人类发展史，实际上就是一个长期的、不断创新的发展过程，创新已经遍布人类的方方面面。近几十年来，随着信息技术、物联网、“信息物理系统”等新技术、新标准的高速发展与推进，其在各领域的新应用越来越受到人们的重视和关注，技术创新对人类的生产生活有决定性意义。创新是指人为了一定的目的，遵循事物发展的规律，对事物的整体或其中的某些部分进行变革，从而使其得以更新与发展的活动。当前，中国已经进入“大众创业、万众创新”的新时代。创新时代需要有创新人才，创新人才的形成与培养，无疑是教育面临的重要问题之一。
教育本来就是要使学习者不断适应时代的变化，立足当前，面向未来。教育的最高目标是要使人们能够达到自我实现和过负责任的生活。创新教育就是中小学教育中必然的一部分。创新教育应当培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力。使学生在牢固、系统地掌握学科知识的同时，具有勇于实践的意识和精神，有综合运用已有知识解决新问题的能力，进而发展他们的创新能力。
对于创新能力的培养和发展，环境是人的创新能力提高的重要条件，环境优劣影响着个体创新能力发展的速度和水平；实践是人的创新能力形成的唯一途径。因而，要发展学生的创新能力，还需要给学生提供合适的环境和平台。这个平台应当具有一些特征：适应时代发展和学生兴趣；具有较强的综合性；具有基础知识学习的价值；有学生创意发展的空间。
随着近几十年来计算机技术的飞速发展，以自动控制为核心的智能机器人，正在人们日常生活中得到广泛的应用与发展。一方面是技术未来发展的趋势，另一方面也是引导学生学科学、爱科学、用科学，启发心智和思维，提高综合实践能力、动手能力、创新精神和意识的综合学习平台。为使这个平台充分发挥其教育价值，我们在区级层面采用的做法主要如下。
创新教师的“机器人”的培训内容和方法
机器人作为一个优秀的综合教育平台，尽管在中小学已经得到了很大发展，但整体还不能做到面向“大众”的教育。其原因大致有：课程定位和教育理念；教学组织和成本；教师的教学理念和模式；机器人的核心控制技术等。
针对上述问题，我区自行开发了一个机器人开放的平台，并对教师进行培训，力图从机器人涉及的多环节进行学习，并进行教学方法的熏陶。大体经历了以下环节。
1.焊接主板和输入输出板
本系统控制部分采用分立的几个模块，循序渐进，易于学习者分别学习，不至于一下子掉入“黑箱”中。在设计电路板时，采用双列直插元件，学习者可以自己进行焊接，在焊接过程中，认识电子元件，了解单片机系统构成，了解各模块组成，练习焊接技术，稍加指导，焊接成功率达到100%。目的是使老师们了解电子技术常识，因为这是机器人组成的一部分。主要焊接的电路板见图1。
本主板上的单片机采用的是AT89S52，该单片机系统成熟、价格低，教材较多，作为中学生的学习已经完全够用，未来作为学生开发一些控制系统，也基本可以。
2.嵌入式C语言程序设计学习
应用于教学的时候可以采用两种方式。
方式一：见图1，可以进行C语言程序设计的初步学习，包括计算机中的位、字节等，程序设计的基本概念和程序设计的三种结构，把按钮和拨码开关作为输入信号，把LED显示、数码管显示和蜂鸣器等作为输出设备，可以感悟计算机对物理信息的采集、处理和输出的全过程，可以认识当前应用技术上作为LED灯和数码管显示的原理和处理方式，也为后一步车体的运动打下基础。
方式二：见图2，包括了单片机系统、稳压电源、机器人车体、直流电机、直流电机控制板、声音传感器、红外传感器、光电传感器等部分。可以进行机器人整个过程的学习，体验物理信息采集、处理、加工全过程；学习软、硬件协调对机器行为的控制；学习者自己练习组装机器人系统，还可以自己设计底板、车轮等结构部分，与主板等电路组合，为其设计自己需要的控制系统留有充分的空间。
编程软件使用Keil，下载软件使用AVR fighter或者Progisp，这是社会上实际开发单片机系统使用的工具软件。使用本软件可以使学习者更接近当前社会上的实际应用，感兴趣的学生可以直接开发产品。
主板上单片机系统32个端口的开放以及与实际应用的开发软件相结合，给学习者提供更大的自由发展空间。车体结构可以自行设计加工带来的启发，可以引导学校中的爱好者根据学校条件自己开发，结构设计的不完善，有利于学生问题的产生，为学生将来的创意与制作提供了空间。
