小学智能机器人校本课程.doc

附件2：常州市教育科学“十二五”规划课题申报评审书课 题 类 别 学 科 分 类 特色校本课程 课 题 名 称 小学智能机器人校本课程的开发与实施的实践研究课 题 负 责 人 沈莲 负责人所在单位 常州市花园小学 填 表 日 期 2011年3月 拟 结 题 时 间 2014年3月 常州市教育科学规划领导小组办公室制2011年1月制一、课题研究人员基本情况主持人姓名沈莲性别女民族汉族出生年月1978年 11 月行政职务专业技术职称小学高级教师研究专长信息技术、机器人最后学历大专最后学位工作单位常州市花园小学联系电讯地址常州市花园新村3号邮政编码213016电子信箱S课题组核心成员基本情况（限填10人，含主持人）姓名专业技术职称工作单位研究专长在课题组中的分工情况沈 莲小学高级教师常州市花园小学机器人课程主管校本课程开发与社团辅导吴 碟小学一级教师常州市花园小学信息技术信息技术学科的实践研究蒋燕媛小学一级教师常州市花园小学机器人课程机器人课程的实践研究徐兴盛小学高级教师常州市花园小学机器人社团机器人社团训练及后勤保障沈伟琴中学高级教师常州市花园小学教科研、科技课题研究管理课题主持人曾担任过哪些教育科研项目研究，完成情况如何课题级别课题名称批准时间在课题中的分工完成情况市级重点小学学科教学中组织学生探究性学习的实践研究2003年6月参与研究2006年4月结题省级立项小学探究性学习中教师角色的研究2006年6月参与研究2010年5月结题发表或出版的主要论文或著作论文或著作名称出版部门或发表报刊日期告别“浮华”，走向“真实”课程与教学20074把课堂还给学生江苏科技报今日教育2007.9与智能机器人同行素质教育论坛20106智能机器人走进小学课堂的实践探索江苏科技报教育周刊201012二、课题设计论证1、选题：本课题研究现状述评、选题的意义和研究价值 科技推动教育，知识改变命运。信息技术的发展日新月异，如果说上个世纪的八十年代是个人计算机的时代，九十年代是互联网飞速发展的时代，那么本世纪的第一个十年，是智能机器人飞速发展的时代。随着智能机器人技术的发展，智能机器人的教育走入中小学学生课堂即将成为可能和必然趋势。这项活动对学生综合素质的培养有很大帮助，首先它提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式，而且内容本身也具有较强的趣味性、实践性、探索性和综合性，易于吸引学生积极参与，并有利于提高同学的创新能力、实践能力、综合能力、协作能力和科学素养。同时，也是学校开展科技教育的最有效途径之一。研究现状：国外一些发达国家非常看好智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响，他们在中小学教育中都不同程度地对学生进行智能机器人知识的教育。例如，介绍机器人的由来，要求学生搜集各种机器人的图片、小说或录像等资料。让学生分组讨论有关机器人的功用和局限性及可能对人类产生的影响等问题。这些内容主要穿插在科学概论、社会研究和计算机概论等课程教学中进行。在国内，智能机器人技术向教育领域的渗透已有呈加速度发展的趋势，智能机器人事业和教育事业同时面临跨越式发展的极好机遇。如果说上世纪末我国“ 863”高科技发展计划把“普及机器人文化”作为我国发展机器人事业的一项战略措施，那么到了新世纪，普及机器人文化也将越来越成为促进教育创新的一个战略性手段。教育部在2003年中小学电脑制作活动特意添加了“机器人灭火”比赛项目和“机器人足球”比赛项目。现在我市的许多学校也都开展了机器人的活动，但是这些学校智能机器人活动都以校内科技活动小组或者竞赛小组的方式出现，并没有真正进入课堂教学。我校根据实践经验、师资水平和学生发展需求等因素开设了智能机器人校本课程，决定开展把智能机器人课程引入课堂的实践研究。2.本课题的研究目标总目标：以校本课程建设推进学校课程体系建设，以学校课程体系建设拓展学生发展的空间，凸显学校办学特色。学生发展目标：以机器人教育为载体来提高学生的科学素养。采用实践研究的方法，在“机器人”教育中通过动手实践活动，给学生创设合作学习的机会，让学生学会观察和思考，学会质疑和探究，形成良好的学习品质。提高学生个体与群体间的交往能力，通过合理分组，正确引导、精心设计，激发学生内在的自我意识、合作意识；让学生通过团队活动，不仅提高自身的科学素养，还能在尊重他人中懂得自尊，在合作交往中懂得自信，在学习机器人技术的过程中享受到团队合作的乐趣。