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《中国教育改革和发展纲要》指出：“中小学要由‘应试教育’转向全面提高民族素质的轨道，面向全体学生，全面提高学生的思想道德、科学、劳动技能和身体心理素质，促进学生生动活泼地发展，办出各自的特色。”全面贯彻党的教育方针，全面实施素质教育，全面提高素质教育质量，是当今新课程改革实验中重要的研究课题之一。

根据乌鲁木齐市教育局对学校科技教育发展的总体要求思路，努力学习贯彻科教兴国、建设创新型国家战略举措和国家新一轮基础教育课程改革精神，围绕我校“践诚修德、启智育才”的办学思想，按照国务院《全民科学素质行动计划纲要》、《乌鲁木齐市中长期教育改革和发展规划纲要》和《乌鲁木齐市教育事业“十四五”规划》以及《乌鲁木齐市第六十八中学“十四五”发展规划》的要求，秉承我校“让教学更添智慧、让教育更富创造”的教育理念，我校《“十四五”发展规划》中明确指出：今后五年内，学校将根据“加强基础，促进发展，激励创新，重视实践”的要求，进一步完善学校课程结构的基本框架，使之成为体现现代教育、面向学生发展、具有本校特色的课程体系，特此本人围绕学校“双减及课后托管政策下人工智能VEX机器人校本课程”做了探索与实践，取得了一定的积累和收获。

一、课题开展依托于中国青少年机器人竞赛

中国青少年机器人竞赛于2007年引进了VEX机器人工程挑战赛，比赛规则与VEX世界锦标赛规则有所不同。参赛队伍训练时应该特别注意规则的区别。中国青少年机器人竞赛中的VEX机器人工程挑战赛分小学、初中、高中三个组别进行比赛。从2011年比赛开始，每个组别比赛开始前，抽签确定自动比赛时段的时长。参赛者根据比赛规则来设计机器人结构、编写机器人操作程序、进行项目解读及管理。并以竞赛形式来培养学生的创新能力和综合实践能力。参赛队必须在比赛现场编制或修改程序，这将使比赛更具有挑战性，也考核了学生的编程和应变能力。

二、双减政策下，我校课后服务科技类社团课程开设的模式

乌鲁木齐市68中学对科技课程应实现校本化设置，保证全面贯彻和执行国家的课程计划，在此基础上，根据学校的学生实际和资源优势，整合科学技术课程、综合实践活动及校本课程，进行少年宫社团课校本化设计，使之成为学校文化的有机体。为此对课程体系的设置提出以下构想：必修+选修+特长。

1、必修课程：初一、二每周开设少年宫科技类社团课及机器人校本课程各一节;高一开设技术必修课程《技术与设计1》《技术与设计2》;高二开设好选修课程和研究性学习课程;选修课程：开设活动类选修课——校本课程（社团课）。

2、科技特色课程：利用寒暑假开办科技夏令营，丰富学生的假期生活，提升学生的科技特长，展示学生的科技成绩。开展各种层次、各种形式的科技活动，做到定人、定时、定点、定项目进行辅导，选拔组织优秀学生参加各级各类的竞赛活动。

3、VEX机器人竞赛活动设计与实施

基于任务驱动的竞赛模式将VEX机器人作为技术和团队协作工具与学生的创新教育相结合。在这种模式下的竞赛教学，不是按照传统教学模式中，教师按部就班对书本上的知识进行讲授，而是以任务为中心，寻求解答为驱动力，从而来激发学生主动学习。注重实践体验，实施创新教育，我校科学技术课程立足于实践，以学生的亲手操作、亲历情境、亲身体验为基础，强调学生的全员参与和全程参与，进而获得情感态度、价值观以及技术能力的发展。它又是一门注重创造的课程，是培养学生的创新精神和实践能力的重要载体和有效途径。在其教学过程中，应充分看到科技课程的特殊性和价值定位，采用有别于一般课程的教学方式，把课堂移到实验室、模具室、操场等活动室，采取边教学边操作、边演示边实验、边巡视边辅导的师徒式、活动式、导师式的教学方式，组织学生开展形式多样的活动，在“做中学”在“学中做”。采用“聚餐式”交流、无组织辩论等师生、生生之间的自由对话交流，不断触发学生的创新灵感，保证学生学习和创作活动的良性持续。

4、双减政策下，结合STEM教育的VEX机器人教学实施

4.1学情分析

本研充探讨的是通过实证研究，检验所提出的STEM背景下的VEX机器人教学设计是否可行，是否能够培养学生创新能力，为STEM背景下的机器人教学实践研究带来实证支持。因此选择的是VEX机器人社团，该社团一共有24名学生，在此之前这24名学生是没有参与过VEX机器人的相关竞赛的，对此对该社团的学生进行前测和后测，来为此说明通过该阶段的学习，学生是否对培养学生的创新能力有所帮助。

