智能机器人课堂教学的探讨(信息技术论文)

智能机器人课堂教学的探讨摘要：随着智能机器人技术的发展和信息技术教育课程与教材改革的深入，智能机器人的教育走入中、小学校的课堂已经成为可能和必然趋势，本文拟就机器人教育进入课堂教学作一次尝试性探讨。关键词：机器人教育智能机器人引言随着智能机器人技术的发展和信息技术教育课程与教材改革的深入，智能机器人的教育走入中、小学校的课堂已经成为可能和必然趋势。机器人的教育也必将给信息技术基础教育带来新的活力。智能机器人会成为青少年能力、素质培养的智能平台。一、为什么要开设智能机器人课程信息技术课堂教学改革特别强调注重对学生学习经验的培养，注重学生体验、感悟和实践的过程，注重学生个性的健康发展和对学生的创新精神、实践能力的培养。智能机器人教学非常有利于贯彻这一理念。国外机器人教学实验证明，机器人竞赛不仅活动主题有趣，更重要的是其问题解决方案是开放性的，学生可以用不同的方法达到同一个目标，因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培养学生的开放性思维。在机器人教学中，学生通过动手实践获取知识。他们就像真正的工程师一样，针对项目主题进行研究、策划、设计、组装和测试。他们以小组为单位，使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计自己的机器人，并为机器人编写程序，让它完成自己想让它做的事情。孩子们通过主动探索、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，享受成功的兴奋。在活动中，学生不仅可以学到有关机械、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、毅力与自信心的树立……二、如何处理智能机器人课程与信息技术课程之间的关系智能机器人课程的内容决定了它与信息技术课程的关系是比较紧密的。当前我们的课程设置中没有智能机器人课程计划，怎么办？可以把智能机器人课程包含在信息技术课程计划中，通过压缩信息技术课程课时，适当删减和调整信息技术课堂教学内容，来完成一定量的智能机器人课堂教学。从近两年的信息技术教学反馈来分析，在开设智能机器人课程前后，学生对常规信息技术知识的掌握没有下降，应用能力反而大大加强了，表现在对实际问题的分析与理解更准确、深入。学生对信息技术课依然非常热爱。当然，为了加强信息技术课的教学，我们也在考虑是否应改变这一做法，如是否可以把新课程标准下的“地方课程”拿出部分来用于实施智能机器人教学，这样，就不用再占用信息技术课的教学时间。三、如何进行器材管理机器人课堂教学中除使用核心模块外，一般还要用到各种各样的零配件。以纳英特积木式智能机器人为例，除核心基础套件外，还有用于搭建的积木套件和各种传感器，学生在装配机器人、调整修改、欣赏学习、搬运等过程中容易出现零配件缺损。因此，器材管理到位是使教学正常进行的重要保障。针对上述这些情况，我们建议用户单位，制订《智能机器人操作手册》和《智能机器人活动手册》，并且可以以小组的方式发放，要求学生严格按照手册条例使用和管理器材。依据操作手册，我们对这两个小组的相关责任人员进行了处理，这不但教育了学生，更促进了器材规范管理。《智能机器人操作手册》通过具体的规章制度来规范学生的课堂活动，以培养学生养成良好的操作习惯，并保障机器人器材的完好。其具体内容有：课堂活动分组要求；小组成员分工及相关职责；智能机器人活动步骤；智能机器人搭件、调试要求；智能机器人竞赛场地规格及使用要求；智能机器人器材出借要求；课堂表现奖励和惩罚机制；智能机器人器材保管责任条例；学员评价操作细则；“机器人小小工程师”评选规则等。《智能机器人活动手册》用于记载每次活动的情况，具体内容有：活动时间登记表；活动过程记录表；研究成果汇总表；总结评价表（自评、互评、师评）；附件清单（相关数据资料）；设备使用反馈单；特殊器材申领单等。