【正文】 通過程序設(shè)計(jì)促進(jìn)學(xué)習(xí)和改善生活的意識和態(tài)度，形成積極的技術(shù)觀和價值觀。不同階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容不同，信息素養(yǎng)的培養(yǎng)水平也各有側(cè)重。小學(xué)階段注重培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)調(diào)從生活實(shí)際問題出發(fā)，養(yǎng)成良好的問題解決的思維習(xí)慣。初中階段結(jié)合生活實(shí)例掌握算法與程序設(shè)計(jì)的基本知識與技能，通過模仿操作，體驗(yàn)算法與程序設(shè)計(jì)的過程與方法。高中階段要關(guān)注利用算法與程序設(shè)計(jì)解決實(shí)際問題，積極探究技術(shù)應(yīng)用對社會生活帶來的變化，學(xué)以致用。（二）教學(xué)建議 1．從整體上，教師要把握教學(xué)基本導(dǎo)向。本模塊旨在培養(yǎng)學(xué)生用編程方法解決實(shí)際問題的能力，而能力的提高需要逐漸培養(yǎng)學(xué)生的算法思想，即能從簡單問題出發(fā)，設(shè)計(jì)解決問題的算法，最終能夠使學(xué)生使用一種程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)算法和解決問題。盡管最終實(shí)現(xiàn)語句編程是一個令人興奮的過程，但是讓學(xué)生掌握算法思想是尤為重要的事情。教師要著眼于學(xué)生的發(fā)展，充分理解課程的基本理念，準(zhǔn)確把握課程的目標(biāo)和價值，著力培養(yǎng)學(xué)生的算法思維。 2．在小學(xué)階段，教師要注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)“算法與程序設(shè)計(jì)”的興趣，避免出現(xiàn)因?yàn)椤八惴ㄅc程序設(shè)計(jì)”知識枯燥無趣，使學(xué)生出現(xiàn)畏難的情緒。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)化繁為簡，化難為易，注重貼近學(xué)生生活。如用自然語言及手工流程圖的方式來描寫解決問題的過程，這些問題應(yīng)源于學(xué)生身邊經(jīng)常發(fā)生的事情。 3．在初中階段，建議以模仿訓(xùn)練為切人點(diǎn)，培養(yǎng)算法思維與程序設(shè)計(jì)的能力。學(xué)生對電腦的親自動手實(shí)驗(yàn)往往比教師苦口婆心的講授更有效，很多內(nèi)容只有在親手實(shí)踐后才能理解與掌握，算法與程序設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)該加強(qiáng)對學(xué)生的動手操作能力的培養(yǎng)，上機(jī)操作的效果直接影響到課堂教學(xué)的效果。上課時教師可以先直接將實(shí)例的源程序發(fā)給學(xué)生，降低學(xué)習(xí)難度。同時在模仿訓(xùn)練的過程中，幫助學(xué)生形成邏輯思維的方式，讓學(xué)生學(xué)會使用算法的思想考慮問題。 4．在高中階段，在教學(xué)中要注意讓學(xué)生掌握程序設(shè)計(jì)的基本概念和基本思想，強(qiáng)調(diào)經(jīng)歷利用計(jì)算機(jī)解決問題的完整過程，包括算法設(shè)計(jì)、程序編寫、調(diào)試運(yùn)行的全過程，為后續(xù)的程序開發(fā)做好準(zhǔn)備。問題的選擇建議一方面與數(shù)學(xué)、物理等其他學(xué)科進(jìn)行整合，例如數(shù)學(xué)學(xué)科的算法內(nèi)容只要求學(xué)生理解算法思想，可以通過信息技術(shù)課程要求學(xué)生利用編程的方式解決問題；另一方面要關(guān)注信息技術(shù)的發(fā)展前沿，例如研究開發(fā)支持手機(jī)、平板電腦等移動終端的小程序，不僅能激發(fā)學(xué)生興趣，還能將程序設(shè)計(jì)與身邊的生活實(shí)際問題的解決緊密結(jié)合，展現(xiàn)信息技術(shù)課程的核心價值。 5．在知識儲備方面，教師需要關(guān)注與課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相關(guān)的基礎(chǔ)性知識和背景性知識。從學(xué)科專業(yè)講，需要掌握算法與程序設(shè)計(jì)的基本概念和基本思想，至少熟悉一種編程語言，提高自身程序設(shè)計(jì)能力；關(guān)注學(xué)科發(fā)展動態(tài)，了解計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；能搭建開放式教學(xué)支持平臺，積累與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)資源、程序?qū)嵗?，同時為學(xué)生的程序作品提供展示交流空間。