【文章內(nèi)容簡介】 教學(xué)內(nèi)容將滲透到越來越多的中小學(xué)校的多門課程和課外科技活動中，成為這些課程或活動的重要組成部分。在開展小學(xué)虛擬機(jī)器人課堂教學(xué)時要把握以下幾個基本原則：1．創(chuàng)新性原則智能機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，雖然已有一段較長的歷史，但其快速發(fā)展與較大范圍的普及則是近幾年的事情；虛擬仿真機(jī)器人作為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)入中小學(xué)，無論國內(nèi)還是國外，目前都處于起步階段；不能簡單地把現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人或玩具機(jī)器人引入中小學(xué)，研發(fā)制作具有良好適用性的中小學(xué)教學(xué)用機(jī)器人本身即具有創(chuàng)新性；中小學(xué)智能機(jī)器人教學(xué)的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，其教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)評價也必須具備創(chuàng)新性；開展各種展示和競賽活動是普及3D虛擬仿真機(jī)器人的重要途徑之一，虛擬機(jī)器人競賽項目的內(nèi)容、規(guī)則以及評分辦法等的創(chuàng)意設(shè)計都極富創(chuàng)造和挑戰(zhàn)性。2．綜合性原則智能機(jī)器人集材料、機(jī)械制造、能源轉(zhuǎn)換、生物仿真、信息技術(shù)之大成，是綜合性很強(qiáng)的現(xiàn)代技術(shù)。1994年，聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)委托國際信息處理學(xué)會(IFIP)，編寫了指導(dǎo)世界各國計算機(jī)課程設(shè)置的文件《中學(xué)信息學(xué)課程》。對于程序設(shè)計這樣解釋：“這里所指的程序設(shè)計非技術(shù)性的程序設(shè)計，更確切地說應(yīng)該是把‘你自己做的事情’轉(zhuǎn)變成‘別人能做的事情’。這就要求能詳盡地描述完成任務(wù)的過程，以便其他的人或其他的設(shè)備能準(zhǔn)確地重復(fù)這一項工作?！庇纱宋覀兛梢钥闯觯禾摂M機(jī)器人作為實(shí)物智能機(jī)器人的拓展延伸，更具有信息技術(shù)相關(guān)的綜合性，虛擬機(jī)器人編程軟件采用的是圖形化編程界面，采用直觀的設(shè)計搭建，能更綜合全頁地利用軟件平臺來實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)教學(xué)的設(shè)計與理想。3．開放性原則3D虛擬仿真機(jī)器人應(yīng)具備開放性。目前，有些試圖進(jìn)入中小學(xué)的虛擬機(jī)器人還無法實(shí)現(xiàn)實(shí)物機(jī)器的功能。市面上很多的虛擬機(jī)器人只是為了推廣自家的產(chǎn)品而設(shè)計的附屬品。廠家的意圖是學(xué)生只要“使用”就可以了，不必深入了解機(jī)器人的構(gòu)造與工作原理。這顯然有悖于我們開設(shè)本課程的初衷。虛擬仿真機(jī)器人應(yīng)該突破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的封閉性，打破課內(nèi)課外、校內(nèi)校外的界限，要充分利用社會的多種教學(xué)資源，從而作到以較少的投入實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)。4．發(fā)展性原則機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅猛，虛擬機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)大。同時，隨著本課程教學(xué)實(shí)驗和相關(guān)研討的深入開展，虛擬機(jī)器人課程建設(shè)一定會有長足的進(jìn)步。因此，必須對本課程的發(fā)展性有足夠的認(rèn)識。要處理好課程內(nèi)容相對穩(wěn)定與健康發(fā)展之間的關(guān)系，要注意避免因某種已經(jīng)進(jìn)入學(xué)校的機(jī)器人產(chǎn)品的固定功能而導(dǎo)致本課程僵化現(xiàn)象出現(xiàn)。5．實(shí)踐性原則 《智能機(jī)器人》在中小學(xué)屬于技術(shù)類課程，實(shí)踐性是其本質(zhì)特征之一。本課程的教材編寫、教學(xué)設(shè)計以及評價方法都應(yīng)突出實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。虛擬機(jī)器人是對實(shí)體機(jī)器人在理想狀態(tài)下的一種模擬，同類傳感器沒有性能上的差異，馬達(dá)也沒有功率上的差異，很容易給學(xué)生創(chuàng)造一個良好的機(jī)器人學(xué)習(xí)玩意，只要程序設(shè)計正確，那么機(jī)器人就能達(dá)到程序要求的效果。6．探究性原則 《智能機(jī)器人》課程為實(shí)施探究性教學(xué)提供了載體和條件。面對一個新的機(jī)器人項目，為了完善自己的設(shè)計，學(xué)生們要不斷改進(jìn)方案，根據(jù)自己的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，來定制和優(yōu)化程序，并通過虛擬仿真運(yùn)行，來修改調(diào)試各傳感器參數(shù)等，從中找出最優(yōu)設(shè)計。