信息技術環境下的智能機器人教學模式探究

陳俊宇　楊雪梅

【摘 要】智能機器人課程是一門集計算機、通信、物理、機械、電子和人工智能等多門學科技術于一體的高度綜合的課程，有著極強的理論性和實踐性。隨著信息技術的不斷發展，移動設備的快速普及，基于信息技術環境構建智能機器人教學模式就成了一種必然趨勢。本文結合個人智能機器人的教學經驗，探究和思考在信息技術環境下有效開展智能機器人教學的新模式。

【關鍵詞】智能機器人；信息技術；教學模式

隨著信息技術的不斷發展，網絡技術的不斷更新，筆記本電腦、iPad和手機等移動設備的快速普及，將傳統面對面課堂教學和網絡教學有機結合成了切實可行的教學模式，為智能機器人科學教育提供了一條新的教育之路。筆者結合個人的教學實踐，探索和思考在信息技術環境下有效開展智能機器人教學的新模式。

一、智能機器人教學新模式的構建

智能機器人課程是一門集計算機、通信、物理、機械、電子和人工智能等多門學科技術于一體的高度綜合的課程，有著極強的理論性和實操性。而依靠傳統教學模式開展的智能機器人教學受到時間的限制，教師只能根據教學需要有針對性地選擇教學內容，即使如此，也難以保證學生有足夠的時間消化理論知識和動手實踐。基于這個原因，只能打破傳統的課堂教學模式，借助信息技術來傳授智能機器人的理論知識，將面對面教學與網絡教學相結合，構建成智能機器人教學的新模式，使學生成為整個教學過程中的主體，達到預期的教學效果。

智能機器人教學新模式，主要是教師通過信息化的教學手段，將搜索到的相關學習資源統一發布到云空間；學生利用信息技術網絡，自主規劃學習內容、學習進度、學習方式，實現師生互動、學習交流、主題討論、資源共享和作品分享、評價等功能。

二、基于信息技術環境開展智能機器人教學的具體途徑和方法

基于信息技術環境開展智能機器人教學，主要是學生應用電腦、手機、iPad等設備進行學習，只要在網絡暢通的前提下，就可以進行學習和交流，在此學習過程中，學生作為學習的主體，自主建構智能機器人知識體系，教師作為幫助者和促進者，及時進行正確的指引。

（一）利用云空間共享資源，延伸學習時間和內容

智能機器人教學主要包括了解智能機器人的歷史和發展、智能機器人的結構和工作原理、智能機器人的組裝、智能機器人的控制（智能機器人的程序設計）等內容，單純用文字和語言來描述這些抽象的機械、電子、編程等知識，學生難以理解，僅靠課堂的40分鐘學生也無法完全消化。于是在智能機器人教學過程中，筆者將學習指引和任務，對學生有輔導作用的課件、視頻、習題等學習資源上傳到群共享、網絡云盤等云空間上，實現課程資源共享。學生可以根據自己的學習情況，上網下載學習資源，隨時隨地進行智能機器人知識的自主學習。例如，在教學智能機器人巡線功能時，筆者先是以思維導圖的形式呈現智能機器人巡線的4種狀況，再利用會聲會影等軟件制作簡短的微課視頻，逐步分解巡線的知識要點和難點，分析4種巡線狀況下的程序編寫方法，演示加載程序后機器人巡線行走的實際情況。通過微視頻一步步呈現每一個學習模塊的重點和難點，化抽象為形象，并能讓學生根據自身需求反復觀看視頻，解決疑難問題，讓學生很好地理解和掌握智能機器人行走的方法。