從教學(xué)策略講，要為學(xué)生提供適切的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注問題解決能力的提高，任務(wù)設(shè)計(jì)要具有一定的開放性，一方面要注意與其他學(xué)科相關(guān)內(nèi)容的整合，另一方面要善于分析學(xué)生、觀察生活，提取學(xué)生感興趣且有用的生活實(shí)際問題，使學(xué)有所用，為學(xué)生能力的個性化塑造和后續(xù)發(fā)展提供支撐。作者簡介：高淑印：教育碩士，教研員，中學(xué)高級教師，研究方向?yàn)橹行W(xué)信息技術(shù)教育教學(xué)研究（gaoshuyin@ ）。義務(wù)教育階段機(jī)器人模塊內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)解讀鄭立新，王振強(qiáng)摘要：由“中國教育技術(shù)協(xié)會信息技術(shù)教育專業(yè)委員會”主持研制的 《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》已經(jīng)發(fā)布。本課程標(biāo)準(zhǔn)小學(xué)部分的拓展模塊二為“機(jī)器人入門”，初中部分的拓展模塊二為“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”。本文將針對兩個模塊的機(jī)器人課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單介紹，并給出一些教學(xué)建議。關(guān)鍵詞：義務(wù)教育；機(jī)器人教育；課程標(biāo)準(zhǔn)；解讀隨著信息技術(shù)及教育事業(yè)的發(fā)展，特別是人工智能機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合，機(jī)器人不再局限于工業(yè)應(yīng)用和研究所內(nèi)，正逐漸進(jìn)人教育領(lǐng)域，并越來越顯露出在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面的優(yōu)勢。目前我國中小學(xué)機(jī)器人教育尚處于起步階段，形式多樣，課程歸屬不盡相同，常見的有課外興趣小組、綜合實(shí)踐活動、校本課程、地方課程等形式。本次發(fā)布的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》中包含了機(jī)器人模塊的內(nèi)容，力求規(guī)范及促進(jìn)我國小學(xué)及初中階段的機(jī)器人教學(xué)，推動義務(wù)教育階段機(jī)器人教育的發(fā)展。一、機(jī)器人模塊相關(guān)背景說明（一）機(jī)器人概念界定目前機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用還在發(fā)展中，很難給出一個放之四海皆準(zhǔn)的確切定義；再有機(jī)器人涉及到了人的概念，使之成為很難回答的哲學(xué)問題。本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的“機(jī)器人是具備一些與人或生物相似的智能能力的自動化機(jī)器”，只是一個簡單的界定性說明，從中可以看出，其中的“機(jī)器人”主要指的是人們通常所說的“智能機(jī)器人”。（二）機(jī)器人軟、硬件背景目前國內(nèi)各地、各校采用的教學(xué)機(jī)器人軟、硬件設(shè)備不盡相同。有的采用由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的教育機(jī)器人成品、套裝或散件，利用配套的控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行行控制；有的學(xué)校自購單片機(jī)及相關(guān)部件，甚至自制零件組裝機(jī)器人，軟件方面則自選控制平臺（例如Visual Basic 等），編制程序?qū)C(jī)器人進(jìn)行控制?？紤]到目前國內(nèi)大部分地區(qū)及學(xué)校的實(shí)際情況，本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)主要以前者為背景。需要說明的是，在這點(diǎn)上，各地、各校應(yīng)根據(jù)自己實(shí)際情況靈活把握，不必拘泥于本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)。二、機(jī)器人模塊內(nèi)容結(jié)構(gòu) 《 基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》中，小學(xué)部分的拓展模塊二為“機(jī)器人人門”，初中部分的拓展模塊二為“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”，均包括“結(jié)構(gòu)與功能”“設(shè)計(jì)與制作”兩部分內(nèi)容。小學(xué)和初中機(jī)器人模塊課程標(biāo)準(zhǔn)總體結(jié)構(gòu)類似。