4.2教学内容

本研究是在乌鲁木齐市第六十八中学VEX机器人社团中进行的，研究过程中使用的教材是《VEX机器人编程软件入门》，该教材已经在高中作为校本课程的教材进行使用。

VEXEDR项目是由三个大的板块组成，分别是机器人结构的搭建、机器人的编程和操控。

在VEXEDR这个项目中非常好的一点就是谁都不知道每一年的项目哪一种结构是最优的，因此是需要进行实践，才能知道哪一种结构是最优的。每一种结构的选择，例如“弓”形升降结构、“X”形升降结构是需要数学、物理的知识做支撑的。但是本研究的研究对象是初一的学生，他们对于机械结构是未知的概念，对于一个初学者而言是无法让他们自己去设计机械结构，而且让学生自己去设计机械结构是非常耗时耗力的，因此根据我校高中部的同学参加VEXEDR所获得的经验，最终确定机器人的机械结构为“弓”形结构，这需要老师提供机器人的搭建图，来引导学生去搭建属于自己小组的机器人。在搭建中有任何问题，通过老师的帮助，最终能够解决问题也是一个成长的过程。

对于中学生而言，他们是很有必要接触编程这个概念的，通过编程的学习可以培养学生的计算思维的能力，并且和数学知识是分不开的，该年龄段的学生的数学逻辑已达到一定的认知水平，这也为简单机器人程序设计的学习成为可能，同时也能够进一步来培养学生的逻辑思维能力。

在VEX机器人竞赛中是包含手动模式在里面的，也就是说需要操控手来控制机器人的运动，以便来获取更多的分数。在这个项目里每个小组是需要两名小组成员充当操控手的，这个部分并不是每个学生都是适合的，这需要看每个学生的兴趣和爱好的，如果之前喜欢玩遥控飞机等游戏，对他而言操控手一定是个不错的选择。

4.3 VEX机器人抬升的搭建和编程

（1）情境导入

教师先来对上一次活动的拓展内容进行提问，来询问在课下学生都了解了哪些机械结构，这些结构分别都有什么特点。思考针对这个赛季适合什么样的机械结构等问题。之后来总结说明本赛季能够用到哪些机械结构。

设计意图：通过提问的方式来解决上节课遗留的机械结构的问题，给学生足够想象的空间，并且能够和生活紧密的结合在一起，并不是为了比赛而比赛，而是通过比赛来提高自己各个方面的能力。接着结合本赛季规则引导学生思考应该釆用什么样的机械结构，最终确定为弓形结构。

（2）观察与反思

1、教师展示

教师展示已经搭建好的机器人实物，通过机器人来引出将要搭建的弓形结构。弓形结构如图4-9所示;

设计意图：由于抬升的搭建是相对困难的，因此教师提供已经搭建好的机器人实物来进行讲解，一方面能够让学生更清楚的看到这个机械结构，并且消除搭建的恐惧，另一方面能够让学生思考如果不按这个铝件的长度来搭建会出现什么问题，这种开放性的问题能够提升学生的思维能力，不仅仅让学生局限于完成任务。

2、提出任务

通过引导学生来思考抬升的结构，确定每个组将要搭建的就是刚才展示的弓形结构，以小组为单位进行任务的分配，来进行搭建与编程。

设计意图：通过之前的情境导入给学生介绍了这个赛季所能用到的机型结构，有X型结构、弓形结构等，并且还讲解了各个机型的优缺点，并与确定为一种机型，就是弓形结构。由于受众学生都是初一年级，动手能力比较欠缺，因此就确定为一种机型，以实物为参照，培养学生的观察能力以及团队合作能力。

（3）总结与展示

1、展示分享

以小组为单位展示搭建的进度，以及分享在搭建过程中需要注意的问题、遇到的哪些问题，当时是如何解决的，并写在各自小组的工程日志中。

2、总结拓展

老师根据学生展示分享的内容进行总结：

角度传感器的装配问题。因为角度传感器的角度范围是0〜270度，如果在装配过程中超过这个范围，角度传感器测值就会报错，因此角度传感器的安装是必须要注意的。

抬升臂老热保（在通电的情况下，电能一部分转化为机械能，电机转动，另一部分转化为热能，电机在转动的过程中发热，温度会升高，那么热敏电阻的电阻值会变大，到一定程度电阻值到最大，会使得电机停止工作从而保护电机不被烧坏，也就是所说的热饱和状态）。抬升臂搭建编程都完成时，用遥控器来控制抬升臂，发现抬升臂老热保，就应该排查搭建和程序问题。如果是拉力不够考虑用皮筋来给抬升臂一个向上的拉力等解决办法。

抬升臂电机转动方向不一致。在通电的情况下，发现电机转动方向不一致，考虑给电机其中一个反转来解决。

（4）评价

以小组为中心的活动评价是少不了的。基于访谈法、学生自评以及小组互评的方法展开对学生的评价。

自评和互评是为了让学生自己和组员对于本次活动有一个清楚的自我认识，学会欣赏，从各个方面进行自我提升。教师评价是对全部学生有一个总体的评价，并且对学生提出合理的要求。

三、课题取得成效和持续推进的方向

本文针对以双减和课后服务课程改革为契机，结合我校科技类特色课程VEX工程挑战赛竞赛深入研究课堂教学，提高课堂教学效率和质量，突出品德教育、能力培养、体质增强等关键环节，切实减轻学生过重的学习和心理负担，把“轻负担高质量”作为学校教学改革的主要目标，有效提高学校教育教学水平，全面推进素质教育的深入实施，能够让学生从各个方面将学到的知识进行应用，使学生有较高的学习兴趣，能够调动学生自主学习的积极性，能够让学生不止止步于理论层面，而是转为理论与实践相结合，通过机器人的搭建、程序的编写也能激发学生的创新意识，培养综合实践能力记忆团队协作能力，对自己未来的规划也更加明确。