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中小学机器人课程指导纲要（征求意见稿）
中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会 项目组
随着科学技术的发展，特别是人工智能与机器人的结合，机器人不再局限于工业应用和研究所内，它已经进入教育领域。国内外教育专家指出，利用机器人来开展实践学习，不仅有利于学生理解科学、工程学和技术等领域的抽象概念，更有利于培养学生的创新能力、综合设计能力和动手实践能力。机器人教育在基础教育越来越受到人们的关注。
我国自2001年举办首届全国青少年机器人竞赛以来，在竞赛的带动与促进下，全国各地展开了校本课程、课外科技小组、选修课等丰富多彩的机器人教育活动。近年来，由于对机器人教育认识上的不足，机器人竞赛活动目标不明确等原因，我国机器人教育的发展受到一定程度的制约。
在课程改革的背景下，从全国基础教育发展现状出发，构建科学、合理、切实可行的中小学机器人课程体系，规范机器人教育，对我国今后机器人教育的蓬勃发展起着非常重要的作用，势在必行。
第一部分 课程性质与理念
一、 课称性质
机器人是一门涉及机械学、电子学、工程学、自动控制、计算机、人工智能等方面的综合性学科，以培养学生的科学素养和技术素养为宗旨，以综合规划、设计制作、调试应用为主要学习特征的实践性课程。在拓宽学生的知识面，促进学生全面而富有个性的发展上起着不可替代的作用。
1．科学性
机器人是一门交叉性很强的综合学科。涉及到许多基础学科，包括数学、运动学学、动力学、仿生学、计算机、控制理论、人工智能等，以多种学科理论为基础。
2．实践性
机器人又是一门实践性很强的学科，涉及到多方面的技术，如机器人结构设计与制作、操作与执行、驱动与控制、检测与感知、智能与程序设计等，均需要通过实践来实现。
3．综合性
机器人课程具有高度的综合性。强调学生广泛地接触和收集各方面的资料（自然、人文、艺术等），综合多学科知识，通过动脑、动手设计作品或产品，扩大知识面，提高综合设计能力。
4．创造性
机器人课程基于学科理论，通过规划、设计、制作和评价，通过技术思想和方面的应用及实际问题的解决，为学生发挥创造力提供了广阔舞台，是培养学生创新精神和实践能力的有效途径。
二、 课程的基本理念
1． 立足科学与技术素养的培养，着眼学生的终身发展
科学和技术素养是当今社会每个公民必备的基本素养。机器人课程在培养学生的科学与技术素养方面有其独特的优势，作为一门基础课程，要面向全体学生
2． 倡导积极主动、勇于探索的学习方式
机器人课程要为学生营造动手动脑、进行设计活动的环境，提供必要的设备和工具，倡导学生积极主动、勇于探索的学习精神，组织学生进行探索式学习，让学生充分动手实践，积极合作，主动探究。
3． 注重拓展学生的知识面，提高学生的综合设计能力
由于机器人的设计涉及光电一体化、自动控制、人工智能等多方面问题，既有硬件设计也有软件设计，所以机器人课程应注意学生知识广度的学习，让学生了解和掌握大量知识，充分拓展学生的知识面。同时要提倡设计过程的规范化，提高学生的综合设计能力。这是机器人课程的基本目标之一。
4． 注重学生创造潜能的开发，加强学生实践能力的培养
在机器人教学活动中，要鼓励学生想象、怀疑和批判，营造民主、活跃、进取的学习氛围；充分利用机器人课程内容，培养学生的学习兴趣，激发学生的创造欲望；通过设计、制作、试验等活动，培养学生的科学探究能力和敢于创新、善于创造精神和勇气，使学生的创造潜能得到良好引导和有效开发，进一步发展学生的实践能力。
5． 立足科学、技术、社会视野，加强人文素养的教育
当代社会，技术与科学、社会的关系越来越密切。机器人课程要通过具体的技术实践使学生理解技术与科学的联系与区别，以及两者对社会发展、人类生活所具有的同等意义上的重要作用，从而深化学生的认识，开拓学生的理解。同时要注意将技术所蕴含的丰富人文因素，自然地融入到教学活动中，提升学生的人文素养。
第二部分 课程目标