三、機(jī)器人模塊內(nèi)容解析（一）“結(jié)構(gòu)與功能”部分內(nèi)容解析“結(jié)構(gòu)與功能”部分主要包括機(jī)器人的初步認(rèn)識、基本結(jié)構(gòu)、硬件知識（如電子知識、動力源、電動機(jī)、傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)）、軟件知識（如指令、程序和算法，控制系統(tǒng)平臺）等內(nèi)容。本部分是機(jī)器人課程的基本內(nèi)容，也是后續(xù)課程的基礎(chǔ)。在小學(xué)階段，注重讓學(xué)生在觀察的基礎(chǔ)上獲得初步感性認(rèn)識，并通過將機(jī)器人與人類的結(jié)構(gòu)與功能相比較等方式，初步了解其工作原理，進(jìn)而通過實(shí)踐體驗(yàn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與功能，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在初中階段，要求學(xué)生在了解基本原理的前提下，能獨(dú)立地動手操作，進(jìn)行有目的的探索、實(shí)踐活動，進(jìn)一步加深對機(jī)器人結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生探索、學(xué)習(xí)的欲望。算法與程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容是機(jī)器人的“靈魂”，是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心，但因《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》中另有專門針對算法與程序設(shè)計(jì)內(nèi)容的模塊，所以在本模塊中這部分內(nèi)容沒有過多涉及。“結(jié)構(gòu)與功能”部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)如下頁表 1 所示。小學(xué)初中1． 通過觀看多媒體演示資料及教學(xué)機(jī)器人實(shí)物，了解機(jī)器人的基本功能和應(yīng)用領(lǐng)域 2． 通過觀察各種教學(xué)機(jī)器人的組成部件，了解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu) 3． 認(rèn)識機(jī)器人技術(shù)中涉及到的電路、電子元器件、單片機(jī)等電子部件，知道其功能 4． 了解動力源（如電池、外接電源等）和電動機(jī)的功能，并學(xué)會簡單使用 5． 了解常用傳感器（如紅外、聲音、光敏、指南針等）的基本功能，并能與其模擬的人類功能相比較6． 初步了解與機(jī)器人裝配相關(guān)的簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)（如杠桿、輪軸等）和連接方式，體驗(yàn)簡單機(jī)器人的組裝 7． 了解與機(jī)器人相關(guān)的指令、程序和算法的基本含義，能夠讀懂簡單機(jī)器人程序的流程圖 8． 能在機(jī)器人軟件平臺上通過使用圖形模塊設(shè)計(jì)簡單程序，并下載到機(jī)器人上執(zhí)行，感悟控制系統(tǒng)的功能和重要性1． 通過觀看機(jī)器人應(yīng)用的多媒體演示資料，觀摩不同類型的機(jī)器人，擴(kuò)展對機(jī)器人的概念、分類、應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r的認(rèn)識2． 通過裝配機(jī)器人，了解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和功能 3． 了解電路、電子元器件、單片機(jī)的相關(guān)概念或知識，能描述其簡單功能4． 能描述動力源（如電池、外接電源等）和電動機(jī)的作用，并掌握其使用方法5． 了解傳動裝置的作用及簡單工作原理，掌握其使用方法及適用場合6． 了解機(jī)器人裝配所需的簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作原理（如杠桿、輪軸等），并能夠簡單應(yīng)用 7． 熟悉常用傳感器（如紅外、聲音、光敏、指南針、碰撞、超聲等）及其性能，能通過分析簡單信息捕獲需求，選擇合適的傳感器捕獲信息 8． 掌握常見構(gòu)件的連接方式，能較熟練組裝機(jī)器人功能模塊 9． 通過讓機(jī)器人解決簡單的任務(wù)，熟悉算法、流程圖、程序等概念，能繪制簡單機(jī)器人程序的流程圖來表達(dá)算法10． 能在機(jī)器人附帶的軟件平臺上使用圖形模塊或程序代碼設(shè)計(jì)含有綜合結(jié)構(gòu)的程序，并下載到機(jī)器人上執(zhí)行，了解控制系統(tǒng)的工作原理及使用方法（二）“設(shè)計(jì)與制作”部分內(nèi)容解析“設(shè)計(jì)與制作”部分主要包括方案設(shè)計(jì)、硬件裝配、程序編制、調(diào)試、作品評價、實(shí)際應(yīng)用等內(nèi)容。本部分內(nèi)容注重培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識綜合運(yùn)用的能力，解決實(shí)際問題的能力，是在前面所學(xué)課程基礎(chǔ)上的升華。