3.拓展培训
为更多了解机器人实际应用，又对教师进行了机械结构的拓展学习，如投球装置，机械手装置等见图3。
本系统的整体设计从课堂教学的角度出发，易于教学组织；从学习机器人的综合性出发，在电子、计算机构成、程序设计、结构基本设计与制作为学习者提供了发展空间。
作为对教师的培训，试图使教师更全面、深入地理解机器人。学生的发展需要环境，教师的发展同样也需要适合的环境。教师发展了，学生能更好发展；教师有创新意识、方法和能力，才可能引导学生创新意识和方法的提升。
教师的教学实践
教师们上课后普遍反映：可以完成信息技术课程标准中的程序设计教学的基本要求，还可以学习计算机的一些基本知识；教学易于组织；成本低；学生感悟了计算机控制技术的应用原理；学生上课积极，参与度高；学习方式发生了变化，体现在“玩中学”“做中学”、探究、合作等；对开发校本课程进行学生的创意实践活动提供了一个平台…… 在学习活动中，学生们根据自己的想法提出多种有创意的设计，并且实施出来。
1.在学习LED灯的显示变化时，学生提出了很多创意，其效果千变万化。有的学生主动把LED灯和数码管组合起来变化，自觉不自觉就把数制与数制转换问题、编码问题、程序结构应用结合到一起。如有的学生根据LED灯显示的效果（通过按键控制任意变化），将其转化成对应十六进制数值，并在数码管上显示出来（见图4），有的学生把其转换成十进制显示（见图5），在“玩”中学习了进制及转换以及程序设计；有的学生自己就编写“交通信号灯”等程序；有的学生编写“电梯”的运行程序过程，通过按键、LED灯和数码管组合来表示“电梯”上下运行过程，见图6。有的学生用通过按键、LED灯和数码管组合来表示公园“喷泉”的变化过程；有的学生通过现有条件模拟智能地铁交通信号及控制……在一次交流会上，参会的计算机老师们都为学生的创意和编程能力大加赞赏、感叹。同时我们也在考虑：学生有设计、创意，我们应该如何提供更好的实践环境，使学生的设计、创意能充分表达出来，促进学生综合能力的提升。
2.为提高学生的动手能力和实践能力，一些教师还组织学生进行焊接电路板的试验。一位初中信息技术教师组织初一学生焊接主板和输入输出板，见图7。老师第一次做，学生也是第一次做，最后都成功了，学生为自己能实际制作一台“计算机”而兴奋。做完后直接用在课堂教学中。
图7 制作电路板
我们议论学生实践能力不足时，是否也要考虑我们是否给学生提供了适合的学习、实践环境。
3.创意设计。学生学习基本程序设计后，还能有创意地进行一些综合创意活动。如老师用4×8点阵板做点阵编码的练习后，学生就想到了市面上的点阵屏，要制作一个“点阵屏”。由于设计的每个单片机与点阵板需要并行连接，因而一块主板仅能控制一个4×8点阵组。教师指导大家设计了组字方案后，每位学生负责其中一个4×8点阵，最后由专人负责组装在一起并进行统调，完成一个“点阵屏”的制作。结合学校的主题活动，图8是初中学生组的“福”。这其中包含了学生的创意、设计、硬件制作（连接很复杂但学生完成了）、程序设计、协作与合作。
教师除教学中面向多数学生使用车体进行机器人教学外，还组织、指导学生进行机器人拓展实践活动，如利用激光雕刻机使用平面加工的方式组装“机械手系统”，见图9；利用3D打印机和舵机设计并制作出的“机器人”，见图10。
当我们为学生提供合适的平台时，学生的能力往往会超出我们的想象。那么我们提供什么样的创新平台，就是我们教师的任务了。
尽管前述学生的作品可能不如现成产品那么成熟、完善、理想，但实际上学生把智能控制的主要技术方法已经基本了解，其成果是学生综合知识运用的成果，是学生创意能力的体现。在这个空间里，学生在发展、提升。按有的老师说法：我们的目的是促进学生的学习。
在中小学进行机器人教学，目的是使学生在活动中学习相关的知识，知道现代智能控制技术的方法，经历发现问题、解决问题的设计、制作、调试等过程，领悟科学实践的方法，养成勇于实践的精神和创新的意识。
我们初步进行了实践，还有很多想法待实践，还会根据学生发展的过程中出现的新问题不断研究开发新的模块，以适应教学需要。