（二）借助網絡通訊工具，實現師生實時互動

在智能機器人教學活動中，筆者建立了QQ群、微信群，這樣既可以與某個學生單獨對話，實現單獨輔導，也可以組織全體學生進行主題討論，學生之間也可以互相幫助和協作，在共同探討的學習氛圍中加深對知識的理解，獲取所需的知識。如學生在學習感應器、非門、與門等電子元件的工作原理時，遇到問題時在群里發問，其他學生就會提出自己的見解，于是就會展開一場激烈的討論。在輕松愉悅的環境下，學生們自己就把問題解決了，很多時候，老師只需偶爾點撥，甚至在場外默默關注就收獲了預期的教學效果，這讓老師教得輕松，學生也學得快樂。又如在進行垃圾智能機器人外觀設計時，不僅要考慮智能機器人精美獨特的外觀，又要顧及吸塵裝置的大小，還要考慮動力系統的支持，師生通過QQ群或微信群，以問題為向導進行組內探討，每位同學發揮自己的想象力、創造力，有時候有的學生突然來了靈感，在群里發表，在線的同學就會跟著討論。在一輪又一輪的積極討論中，將他們智慧之花激發出來，集思廣益，設計出各種智能裝置和富有個性的外觀，實現自己的創意。

（三）借助網絡平臺，展示和分享學習成果，獲得成功的體驗

在智能機器人教學過程中，筆者除了讓學生在課堂上進行展示、交流學習外，還讓學生將學習成果通過視頻或者照片的方式分享在論壇、微博、微信朋友圈、QQ空間等網絡平臺，讓更多的學生能欣賞到他們的作品。而作為老師，筆者也以帖子的形式將一些具有代表性的學習作品范例上傳到QQ空間中，師生之間圍繞這些作品進行交流和評價，學生在自評和互評的過程中得到表揚和修改的意見，有利于提高學生分析能力和鑒賞能力，也鍛煉了學生的語言組織和表達能力；而作為老師，也能通過學生的自評和互評的內容來了解學生對知識的掌握程度，以此發現學生的潛能和需求，及時給予針對性的指導。

三、信息技術環境下有效開展智能智能機器人教學的體會

（一）有利于實現分層教學

智能機器人課程是一門跨學科的課程，其涵蓋了電子技術、計算機技術、人工智能技術、傳感技術等，學生這方面的知識本來就少，而且這些知識內容也相對較難，要掌握這些知識不容易，僅靠面對面教學難以達到很好的教學效果，但是借助多媒體和網絡等信息技術手段的話，學生能夠利用網絡資源和老師提供的學習資源，根據自己原有水平、自己的喜好，決定學習進度、學習內容，反復觀看微課視頻，自主探索，參與討論和實踐操作，每個學生通過努力，都能得到最優的發展。真正做到尊重學生的個性差異，切實實現了分層教學，使得優等生“吃得飽”，中等生“吃得好”，學困生“吃得了”。

（二）有利于培養學生的綜合能力

基于信息技術環境的學習，賦予了學生更多的自由，滿足了學生在不同場合、不同需要的個性化學習，并提高了學生的自主學習能力，讓學生逐漸成為學習的主人。同時，學生也有更多獨立思考的時間，在獨立思考和探究中，不斷鍛煉思維能力、觀察能力。由于智能機器人是一個創作和開發的過程，以小組的形式開展活動，學生通過通訊工具隨時隨地進行討論和交流，更能自由發揮想象力和創造力，在這個過程中，慢慢學會傾聽和接受，培養團隊合作能力，在思想碰撞下也更能提高創新能力；在分享作品時，也能提高語言表達能力，學會自我批評，提高作品鑒賞能力。

總而言之，基于信息技術環境下的智能機器人教學新模式，明顯提高了學生的綜合能力，減少了學生的挫敗感，增強了學生的自信心，并獲得更多的成就感，更有利于學生開發出具有創意的智能機器人作品。

（三）教師要及時組織和引導

基于信息技術環境的智能機器人教學模式，教師要付出更多的時間和精力，事前要做好必要的準備，除了教學計劃、教學內容和任務，還要尋找和制作學習資源，而且在網絡教學過程中，還要時刻關注學生的動態，特別是對于自控能力比較差的學生，避免他們以學習的名義上網聊天、玩游戲，做與學習無關的事，時時引導才能確保每個學生都能學有所獲。

基于信息技術環境的教學模式，是教學的一種新趨勢，它能打破傳統課堂教學上的時間和空間的局限，彌補了傳統面對面教學的不足，但是也存在一定的弊端，這需要教師在實踐中繼續探索和研究，盡最大的努力趨利避害，把基于信息技術環境的教學模式的優勢充分發揮出來，以便于更有效地開展智能機器人教學。

參考文獻

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