教师发展目标：学会学习、学会反思、学会创新，成为实践的研究者，促进教师专业化成长。3.本课题的研究内容(1) 校本机器人课程的开发与实施研究机器人教育具有积极的教育价值，它的创新性、实践性能有效地促进学生的创新精神、创新意识及综合能力的培养。机器人教育的独特性和前瞻性得到学校和家长的青睐，也吸引着学生的兴趣。目前，机器人并没有作为独立的课程纳入小学日常教育教学中，绝大多数是以课外兴趣小组形式开展活动，我校在20042007三年主动发展规划中将大力开展科技特色教育，而机器人教育是其中一部分，做好机器人的普及和竞赛项目还远远不够，应该用科学的方法去研究机器人教育的意义，用一个全新的教学工具为载体，研究机器人教育与创新教育的整合，切实提高学生的创新精神和科学素养。教育部基础教育课程改革纲要（教基【2001】17号）中指出：“改变课程管理过于集中的状况，实行国家、地方、学校三级课程管理，增强课程对地方、学校及学生的适应性。”基于此，我校决定开发智能机器人校本课程，给学校的特色发展、教师的专业发展、学生的个性发展提供一个新的舞台。目前，以沈莲为组长的校本课程开发小组成立后，组织成员进行校本课程开发的理论学习，着手制订课程纲要，组织教师编写智能机器人校本教材，制订计划并且安排教师上课，实施课程计划。在实施的过程中进行修改调整，在课题结题前完成系列教材。并且将组织研究成员深入校本课程实施课堂，进行开课、听课、评课工作，及时总结反思。同时在全区乃至全市做好校本课程实施的经验或成果的推广和应用。(2) 机器人社团建设的研究学生社团是学校实施素质教育的重要途径和有效方式，我校按照“教育要面向现代化，面向世界，面向未来”的要求，在基础教育课程改革的背景下，将机器人科普活动引入学生社团建设，发掘机器人的教育功能和教育价值，培养学生创新能力、丰富校园文化、发展学校特色。在活动场所方面，学校专门开辟了智能机器人实验室，它既是校本课程的实施场所，又是机器人学生社团的活动基地。通过机器人学生社团开展充满趣味性和挑战性的科普活动可以培养学生多方面的智能。在社团活动中，从策划、设计到制作、测试、参赛等一系列过程，学生不仅可以学到相关的智能机器人知识，培养动手实践能力、综合创新能力，还可以获得更多的体会和感受，如：与他人合作交流、感受成功等等，这些教育效果都是机器人学生社团活动的优势之所在。总之，机器人学生社团活动有利于学生自身创造潜能的生成，促进学生素质的全面发展、和谐发展、创新发展。(3) 机器人普及与竞赛教育的研究 中国科学技术协会自2001年开始，每年举办一届全国青少年机器人竞赛,教育部、中央电化教育馆在2003年也把机器人项目列为全国中小学电脑制作活动竞赛项目。国际上各种机器人竞赛的规模在不断扩大，比赛项目也越来越多，其影响力也在逐步提高，有些机器人竞赛已发展成为一项促进科技进步、普及机器人科技教育的全球性赛事。目前国际上针对青少年的比赛有“世界机器人奥林匹克竞赛 (WRO)”、“国际青少年机器人世界杯比赛（RoboCup Junior, RCJ）、FLL( First Lego League)机器人世界锦标赛”和“ VEX机器人世界锦标赛”等，我校也积极参与各级各类机器人竞赛活动，成绩优秀。如何让学生熟悉各种机器人竞赛活动的竞赛规则、竞赛流程和竞赛参与者的需求，在参赛时积累了一定的经验，提高竞赛的成绩也是一个值得研究的课题。(4) 提高学生科学素养的研究学校开展机器人教育，有助于让学生们接触到现代高新技术的发展前沿，培养学生的动手实践能力、创新思维能力、空间想象能力、科学探究能力和综合应用能力。4、本课题的主要观点和创新之处本课题通过探索新的教学理念，采用创新教学工具，培养和激发学生的创新精神，提高学生的科学素养。本课题创新之处：(1)校本课程的开发研究与客体相结合，使开发过程更加科学，开发结果更加符合教育教学规律。(2)机器人普及与社团、竞赛教育与课题研究相结合,将一种科技教育实践活动上升到理论研究。(3)利用每年一届的科技节，给学生提供展示创新能力的平台，对学生创新能力进行评价。该课题的成功开展将进一步推动我校机器人教育的发展，也为全区甚至全市推广机器人教育积累宝贵的经验和可供参考的课程。5、本课题的研究方法主要采用比较研究法、行动研究法、个案研究法。(1)比较研究法：选取三、四、五年级同学，进行跟踪研究，研究经过机器人教育的学生和未经过机器人教育的学生之间变化。(2)行动研究法：在机器人教育实践过程中进行反思。(3)个案研究法：在研究教学策略和评价的过程中采用个案研究法。