中小学机器人教育的总目标是：提高学生的科学和技术素养，促进学生全面而富有个性的发展，引导学生在实际中发现问题，综合设计解决问题的方案及方法，培养学生的问题意识和设计思想，发展学生的创造能力、综合设计能力和良好的思维品质，形成科学态度，培养创新精神、实践能力和社会责任感。
以下是各学段的分目标。
一． 小学阶段
小学阶段机器人课程目标：学生通过设计组装简单机器人，体验什么是机器人，学习相关基本知识。对机器人形成初步直观印象；初步掌握简易机器人组装原理和技能，结合实际，理解机器人科学技术与应用的重要性，形成健康应用机器人的习惯，积极尝试应用机器人解决实际问题。具体目标如下：
1．知道机器人的历史、发展，分类和应用，了解机器人对人类社会的价值。
2．了解机器人的结构组成、基本原理和相关知识。
3．能够完成几种简单机器人的设计与组装；流程图的简单编程；综合测试有调整。
4．经历简单的设计过程，初步体验设计的思想。
5．感受机器人对人类社会的重要性，产生并保持学习机器人的兴趣。
6．树立正确应用机器人的意识，初步养成规范使用机器人的习惯。
二． 初中阶段
初中阶段机器人课程的目标：在小学的基础上，学生通过进行生活与学习中实用机器人的创意设计，学习有关机器人的基本原理及相关知识，加深对机器人的理解；初步掌握规划设计机器人的基本原理、基本方法和基本技能；结合实际理论理解机器人科学技术与应用的重要性；形成健康应用机器人的习惯，积极尝试应用机器人解决实际问题。具体目标如下：
1．了解机器人的历史、发展，分类和应用，理解机器人对人类社会的价值。
2．初步掌握机器人的结构组成、基本原理及相关软硬件知识。
3．能够完成创意机器人的规划设计与组装；部分部件的制作；高级语言的简单编程，综合测试与调整。
4．经历提出问题、规划设计、实施与调试等过程，体验综合设计的方法与思想。
5．认识机器人对人类的重要性，增强学习机器人技术的兴趣。
6．增强正确应用机器人的意识，能够规范地使用机器人。
三． 高中阶段
高中阶段机器人课程目标：在初中的基础上，学生通过对机器人的综合设计及算法编程，学习有关机器人原理及相关知识，掌握机器人的软硬件原理、设计方法、基本算法和基本技能；结合实际，理解机器人科学技术与应用的重要性；相成健康应用机器人的习惯，积极尝试应用机器人解决实际问题。具体目标如下：
1．了解机器人的历史、发展，分类和应用，深刻理解机器人对人类社会的价值。
2．掌握机器人的基本构成、基本原理及相关软硬件知识。
3．能够完成机器人的规划设计，制作与组装，设计算法编写程序，程序编辑与调试，系统的运行与检测等综合设计环节。
4．通过完整地经历提出问题、规划设计、制作与实施、调试与反馈等规范化设计过程，初步掌握综合设计的方法与技术。
5．认识机器人对人类的重要性，增强学习机器人技术的兴趣。
6．增强正确应用机器人的意识，巩固规范地使用机器人的习惯。
第三部分 课程内容
小学阶段
初中阶段
高中阶段
第四部分 课程实施
一、 教学建议
（一）要加强基本原理的学习
任何学习不仅要知其然，还要知其所以然。尽管机器人的学习强调学生的动手实践和综合设计能力，但是，在教学过程中，教师首先要让学生从原理上了解机器人的基本结构和基本工作过程，让学生对机器人有一个科学、系统、完整的认识，消除以往教学中把机器人局限在一种或几种固有模式的状况，让学生对机器人展开丰富的想象力，激发学生的创造力。
（二）要注意学生知识广度的学习
虽然通过一门课程来扩充学生的知识面效果有限，但是由于机器人的设计涉及到光机电
（三）突出学生综合设计能力和动手实践能力的培养
（四）从学生兴趣入手，让学生亲历探究过程，激发创造欲
（五）选择合适教学模式
（六）重视实验操作和项目研究的教学
二、 评价建议
（一）评价原则
（二）评价内容
（三）评价方法
三、 教材开发与编写建议
（一）把握课程目标
（二）丰富课程内容
（三）精选实践平台
第五部分 课程管理与资源建设建议
一、 小学阶段
二、 初中阶段
三、 高中阶段
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