机器人走入信息技术课堂的可行性研究

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  【摘 要】中小学机器人集成了众多领域的先进科学与技术知识。该课程的开设,可以使那些将来立志投身通信、微电子、计算机领域的学生打下一些基础,还可以培养学生动手、动脑相结合的创新能力,这是适应新课程改革的需要,符合新课程标准的素质教育要求。
  【关键词】科学素养;机器人教学;创新精神
  教育部从2003年起,把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动,同时普通高中新课程已将人工智能技术及简易机器人制作列入选修内容。在机器人教学中,学生通过动手实践获取知识,针对项目主题进行研究、策划、设计、组装和测试。通过主动探索、动手实践,亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案,享受成功的喜悦。活动中,学生不仅学习有关机械、电子、计算机等技术知识,还可以培养多方面的能力和素养,如:与人沟通合作的能力,合理分配、利用时间的能力,对他人尊重、毅力与自信心等。
  一、机器人课程,现代教育的呼唤
  青少年科技活动作为教育的一部分,已有一个多世纪的历史。目前,正值世界新技术革命的高潮,人们对科学技术的功能、科学技术自身发展的特点以及现代科学技术对人才提出的新要求,这使得青少年科技活动有一个较好的社会环境和良好的理论基础。开展青少年科技活动的目的并不在于在各项比赛中获得名次,根本目的在于培养青少年的科学素质的。
  我校在2009年成立了江南机器人工作室,开始“让学生了解智能机器人”的实验研究,面向参加杭州市智能机器人比赛的学生进行培训;2010年开始,机器人工作室面向四~八年级的学生,把智能机器人教学纳入综合实践课程,每周四课时,通过教学反馈,在开设智能机器人课程后,学生学习热情高,促进其科学素养的养成,主要表现在学生对于学习的主动性提高,在常规课程中也能以科学的思维去发现问题、解决问题,对实际问题的分析与理解更准确、深入。
  二、智能机器人教学模式的思考
  我校机器人教学实践活动以普及组和提高组的形式,面向全校自愿报名,从中选拔四十余名同学,每周有两名专职教师进行固定课时的教学。教学内容包括机器人的基本原理与工作过程、FLL工程挑战赛、创意机器人制作等等项目。我们在活动课的教学中积极引导学生学会观察、学会表达、学会思考、学会创新,使学生掌握机器人基本知识与基本技能,增强动手能力,培养团队协作精神、激发创新精神,培养科学兴趣,提高学生的综合素质。
  在机器人实践活动中不以竞赛为唯一目标,在平时教学活动中注重培养学生的兴趣,教师多角度地看待每一个学生的学习,轻结果,重过程,对学生的进步和成功都及时给予鼓励,使自信的愉悦贯穿整个教学。这种正面的情绪进而促使学生充满兴趣,更自主的投入到学习、探究中。在教学过程中给学生设置一些比较复杂的任务,通过小组讨论协作完成,小组间再进行竞争。竞争是触发激情的手段之一,能延续学习兴趣,锻炼学生的心理素质。同时在小组设置中,采取“以老带新”的方式,鼓励学生主动探索、设计自己的机器人,并编写程序完成任务。实践中教师只是指导者与合作者,学生才是主体。平等和谐的师生关系进一步激发学生的创造力,学生亲身体验抽象理论到触手可及的实物过程,极大地调动了学生的内动,促进其主动发展 。
  三、机器人教学实践活动的成效与思考
  四年的智能机器人系统教学,我校涌现出一批有潜质的科技特长生,从最初对机器人知识的完全空白,到如今能把一堆零件器材搭建起来并编写具有针对性的程序,制作出成具有特定功能的机器人,并利用课余时间参加全国、省、市各级竞赛活动,已取得全国、省、市多项一、二等奖。
  在智能机器人教学实践中,学生真正实现主体地位,在实践中亲自观察、探索、操作,学生的兴趣、情感、意志都得到较好发展,达到使学生在掌握知识的基础上充分发展智力、能力的目的。智能机器人教学课程的内容不受大纲、教材的限制,适于加进现代科学的新知识,开阔学生的科学视野,与现实生活紧密结合,渗透着现代科学技术新成果的内容。课内,以传授的方法为主给学生以基础知识和基本技能的,而在课外,机器人教学活动引导学生在已有知识的基础上去进行科学知识的自主探究,弥补课堂教学的不足,有利于培养学生的科学素质。课堂教学对完成共性教育和全面的基础教育有很大的优越性,但对于因材施教育发展个性又确定存在严重的不足。活动内容丰富、形式多样的智能机器人教学活动可以弥补这一不足,使学生在科技上得兴趣、爱好和特长得以充分地发展。
  四、机器人教学实践活动开展的思考
  智能机器人课程的内容决定了它属于青少年科技实践活动。以科技实践兴趣课为载体的智能机器人教学形式,只能面向一部分学生。笔者在思考,如何让更多学生享受智能机器人课程?是否可以换一种教学载体:如把新课程标准下的“地方课程”拿出部分来用于实施智能机器人教学,或与关系比较紧密的信息技术课程进行整合,开发出适合本区域学生特质的校本课程。这样,可以让现有的机器人器材,尽可能提高使用率,从而最大限度地发挥其作用,取得更明显的教学与社会效益。
  总之,智能机器人研究活动对学生知识建构、创新意识和能力的培养都起到了积极的推动作用。受到硬件的制约,我们国内的机器人教学还大多是停留在课外兴趣小组辅导层面上,相信不久的将来,会普及到课堂教学中去,培养更多有综合素质和良好信息素质的现代化人才。
  【参考文献】
  [1]王秀英.孙增圻教授谈中小学机器人教学.信息技术教育,2005,11期
  [2]蔡鹤皋.机器人将是21世纪技术发展的热点[J].中国机械工程,2000(2)
  [3]克来格.机器人学导论(原书第3版).机械工业,2006(6)
  [4]程马峰.小学机器人教学实践探索.大朗镇巷头小学.东莞信息技术教研网.
  (作者单位:浙江省杭州江南实验学校)
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