在小學(xué)階段，強(qiáng)調(diào)通過模仿、與他人合作等形式，初步體驗(yàn)設(shè)計(jì)與制作的過程，感受機(jī)器人的強(qiáng)大功能，享受學(xué)習(xí)機(jī)器人的樂趣。在初中階段，要求能夠結(jié)合簡單的實(shí)際問題，設(shè)計(jì)解決方案，并通過硬件裝配、程序編制、調(diào)試，完成相應(yīng)機(jī)器人作品，同時培養(yǎng)初步的分析、評價機(jī)器作品能力。表 2“設(shè)計(jì)與制作”部分內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)小學(xué)初中1． 能夠通過模仿，設(shè)計(jì)解決簡單任務(wù)的機(jī)器人方案，體驗(yàn)機(jī)器人應(yīng)用的廣泛性2． 能夠根據(jù)方案設(shè)計(jì)，選擇合適的機(jī)器人組件，與他人合作完成簡單機(jī)器人的裝配及程序的編制3． 初步了解機(jī)器人程序、硬件部件的測試與調(diào)整的作用，能進(jìn)行簡單的調(diào)試 4． 通過機(jī)器人學(xué)習(xí)實(shí)踐，能體驗(yàn)和評價各類機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)及其與實(shí)際生活的關(guān)系1． 能夠設(shè)計(jì)實(shí)際問的解決題，分析任務(wù)需求，設(shè)計(jì)富有創(chuàng)意的解決方案，體驗(yàn)機(jī)器人應(yīng)用方式的多樣性和社會應(yīng)用價值2． 能夠根據(jù)方案設(shè)計(jì)，完成簡單機(jī)器人硬件的選擇、裝配及程序的編制3． 能理解機(jī)器人程序、硬件部件的測試與調(diào)整的作用及簡單原理，能通過分析故障發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行簡單的調(diào)試4． 了解硬件部件的維護(hù)與保養(yǎng)的基本知識，養(yǎng)成正確使用機(jī)器人的習(xí)慣 5． 能夠從合理性和應(yīng)用價值等方面，對機(jī)器人作品通過分析、評價，能夠提出改進(jìn)方案或設(shè)想 6． 能從日常生活中發(fā)現(xiàn)可以借助機(jī)器人技術(shù)解決的簡單問題，能客觀評價機(jī)器人的社會價值及其與人類的關(guān)系四、機(jī)器人模塊內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)（一）理論與實(shí)踐并重機(jī)器人是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，本模塊內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中，無論是“結(jié)構(gòu)與功能”，還是“設(shè)計(jì)與制作”,都強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生親身經(jīng)歷，自己動腦、動手實(shí)踐，獲取寶貴的直接經(jīng)驗(yàn)。在“設(shè)計(jì)與制作”部分，突出了綜合設(shè)計(jì)思想，力求培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。同時，本模塊內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)也注重機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和工作過程等原理性知識，盡量讓學(xué)生對機(jī)器人有一個科學(xué)、系統(tǒng)、全面認(rèn)識，消除以往教學(xué)中把機(jī)器人局限在一種或幾種固有模式的狀況，力求讓學(xué)生體會到在理論基礎(chǔ)之上的實(shí)踐才更明確、更有意義。（二）符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)力求體現(xiàn)基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、應(yīng)用性等的統(tǒng)一，包括了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人課程應(yīng)知應(yīng)會的基本知識和技能，內(nèi)容順序由簡單到復(fù)雜、由具體到抽象、由局部到綜合，符合中小學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，也可作為大致的教學(xué)順序。五、任課教師需要關(guān)注的背景知識人們常說“老師要想給學(xué)生一杯水，自己必須先有一桶水”，機(jī)器人任課教師應(yīng)該在熟練掌握本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，向深度挖掘、廣度拓展，才能更好地指導(dǎo)學(xué)生，真正滿足教學(xué)需要。