要求学生每节课对有关项目都要及时记录，并分析整理出经验、体会，以培养学生分析问题、解决问题的能力。四、场地设计的方案在机器人课堂教学初期，我们深为缺乏机器人活动和比赛的场地发愁。在实践中，我们探索出以下几种解决方案：[方案一]在教室内就地取材。例如机器人走迷宫，可以让学生用自己的凳子随意在地面上组合成一个迷宫。这不仅解决了场地问题，而且学生在组合迷宫的过程中，既要设计机器人行进的路线，分析自己搭建的场地是否合理，又要反思自己的编程设计能否解决问题，这对学生提高分析能力、巩固知识很有帮助。[方案二]采用简易材料制作小型活动场地。例如杭州留下镇中心小学“机器人小导游”项目中，设计的情境是由机器人带领游客浏览一到两个景点。我们直接在地面上贴上三块不同颜色的圆形贴纸，纸上写着地名作为旅游景点。学生调整好的机器人在该场地上由第一个圆进入到第二个圆，停顿数秒后再转入第三个圆，效果非常好。同理，根据机器人任务的不同，我们可以相应使用塑料、卡纸、瓶罐等材料，直接在纸上或地面上制作出简易的小型活动场地，满足课堂教学需要，实现低成本高效率。[方案三]标准比赛场地。由专业人员制作一些木制比赛场地，这些场地的材料较好，制作比较精细，可以用作课堂教学中的比赛及专业竞赛。可以制作一些国内或省内常规比赛必用的一些场地或典型项目的场地，如机器人迷宫场地、机器人灭火场地、机器人足球场地、、、、、、这些场地不仅可以用于教学，也可以做赛前调试用，实用价值比较大。总之，在机器人活动场地问题上，我校的经验是“根据学校实际，逐步到位；老师和学生共同设计制作；因地制宜，灵活实施”，从而以较低的代价取得了满意的课堂效果。五、在学校开展机器人活动的条件2003年浙江省教育厅教研室开展了机器人进课堂的课题，参与的学校非常踊跃，在2004年6月进行了结题报告会，不仅有学校的机器人公开课，也有各位参与老师的结题报告。在开展一年多课题中，我觉得机器人一定能进入课堂，但实现起来也不是一件容易的事，需要教育行政部门及学校的努力。要使机器人尽早进入课堂，我觉得取决于下列因素：行政：机器人教学内容有没有在正式的教材中出现，上级教育行政部门有没有把配备机器人实验室作为一个学校现代教育技术的配备标准。观念：学校领导有没有认识到机器人教学对学生信息素养的培养的巨大作用，有没有看到机器人教学的前景。资金：机器人虽然能走入学校，但由于价格比较高，因此不能作为一个儿童玩具一样在学生中推广开来。当然，和学校投入现代教育技术上所花的钱相比，机器人的投入还是很小的。智能机器人，给信息技术教学带来了一个更宽广的领域，等待着我们去挖掘。第一部分有关“智能机器人进课堂”的准备工作第一步：1、收集有关“智能机器人”教育教学资料（光盘、书籍、网站、软件等）2、收集一些机器人课堂教学课件3、机器人课堂教学录像一些4、机器人课堂教学案例分析一篇5、机器人实践研究课一节6、参考其它学校实验方案第二步：7、组建一个“机器人实验室”，购买相应的机器人设备8、建议在小学三年级以上开展机器人课堂教学（需要会操作计算机）9、开展机器人课堂教学研究，积累经验，分析问题。10、通过校园网络开展有关“智能机器人”教学调查，和收集分析数据样本及各种机器人的资源积累。11、编写智能机器人校本教材（机器人理论、拼装搭件、程序设计等教学单元）。第三步：智能机器人课堂教学模式研究走进智能机器人智能机器人课堂教学任务开发案例中、小学信息技术与智能机器人参与各种比赛，调动学生的积极性第二部分机器人教学模式实践研究报告一、理论背景由于学生各具不同的心智面貌，所以他们会以各自不同的表达方式去处理各种不同种类的信息。首先学生通过什么途径可以学得更快、更好，再决定如何利用学生优势带动发展其他有待发展的潜能。因此，教师（或家长）须采用多元途径进行个性化的教育，但这绝不是要求每个孩子都需要通过多种方式系统学习同一内容，促使多元智能都达到卓越的水平。除个别化教学外，教师（或家长）可以组合不同心智类型和水平的儿童进行小组活动，利用他们互补的潜能，通过多元智能的教育途径进行合作学习，兼顾发展儿童的自信心、同情心、责任感等美德。