调查研究法：拟定计划、准备材料、网上调查、收集数据，整理材料，写出调查报告。行动研究法：积极探讨科技特色项目建设的途径与做法，不断反思修正课题实施方案。个案分析法：根据学生、教师的实践情况确立个案研究对象（学生个案，教师个案），在实践中长期跟踪观察，定期调查访问，搜集实验资料，综合统计评价，形成个案研究体系，为课题提供丰富的第一手资料。6、本课题的研究思路和实施步骤研究思路:理论学习领先，让研究有更多的理论支撑。同时汲取前人优秀的研究成果，借鉴同行的研究经验，从而准确定位自己的研究方向和研究方法。研究目标清晰，问题解决切入，以校本课程开发实施为主体，以社团训练与竞赛活动为辅助。实施步骤：（1）准备阶段：2011年1月2011年4月，完成参考文献资料收集，拟定课题方案、申报工作，建立课题研究网站。2、实施阶段：2011年5月2013年12月，组织定期开展课题组公开研讨活动、理论学习及沙龙研讨；组织阶段分析、阶段小结、中期评估活动；适时积累研究文献资料；组织阶段研究论文撰写；组织完成三五年级机器人校本课程开发与实施。3、总结阶段：2014年1月2014年3月，组织研究进程分析，研究成效分析，后期研究专题研讨；组织研究文献资料（包括声像资料）交流、整合；完成机器人科技校本课程教材集；组织论文撰写，研究报告撰写，组织结题鉴定活动。7、本课题研究基础：已有相关成果，主要参考文献（限填10项）。搜集的主要参考文献有校本课程的理念与实施、校本课程开发、国家中长期教育改革和发展规划纲要、教育部基础教育课程改革纲要、中学智能机器人教育的校本课程建设研究 张振堂 、robotlab2.9 编程指南、NXT2.0机器人编程手册三、完成课题的可行性分析一、负责人和主要成员曾完成哪些研究课题；研究成果的实践价值；完成本课题的研究能力和时间保证；资料设备；科研手段等。1.主持人参与过“十五”市级重点课题小学学科教学中组织学生探究性学习的实践研究、 “十一五”省级立项课题小学探究性学习中教师角色的研究，有着较强的科研意识和科研能力。2.课题组成员专业素养高，研究能力与实践能力较强，参与了 “十五”市级重点课题小学学科教学中组织学生探究性学习的实践研究和 “十一五” 省级立项课题小学探究性学习中教师角色的研究，积累了较为丰富的研究经验。3.在人员、经费方面，学校为机器人学生社团确定了专职和兼职指导教师4人，花费较多资金配置了三种型号的20多台机器人和必要的工具、器材，为机器人学生社团活动奠定了坚实的物资基础，且每年保证有5万元的器材经费与5万元的培训及参赛经费。4.在制度管理方面，机器人学生社团现有成员26人，并且每个新学年开始都要面向三年级学生吸收一批新成员；每周一、三、五下午正常活动，始终保持活动的常态化；管理制度健全、活动计划齐全。5.在活动场所方面，学校专门成立了智能机器人实验室，它既是校本课程的实施场所，又是机器人学生社团的活动基地。为保证各个年级和不同层次的学生同时开展教学活动，学校每年均有对机器人教学的专项投入。为了满足不同层次的需求，学校利用自身有限的空间先后建立了近70平米的机器人工作室及训练室，2009年专门新建成一个100平米的机器人教学实验室。同时，每年至少投入8万元用于购买实验器材，而外出培训、参赛的资金投入也不少于5万元。为校本课程的实施提高基本的硬件保障。学校对校本机器人的专项资金的投入也在逐年增加中，随着LEGO教学器材数量的增加，教学场地的扩建，领导的高度重视，大家在硬件设施完善的基础上不断的摸索与建立一套完整规范的机器人实验室制度，让软件建设也在积极地跟进中。在机器人学生社团的活动实效方面，每年主办一次面对三年级学生的机器人科普讲座；利用校园电视经常发布机器人学生社团活动的最新动态，定期更换科普宣传橱窗的内容；每年都要多次参加各级机器人竞赛活动，并获得优异成绩：连续三年在江苏省机器人大赛中获团体一等奖，共有七十余人在各级机器人大赛中获奖，共获国际一等奖一个，全国一等奖2个，省级一等奖15个，二等奖56个，市级一等奖13个.学校先后被评为江苏省青少年科技教育先进学校、江苏省青少年科学教育特色学校，“沈莲机器人工作室”获得常州市“红旗班组”称号、区五星级学生社团。四、研究计划1、主要研究阶段及阶段性研究目标主要研究阶段完成时间课题组成员分工阶段成果形式、数量准备阶段2011年1月2011年4月完成参考文献资料收集，拟定课题方案、申报工作，建立研究子课题组课题申报书1份课题研究网站1个实施阶段：2011年5月2013年12月组织子课题组每周定期开展