中小學(xué)智能機(jī)器人教學(xué)模式的初探

【摘要】：隨著智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入，智能機(jī)器人的教育走入中、小學(xué)校的課堂已經(jīng)成為可能和必然趨勢，智能機(jī)器人教學(xué)可成為學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的一個(gè)優(yōu)秀平臺(tái)，這已成為教育屆內(nèi)外的一個(gè)共同觀點(diǎn)。現(xiàn)階段中小學(xué)的智能機(jī)器人競賽活動(dòng)頻繁，越來越多的中小學(xué)開始普及智能機(jī)器人課程。然而，機(jī)器人教學(xué)卻停留在以參加競賽活動(dòng)為主。筆者通過多年的教學(xué)實(shí)踐研究，探索出一種符合本校實(shí)際情況的機(jī)器人教學(xué)模式，使全體學(xué)生都能參與到智能機(jī)器人的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生的信息素養(yǎng)也得到了不同程度的提高。

【關(guān)鍵詞】：智能機(jī)器人;中小學(xué)教學(xué)

信息技術(shù)課堂教學(xué)改革特別強(qiáng)調(diào)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗(yàn)、感悟和實(shí)踐的過程，注重學(xué)生個(gè)性的健康發(fā)展和對學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。智能機(jī)器人教學(xué)非常有利于貫徹這一理念。智能機(jī)器人教學(xué)可成為學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的一個(gè)優(yōu)秀平臺(tái)，這已成為教育屆內(nèi)外的一個(gè)共同觀點(diǎn)。現(xiàn)階段智能機(jī)器人教學(xué)進(jìn)入中小學(xué)的主要方式是競賽，通過競賽活動(dòng)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力及動(dòng)手實(shí)踐能力。因此，大多數(shù)學(xué)校的機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)只是單純著眼于競賽本身，參與的學(xué)生范圍很小，教學(xué)的普及性得不到保證;而且機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容都只是圍繞競賽項(xiàng)目而展開，注重單個(gè)項(xiàng)目的完成、片面地追求競賽獲獎(jiǎng)，功利性很強(qiáng)，知識(shí)的系統(tǒng)性也得不到保證。因而開設(shè)智能機(jī)器人課程的很重要，也很必要。

我校作為 “江西省現(xiàn)代教育技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)校”，“撫州市示范學(xué)校”從2012年建校之初就建立了智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，在校園里開展智能機(jī)器人教學(xué)，連續(xù)多年在學(xué)校的初中部、小學(xué)部開設(shè)機(jī)器人興趣班，先后已有數(shù)百人參加到了這一活動(dòng)中，并多次獲得江西省中小學(xué)機(jī)器人比賽獎(jiǎng)項(xiàng)。下面我將通過多年的智能機(jī)器人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勚行W(xué)機(jī)器人教學(xué)模式。

一、以競賽項(xiàng)目參與為出發(fā)點(diǎn)，讓學(xué)生的心智經(jīng)歷質(zhì)的錘煉，突破帶動(dòng)智能機(jī)器人教學(xué)。

江西省每年都會(huì)有中小學(xué)機(jī)器人競賽活動(dòng)，選好參賽項(xiàng)目后，我會(huì)針對具體的競賽項(xiàng)目，對其規(guī)則進(jìn)行具體的研究分析、制定備賽計(jì)劃、及做好硬件準(zhǔn)備。在信息技術(shù)課堂活動(dòng)中選拔出適合的參賽學(xué)生。依據(jù)競賽目標(biāo)，對學(xué)生進(jìn)行有針對性的強(qiáng)度訓(xùn)練。學(xué)生在經(jīng)歷訓(xùn)練到比賽的過程中，除了綜合能力得到提高，心智、毅力也得到磨練。