通過這樣的不斷嘗試和循環(huán)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探索精神和專注的探究精神。四、研究實(shí)踐智能機(jī)器人走進(jìn)信息技術(shù)課，不但為信息技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容增添了新的素材，同時也為信息技術(shù)課的教學(xué)模式和教學(xué)方法提供了創(chuàng)新的舞臺?；诩{英特3D虛擬機(jī)器人仿真軟件開展的信息技術(shù)課堂教學(xué)，能夠突出程序設(shè)計在教學(xué)的中心位置，使“算法”變得直觀而形象，大大提高了學(xué)生對學(xué)習(xí)的投入度，有利于學(xué)生高級思維能力、整體規(guī)劃能力、問題解決能力、連續(xù)運(yùn)用推理能力、合作溝通能力、創(chuàng)新能力的提高。同時利用虛擬機(jī)器人仿真軟件教學(xué)能夠減低難度，循序漸進(jìn)，充分調(diào)動學(xué)生興趣并投入到程序設(shè)計之中。（一）課程目標(biāo)制定1．學(xué)會設(shè)計和制作簡易的虛擬機(jī)器人，體驗“采集信息處理信息控制動作”的基本過程。2．認(rèn)識虛擬機(jī)器人基本構(gòu)造；說出各類傳感器（如聲音、光敏、紅外、溫度、觸摸、灰度）的功能及其對人類功能的模擬。3．學(xué)會根據(jù)生活和學(xué)習(xí)中的實(shí)際需要，設(shè)計、動手制作或組裝簡單的虛擬機(jī)器人（如：機(jī)器人導(dǎo)盲，機(jī)器人迎賓，機(jī)器人滅火，機(jī)器人踢足球，機(jī)器人走迷宮等）。4．學(xué)習(xí)使用流程圖編制的簡單的程序；初步感受利用程序解決問題的一般過程。5．初步了解程序設(shè)計語言的三種控制結(jié)構(gòu)—順序、條件、循環(huán)，了解變量的使用及使用各種控制結(jié)構(gòu)用來解決較復(fù)雜的問題。（二）課程內(nèi)容開發(fā)本內(nèi)容以由三個單元活動組成，從了解納英特3D仿真虛擬機(jī)器人開始，由初級到中級的走直線，到最后以融會貫穿之前所有教學(xué)內(nèi)容的虛擬機(jī)器人循跡滅火為止。在整個教學(xué)活動中根據(jù)主題活動難易程度的不同，或分組或獨(dú)立等方式讓學(xué)生完成作業(yè)練習(xí)。教學(xué)中穿插一些教學(xué)游戲和競賽活動以提高學(xué)生的主動性和積極性。教師在各個教學(xué)單元的教學(xué)過程中，逐步加入機(jī)器人各部件功能模塊的操作實(shí)踐和程序設(shè)計相關(guān)概念，使學(xué)生循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)程序設(shè)計和機(jī)器人知識，并由各單元的練習(xí)題來檢驗所學(xué)的知識點(diǎn)。同時，在掌握知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓展應(yīng)用，從而迅速提升學(xué)生的知識應(yīng)用能力和問題解決能力的培養(yǎng)。通過前面三個單元式學(xué)習(xí)的鋪墊，最后拓展拔高到競賽單元，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)內(nèi)容詳見下表：單元教學(xué)內(nèi)容教對象實(shí)施意見課時/學(xué)年基礎(chǔ)篇認(rèn)識虛擬機(jī)器人我的虛擬機(jī)器人我的避障機(jī)器人四年級使學(xué)生了解智能機(jī)器人這個信息技術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用狀況，了解智能機(jī)器人的概念和工作方式。為進(jìn)一步學(xué)習(xí)智能機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)知識打下基礎(chǔ)。6課時實(shí)踐篇機(jī)器人走黑線機(jī)器人尋找火源機(jī)器人碰碰車機(jī)器人巡邏機(jī)器人尋寶五年級了解虛擬機(jī)器人的傳感器和作用，掌握程序下載方法，理解體會程序是智能機(jī)器人的靈魂，了解虛擬機(jī)器人是怎樣工作的。學(xué)習(xí)編寫程序，通過程序編寫學(xué)到科學(xué)而高效的思維方式，提高規(guī)劃能力，提高分析問題和解決問題的能力。10課時競賽篇機(jī)器人競速機(jī)器人滅火機(jī)器人迷宮六年級通過完成項目任務(wù)和比賽項目，使學(xué)生充分了解虛擬機(jī)器人的各項功能。通過競賽培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。8課時（三）課時計劃整理我校目前采用的教材是浙江攝影出版社出版的省編小學(xué)信息技術(shù)三——六年級版。該教材由于要照顧到全省的小學(xué)生，因此教材中所要求的信息技術(shù)定位和起點(diǎn)較低。相對于我校學(xué)生的信息技術(shù)實(shí)際水平，書本中的知識和內(nèi)容偏易，因此，我根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)習(xí)情況，更大膽地對每冊教材的課時計劃進(jìn)行改進(jìn)，對課時進(jìn)行重新歸類整理，一般每冊20課時的教學(xué)內(nèi)容，我都將它們調(diào)整到15課時以內(nèi)，調(diào)整出來的5課時就開展3D仿真虛擬機(jī)器人課程教學(xué)。例如：以小學(xué)五年級下為例。本冊是省編《小學(xué)信息技術(shù)》系列教材五年級下。本冊共15課共三個單元，主