构建网络数学教学平台
为更好地帮助养成数学思维意识，我国初中学校可委托计算机科技公司自主研发网络数学教学平台，依托大数据技术，方便学生在课后或业余时间进行数学学习。通过学校自主研发的网络数学教学平台，初中数学教师可在该平台内上传数学精品课程或相关数学知识点的学习资源，教师还可通过该平台实现网上布置数学作业的功能，学生提交数学作业也可通过该平台进行上传，极大提高了初中数学教师的工作效率。学生也可在该平台上发贴，和老师同学针对数学问题进行沟通交流，在思想的碰撞中进一步促进数学思维能力的发育。
三、结束语
综上所述，随着现代社会的快速发展，社会对于创新型人才的需求度大大增加。在初中教育阶段，数学教师应通过多元化的教学方法来拓宽学生的逻辑思维能力，为学生数学思维的发展奠定基础。教师需从学生角度出发来设计数学教学方案，为学生营造舒适的教学氛围，使学生的观察力、想象力等都得到极大的提高，逐步培养学生透过数学现象发现数学本质的归纳能力，引导学生养成数学思维意识。
参考文献
[1] 向志勇.初中数学教学中学生思维能力的培养策略分析
[J].百科论坛电子杂志，2020（6）：430-431.
配，以兰州市外国语高级中学为例，每年市教育行政部门设置的招生人数为450人，其中有45人的特长生自主招生名额，每年分配到机器人科技创新的名额有10人。从2014年到2016年的机器人特长生入校以后的成绩变动统计表可以看出：由于是特长生降分录取，这部分学生的入学成绩在全年级排名都较低，而入校后参加学校机器人课外活动后成绩均有所提升，年级排名分别是2014级的通过三年学习从102-450提高到53-327名；2015级的通过两年学习从357-427名提高到77-266名；2016级的通过一年学习从299-395名提高到86-320名。从个人最低名次提升可以看出，每年10个特长生在严格要求下，成绩无下滑，全部都能提升，个人名次提升最高的可以达到224名，可见这并不是偶然。由此，我们可以总结出，单从学习成绩的提高来讲，学生参加课外机器人科技创新活动的效果是非常显著的。
从调查和研究可以看出，学生非常喜欢课外活动这种教育模式，尤其是在课外活动开展像乐高机器人这样的科技创新活动，数据告诉我们学生在这方面的积极性非常高。所以，总结来讲，机器人课外活动是一种比较适合高中阶段青少年创新活动开展的方式。
四、校外活动中心
校外的乐高活动中心也是机器人教育的一种主要方式，笔者在兰州市主城区做的调查显示，目前兰州市城区有各类机器人校外活动中心共计12家，其中乐高机器人活动中心9家。校外活动中心大多数均采用了用当下流行的“4C”模式的教学方法。
从表中数据可以看出，校外机器人活动中心的受众是非常多的，仅仅兰州市的乐学堂乐高活动中心、乐创乐高活动中心和卓杜威机器人活动中心三家的会员数就达到了620人，但是同时我们从兰州市部分校外机器人活动中心会员年龄段统计表中可以看出，各家活动中心的会员年龄段主要集中在4-15岁，这个年龄段的会员604人，占到总会员人数620人的97.42%，而我们能够看到的高中阶段的会员，也就是表中15岁以上的会员人数只有12人，占到总会员人数的1.94%。也就是说，校外机器人活动中心的机器人教育方式并不是一种适合在高中阶段开展的青少年创新活动的主要方式。总结其原因主要有二：一是高中生的学习压力较大，很少有精力能够投入到校外的机器人活动中心；二是我们研究发现，校外机器人活动中心的课程设置本身就是针对3-12岁的儿童，这一年龄段并不包括高中阶段。
综合以上研究可见，基于乐高机器人的通用技术课在高中阶段开展丰富，策略清晰，受益学生范围广泛；除了可以让学生学到很多科学知识，还能够提高学生的综合素质，能够很好地将以学习机器人和
其他相关知识为目的的课外培训和以参加各级机器人竞赛为目的的机器人兴趣小组的机器人教育方式结合起来，能够取得机器人教育的预期效果。
年龄识别
参考文献
[1] 孙青锋.人工智能时代机器人教育价值与特征浅析[J].黑
龙江教师发展学院学报，2020，39（10）：154-156.
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