以去年參加省BDS虛擬-現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)賽機(jī)器人活動(dòng)比賽為例，根據(jù)比賽的要求，學(xué)生要在120分鐘內(nèi)，分別在電腦當(dāng)中完成BDS虛擬智能小車的搭建，并能按設(shè)計(jì)的路線行走，以及在比賽現(xiàn)場自行拼裝三輪（或四輪）小車并且編制機(jī)器人運(yùn)行程序、調(diào)試和操作機(jī)器人，完成規(guī)定路線的行走。而且競賽場地的路線都是在比賽開始時(shí)才公布。這就要求選拔的參賽隊(duì)員，不但編程能力要扎實(shí)外，還要傾向于有較強(qiáng)動(dòng)手組裝能力及臨場應(yīng)變能力。訓(xùn)練計(jì)劃也可以分成如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：①電腦中虛擬小車的拼裝及編程走法訓(xùn)練;②現(xiàn)實(shí)場地中小車的搭建以及隨機(jī)路線行走的訓(xùn)練;③在30分鐘內(nèi)搭建虛擬小車及現(xiàn)場搭建小車以及隨機(jī)路線的行走;④速度、強(qiáng)度提升訓(xùn)練。在訓(xùn)練的過程中，要及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)訓(xùn)練的實(shí)際情況，自己的想法，去有效地調(diào)試機(jī)器人……經(jīng)過比賽，學(xué)生們不僅完成自己的比賽機(jī)器人，也提升了對科技和利用科技來積極影響周圍世界的認(rèn)識(shí)。

二、以興趣小組活動(dòng)為“線”，滿足不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生的需求，拓展學(xué)生的知識(shí)的應(yīng)用能力。

在每個(gè)星期兩次的興趣小組活動(dòng)，成員主要由對愛好機(jī)器人學(xué)習(xí)的學(xué)生自主報(bào)名，以及教師在上課過程中發(fā)現(xiàn)的綜合能力較強(qiáng)的學(xué)生組成，人數(shù)控制在16人左右。開展方式以綜合活動(dòng)任務(wù)為主，通過小組合作，小組比賽。具體活動(dòng)內(nèi)容可以為：設(shè)計(jì)制作紅綠燈，直升飛機(jī)，走迷宮的機(jī)器人，機(jī)器人足球賽，機(jī)器人藍(lán)球賽等。學(xué)生以2至4人為小組，合作完成綜合活動(dòng)任務(wù)。興趣小組活動(dòng)，學(xué)生是絕對的主體，無論是機(jī)器人的設(shè)計(jì)搭建、程序的編寫、機(jī)器人的調(diào)試，都要以學(xué)生為主，教師只需輔以適當(dāng)指導(dǎo)。在活動(dòng)中，學(xué)生會(huì)不斷地經(jīng)歷對任務(wù)的分析、對機(jī)器人結(jié)構(gòu)的規(guī)劃、搭建、設(shè)計(jì)算法編程、調(diào)試改裝機(jī)器人等過程，從而提高自身的動(dòng)手能力、思維能力、協(xié)作能力。經(jīng)歷探索、克服困難的過程，增強(qiáng)自信心。

三、以課堂教學(xué)活動(dòng)為面，系統(tǒng)化地普及智能機(jī)器人的知識(shí)，提升全體學(xué)生的信息素養(yǎng)。

智能機(jī)器人的開發(fā)與應(yīng)用全面涉及信息技術(shù)各項(xiàng)基本內(nèi)容。從知識(shí)的承載上看，智能機(jī)器人包含了信息技術(shù)領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)技術(shù)、程序設(shè)計(jì)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)等多方面的內(nèi)容;智能機(jī)器人教學(xué)，是進(jìn)行信息技術(shù)教育的最佳載體，也是全面培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，提高其創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的良好平臺(tái)。所以，在具體的實(shí)施過各中，可以把智能機(jī)器人作為信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容之一，包含在信息技術(shù)的課程計(jì)劃中，通過適當(dāng)刪減調(diào)整初一信息技術(shù)學(xué)科原有的教學(xué)內(nèi)容，壓縮信息技術(shù)課程課時(shí)，騰出一定量的課時(shí)，來完成智能機(jī)器人的課堂教學(xué)。

在幾年的智能機(jī)器人教學(xué)的探索過程中，本校也經(jīng)歷了“從競賽活動(dòng)，到信息技術(shù)課堂;從為了競賽獲獎(jiǎng)，到為了全體學(xué)生信息素養(yǎng)的提高。通過探索、總結(jié)，證明這一種以競賽項(xiàng)目參與為突破帶動(dòng)，以興趣小組活動(dòng)為拓展提高，以課堂教學(xué)活動(dòng)為普及鞏固的“點(diǎn)、線、面”相結(jié)合的主要教學(xué)模式是符合本校的機(jī)器人教學(xué)的實(shí)際情況的。以點(diǎn)牽線，以線帶面，既保證了面上全體學(xué)生機(jī)器人知識(shí)的普及，信息素養(yǎng)得到不同程度的提高，又保證了愛好機(jī)器人學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力的提高，也有助于逐步推動(dòng)智能機(jī)器人教學(xué)向常態(tài)化發(fā)展。

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