中小学智能机器人教学

1、比尔盖茨曾预言“机器人即将重复个人电脑崛起的道路。点燃机器人普及的”导火索”，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。”目前，各省、市的许多学校都开展了机器人活动，但这些学校机器人活动都以校内科技活动小组的方式出现，并没有真正进入课堂教学。特别是农村学校，对于机器人的教学还是一片空白。在信息技术高度发展的今天，智能机器人事业已呈跨越式发展。发展机器人事业，将智能机器人的教学纳入课程教学是最佳形式。那么，在中小学如何把智能机器人纳入课堂教学呢？笔者作了一些探索。一、将机器人教学纳入课程是必然趋势上世纪90年代，号称“现代机器人故乡”的美国，机器人教育不再局限在大学的专业学科教育。

2、美国政府还在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划，高中生可免费获得70公斤重的一套零件。把机器人教育列入基础教育课程，让学生系统地、有步骤地学习机器人技术。在“世界机器人王国”的日本，除了每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容， 每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛外，日本机器人教育更是从娃娃抓起。而我国机器人教育起步较迟，1986年我国“ 863”高科技发展计划才正式启动“智能机器人”主题。到了“九五”期间，“普及机器人文化”被列为该主题第一专题的宗旨之一。1998年中国科技大学在国内率先进行了机器人足球的教学实验。近年来，国内高校机器人比赛逐渐增多，“ 863”计划为“

3、机器人竞赛工作委员会”提供了专项基金，智能机器人比赛正在 发展成为我国创新教育的战略性手段。“中国青少年电脑机器人竞赛活动”、“全国中小学电脑制作活动”、“全国青少年科技创新大赛”、“ In tel工程大赛”、“全国中小学生信息技术创新与实践活动”等全国重要赛事也都把机器人列入竞赛项目。除了政府部门的项目外，由学术机构、公司厂商联合主办的智能机器人大赛对推进我国机器人教育活动、普及机器人文化也产生了非常积极的作用。近年来，智能机器人活动在我国引起了中小学教育工作者的关注，并进行了有益的尝试。女口，2000年北京景山学校将智能机器人的普及教育以 科研课题的方式纳入信息技术课程，在国内率先开展了中

4、小学智能机器人课程教学。2002年以后，随着我国教育信息化的发展， 智能机器人技术向教育领域的渗透已呈加速发展趋势。 可以说，智能机器人教育进入课堂教学时机已经成熟。二、机器人课堂教学可以培养学生多种能力机器人教育集趣味性、实践性、综合性、科学性、探究性为一体，深受广大青少年学生的喜 爱，它集计算机、声、光、电等多种技术，可以让学生全面接触传感器、计算机软硬件、人 工智能、自动控制、电子技术和机械工程等多个学科高新科技知识。智能机器人教学进入课堂可培养青少年学生综合素质。1、培养学生的综合素质和应变能力。一个完整、能够完成任务的机器人，往往要用光、声、电、机械等各种器件，机器人因涉及多门类、

5、多学科的知识和原理，通过教学可以拓展学生各学科的专业知识，又可将各学科的知识横向联系起来，对各学科所学知识起到巩固作用。首先，机器人教学实践活动中，学生按照图形要求或设想将几十种、甚至上百种各种零配件搭建成一个完整的能执行任务的机器人，每一个搭建步骤都必须自己或小组协同完成，这大大提高了学生应用各种工具的技巧和灵活的动手能力、空间想像能力。其次，在搭建前要构思巧妙完成的方式、方法和途径，对可行性要进行分析，得出最佳方案。最后，编写智能机器人执行任务的程序。学生要将任务分解成许多的小任务按步骤实施，即要编写出许多的小程序然后将机器放到场地中调试。此时要认真、仔细观察行走路线和机器人各部件的工作状

6、态，然后根据完成任务和执行情况进行分析，对程序和部件进行更改， 如此反复，直到能理想完成任务。在这一过程中，学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力都得 到了培养。2、培养学生的信息意识和信息能力。智能机器人工作过程完全是靠各部件，如触发器，灰度检测卡、红外发射与接收器等来接收信息，然后对信息进行分析并作出反映。信息收集已经成为这个活动发展过程中非常重要的一环。对于机器人能够收集一一处理一一反馈信息的过程，学生充满了好奇和无限的激情，他们渴望能把设想变成现实。因而，机器人教学能很好的培养学生的信息意识和收集、分析、处理信息的能力。3、培养学生创新能力。机器人技术具有科技含量高，综合性

7、强、创新性强的特点。在教学过程中，一方面，教师要调动学生的主观能动性，鼓励学生勇于探索，使用与众不同的方法、思路进行搭建，按照自己的策略编写程序。另一方面，学生会根据自己的实践和认知，认真思考，提出各种设想，创造性地搭建各种机器人。学生为实现自己的梦想，会充分挖掘自己的能力，将自己的设想付诸实践，想尽各种办法检验自己的创意意和设计。因此，机器人教学可以培养学生创新能力。4、培养学生良好的科学素养。教学中，机器搭建、编程调试、设计改装等都必须从实际出发，将自己所学知识与实际结合起来才能获得成功，而设计能成功必须经过检验。这就要求学生要养成实事求是、脚踏实地的科学作风。机器人的搭建、设计与编程不可

8、能一次成功，往往要反复拆卸、调试、整改，几经 挫折才能成功，这就可以培养学生一丝不苟、严谨的探究和学习态度，养成坚忍不拔、不言放弃的探究精神和良好的心理承受能力。5、培养学生的团队精神。青少年学生由于受到自身学识和能力的局限，往往要采用小组形 式教学。小组共同分析、探讨策略的可行性，共同设计、改装机器人；协同完成机器人部件 的搭建；一起设计、调试程序，一起观察、探讨、纠正机器人运行过程中出现的各种问题。小组成员既要分工又要合作、既合作又竞争往往会形成了一个很好的团队，他们的团队精神就得到了培养。三、机器人课堂教学策略实施智能机器人教学进课堂，应努力做好规划，构建适合本校特色的机器人课堂教学思路

9、与模式。破瓶颈，重管理，抓研究，重成果，为创建学校特色智能机器人教学铺路。1、整合智能机器人课堂教学课程。机器人教学根据原理可分为搭建、编程、调试、改装等几个过程。课堂教学可根据过程分成几个教学阶段。根据紧密联系程度，将教学任务分为搭建、改装教学和编程、调试教学二个阶段来完成。编程、调试教学主要操作在电脑操作或模 拟中完成，并将教学整合到信息技术课堂中。在初中，大部分学校都开设劳动技术教育课程，可以将机器人的搭建、改装教学纳入劳动技术课，分年级、分阶段安排课时。在高中，大部 分学校都开设通用技术课程，可将机器人的搭建、改装教学与通用技术课进行整合。2、加强机器人师资队伍建设。长期以来，由于机器人的神秘感，普遍对机器人教学认识存在误区，认为一定要电脑或信息技术教师才能进行教学。事实上，机器人教学只是一个综合性很强的学科。完全可以不拘泥于常规，大胆启用相关学科教师进行教学。如劳技，物理、 通用技术学科教师等。3、加强智能机器人教学管理。由于机器人涉及声、光、电等敏感部件，对实验调试的环境和场地都要求较高。 教学中，应要求学生爱护每一个智能机器人部件，加强教学管理。只有加强管理才能让昂贵的教学用智能机器人发挥最大的效益，减少破损或遗失。4、 探究智能机器人课堂教学模式。 机器人教学是一门崭新的课程，没有统一的教材和课标，全国各中小学校都应进行有益的探索和研究