根据多元智能理论，可以说几乎每个人都是聪明的，但聪明的范畴与性质却呈现许多个别差异，各人的智能光谱(IntelligenceSpectrum)就各如其面，人人各不相同。多元智能理论的重要性，在于人类创新进步、成功、快乐的因素，都可从发现自我多元智能的可塑性开始。家长和教育者须知各种智能是以潜能的形态存于我们心灵之中，只要给予适当的鼓励、机会、环境和教育，几乎每个人的所有多元智能均能达到相当高度的发展，而且可以远超乎我们所预期的境界。由于这些智能都是我们所生活的文化社会所高度重视的，多元智能培育正是适合素质教育的重要内涵，其目标是真正考虑到个别差异，彻底因材施教。智能机器人是一门跨学科、高度综合、极具成长性的学科；智能机器人教育能自然融合于基础教育的各学科教育。在信息科技教育中，在信息技术与课程的整合中，在各类课程的研究性、探究性学习活动中，在培养和发展学生多元智能理论过程中，在创新实践活动中，智能机器人主题都能找到创造和发展的空间。二、课型范畴“智能机器人”属于综合实践活动课的范畴，从目前大部分学校开展情况来看，有以下几种活动模式：◎科技活动如浙江省教委和浙江省科协组织的机器人一系列比赛活动◎劳技课类似于航模海模，偏重于组装和搭件◎信息科技课外拓展开展兴趣小组活动，为比赛选拔人才◎学科整合实验综合实践课，学科整合点比较多◎研究性活动小课题研究、小论文撰写之类◎探究性学习活动以学生的自主参与、管理为主，三、机器人教学模式之实践研究1、课堂模式之分工合作（1）在课堂教育中，以小组为单位2-4人一个小组，进行分工合作；（2）既可以发挥学生的团结协作精神，也可以发挥团队作用，共同完成项目；（3）可以进行结对分组，将特长学生放置各小组，从而起到带头作用；2、课堂模式之课型结构（1）理论篇：机器人知识的介绍、讲解（2）动手篇：机器人的拼装（3）编程篇：如何让机器人动起来（4）综合篇：课内比赛、小组活动3、课堂模式之评价方式（1）、重视过程评价本课程目标的重点在于培养学生的态度和能力，而非知识和技能。所以评价时，不应该过于看重于学生所获得的知识的多少及作品的优劣，而应特别关注学生参与的态度、解决问题的能力和创造性，关注学习的过程和方法，关注交流与合作，关注动手实践以及所获得的经验与教训。因此最好采用形成性评价的方式，而不采用等级评分的方法，重视对过程的评价和在过程中的评价，使评价成为学生学会实践和反思、发现自我、欣赏别人的过程。同时要强调评价的激励性，鼓励学生发挥自己的个性特长，施展自己的才能，努力形成激励广大学生积极进取、勇于创新的氛围。（2）、以学生自我评价为主本课程的评价可采用多种方式，如对书面材料的评价与对学生的口头报告、活动、展示的评价相结合；教师评价与学生的自评、互评相结合；小组的评价与组内个人的评价相结合等。其中以学生的自我评价为主。由于是让学生自我评价，其压力较小，学生可以充分地畅谈自己参与活动的体验、经验和教训，自由地交换意见。同时，这种集体和个人的自我评价也可以使学生享受到健康的民主风气的熏陶和教育。（3）、评价的开放性本课程具有开放性的特点，评价也应该具有开放性，在学生自我评价的基础上，应尽可能采用集体讨论和交流的形式，将个人和小组的经验及成果展示出来，并鼓励相互之间充分发表意见和评论。这样的评论不仅可以使学生吸收他人的有益经验，而且还可以促使学生加深对问题的认识，有助于培养学生敢于和善于发现问题并发表个人见解的优良品质。从评价的科学性、全面性和可操作性等原则出发，结合活动课教学的理论与实践，提出如下的综合实践活动课教学评价指标体系。机器人课堂教学评价表评价项目评价要点分数评价标准目的内容20%1.目标明确5①符合培养4种意识、4种能力、发展个性的精神2.内容实用5①贴近生活②贴近学生③丰富学生的直接经验3.内容综合5①引入多种信息②运用多门学科知识4.深浅适当5①分量适当②难易适当方式方法15%1.组织形式5①不是课堂教学形式②具体组织形式得当2.学生活动方法5①方法得当②多法结合3.教师指导方法5①讲解时间不超过1/4②指导方法得当活动过