教師應(yīng)掌握制作機(jī)器人部件、組裝機(jī)器人的常用原料、工具的使用方法；了解目前市場上常見教育機(jī)器人產(chǎn)品的特點(diǎn)；了解機(jī)器人在社會生活中的實(shí)際應(yīng)用，并與對應(yīng)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)聯(lián)；了解《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中“簡易機(jī)器人制作”內(nèi)容；了解與機(jī)器人相關(guān)的學(xué)科知識，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、工程學(xué)、自動化技術(shù)、人工智能等相關(guān)內(nèi)容。六、教學(xué)建議（一）教學(xué)內(nèi)容的選擇本模塊課程標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的內(nèi)容比較多，教學(xué)過程中不要過分強(qiáng)調(diào)知識的深度，應(yīng)注意知識廣度的拓展。不僅要關(guān)注成品機(jī)器人，還應(yīng)該關(guān)注單片機(jī)、各種傳感器、電動機(jī)、動力源、機(jī)械部件及算法與程序設(shè)計(jì)、控制平臺等軟硬件技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)器人是一門涉及多領(lǐng)域、多學(xué)科的綜合性技術(shù)，有些內(nèi)容與目前中小學(xué)開設(shè)的科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、勞動技術(shù)等課程，以及信息技術(shù)課程中算法與程序設(shè)計(jì)、人工智能等相關(guān)內(nèi)容有著密切的聯(lián)系。在教學(xué)內(nèi)容選擇上應(yīng)注意與其他領(lǐng)域和學(xué)科的整合，與已經(jīng)學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容互相促進(jìn)，為將來要學(xué)習(xí)的相關(guān)課程貯備寶貴的知識和直接經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生開闊眼界、增長知識、培養(yǎng)科學(xué)觀念。影響機(jī)器人任務(wù)完成情況的因素很多，除編制的程序外，機(jī)器人硬件搭建情況、外部環(huán)境（如光線、聲音，場的地顏色、平整度和摩擦系數(shù)大?。┑榷加锌赡軐?dǎo)致任務(wù)完成不理想甚至失敗，所以調(diào)試機(jī)器人的方法應(yīng)作為教學(xué)內(nèi)容的一部分。在教學(xué)過程中要鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)，不斷觀察思考，細(xì)心調(diào)試，努力解決問題。（二）學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)興趣是最好的老師，也是學(xué)生學(xué)好本門課程的重要前提，而學(xué)習(xí)興趣是創(chuàng)新精神的基礎(chǔ)，創(chuàng)新是人類發(fā)展的源泉。教師應(yīng)通過各種方法及途徑提高學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。課程之初，教師可以通過講解及資料展示，向?qū)W生介紹機(jī)器人的發(fā)展歷史及應(yīng)用情況，并暢想未來機(jī)器人可能給人類帶來的便利，讓學(xué)生感受機(jī)器人的趣味性及重要性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望；教學(xué)過程中要注意教學(xué)內(nèi)容梯度的把握，由一些相對簡單的活動人手，逐步深人；教學(xué)時可以通過形象的比喻，如將機(jī)器人硬件比喻為人的身體，將各類用于信息采集的傳感器比作人的眼、耳、鼻、皮膚，將控制系統(tǒng)比作人的大腦等，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；要關(guān)注全體學(xué)生，可采用分層教學(xué)方法，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，設(shè)計(jì)不同形式、難度的任務(wù)，讓每個學(xué)生都有興趣參與其中，使不同程度的學(xué)生都能有所提高；要為學(xué)生搭建展示的平臺，包括創(chuàng)意、操作方法、軟硬件作品等，使學(xué)生在獲得成功喜悅的同時，不斷感受學(xué)習(xí)機(jī)器人的魅力和樂趣。教學(xué)過程中，可以通過一些與學(xué)生日常學(xué)習(xí)和生活聯(lián)系密切、學(xué)生感興趣的問題，以及一些開放性的任務(wù)，給學(xué)生無限的發(fā)揮空間；通過不斷提出新問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲和探究欲望；要盡可能給學(xué)生創(chuàng)造一個相對寬松的氛圍，讓學(xué)生自主思考、實(shí)踐、探索；應(yīng)多一些引導(dǎo)、鼓勵和期許，讓學(xué)生展開豐富