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在过去十年中,机器人竞赛活动的日渐繁荣,带动了我国机器人教育的发展,而如今,正是思考机器人教育可持续发展的好时机。我们将如何借助机器人竞赛的热潮,真正地去研究机器人教育的教学方法,达到培养学生创新实践能力的目的,解决因资金问题、意识问题所造成的阻碍?本期特别邀请两位专家为您答疑解惑。
20世纪90年代后,人工智能技术得到了飞速发展,智能机器人也自然成为中小学信息技术教育继计算机以后的另一载体,并对当今教学的变革产生着深厚的影响。
展示机器人,培养学生兴趣
机器人对中小学教师和学生来讲是一个新鲜事物。首次接触机器人的教师往往会陷入感觉无从下手的尴尬局面。而中小学生面对新鲜事物总是保持着一种强烈的好奇心,有着亲自动手去试试的冲动,这种好奇心是中小学生认识事物、探究事物、寻找问题根源的内驱力,如果教师能正确引导,便会将其转变成浓厚的兴趣和积极的求知欲,会对中小学生的学习有很好的促进作用。教育机器人能设计实现多种功能,如循迹走路、舞蹈、歌唱等。拥有这些功能的机器人是培养学生兴趣的最好平台。因此,在教学导入阶段,教师可以将精心准备的机器人视频素材播放给学生,强烈地刺激学生的视觉神经,再让学生与机器人亲密接触,并当场下载动作程序,让机器人表演给学生看。同样,教师还可以将课堂交给有机器人学习经验的学生,让他们在教师的引导下自己组织一堂“宣传课”,播放训练录像,展示程序操控并与新队员充分交流。这样一堂“展示课”省去了教师对机器人过多的背景介绍,换来的却是使新学生对机器人学习产生浓厚兴趣,培养有经验的学生的自主创新能力,可谓一举两得。
指明学习方向,培养创造性思维
中小学生对机器人并不熟悉,甚至有的还是第一次接触机器人。学生的疑问很多,感觉无从下手,这时便需要教师的指导和点拨,但学生集训学习的时间有限,每堂课未必能做到面面俱到,因此,教师因地制宜地制定“自主学习”的教学方式尤为重要。如我将整个机器人教学分为三个阶段:初级阶段要求学生掌握机器人基本传感器及硬件组装;中级阶段要求学生掌握机器人基本传感器的综合应用;高级阶段要求学生完成机器人项目,如机器人足球、机器人灭火、机器人创意等。
每次集训时,教师只提出问题,布置任务,提供相关解决问题、完成任务的学习资料和方法,让学生自己进行时间安排和探究。教师的精力应主要放在对学习方法、解决问题技巧的讨论上。在学习中,学生碰到问题,首先自己查找说明书,不明白就采用提问或相互讨论的方法解决问题。教师引导学生将学习过程中无法解决的问题记录在笔记本上,并定期进行收集、整理工作,这样做不但便于今后实现个性化教学,同时也给教师提供了值得借鉴的好方法。
勤动手、多反思,使知识转化为能力
机器人学习包括组装简易机器人、焊接电子元器件、改装机器人、编写程序、调试程序等知识,学习活动中的电子技术、单片机接口电路、程序设计等,都是锻炼学生动手能力的好机会,学习这些知识有助于学生潜能的发挥,更有效地对机器人进行改造。这些知识看起来简单,但实质却是个系统工程,想要赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能,真正动手操作起来并没那么轻松,某个单一动作就需要成百上千次的调试,但这些活动全部要靠学生自己动手完成。因此,学生面对困难、挫折时,唯有反复思考,找出问题的症结,胜不骄,败不馁,才有可能完成任务。在“严谨求实创新”的科学态度指导下,学生在活动中凭借自己所学知识攻克一个个难关,将书本知识无声地转化为自己的能力。
信息技术与其他学科互相促进,齐头并进
信息技术与各学科的学习并不矛盾,其学习方法也可以相互借鉴、相互运用,运用得当,就会相互促进形成双赢的局面。机器人教育中涉及物理、数学、科学、信息技术等学科的知识,这个平台让学生体会到了科学知识的重要性,只要认真学好机器人,多学科综合知识运用能力也就能得到相应的增强;另一方面,在学习过程中,将学习机器人的自主钻研精神、方法和良好的学习习惯运用到其他学科的学习之中,如问题的记录法、生生之间的探讨法、向教师请教的方法等,也推动了学生其他学科成绩的进步。
20世纪90年代后,人工智能技术得到了飞速发展,智能机器人也自然成为中小学信息技术教育继计算机以后的另一载体,并对当今教学的变革产生着深厚的影响。
展示机器人,培养学生兴趣
机器人对中小学教师和学生来讲是一个新鲜事物。首次接触机器人的教师往往会陷入感觉无从下手的尴尬局面。而中小学生面对新鲜事物总是保持着一种强烈的好奇心,有着亲自动手去试试的冲动,这种好奇心是中小学生认识事物、探究事物、寻找问题根源的内驱力,如果教师能正确引导,便会将其转变成浓厚的兴趣和积极的求知欲,会对中小学生的学习有很好的促进作用。教育机器人能设计实现多种功能,如循迹走路、舞蹈、歌唱等。拥有这些功能的机器人是培养学生兴趣的最好平台。因此,在教学导入阶段,教师可以将精心准备的机器人视频素材播放给学生,强烈地刺激学生的视觉神经,再让学生与机器人亲密接触,并当场下载动作程序,让机器人表演给学生看。同样,教师还可以将课堂交给有机器人学习经验的学生,让他们在教师的引导下自己组织一堂“宣传课”,播放训练录像,展示程序操控并与新队员充分交流。这样一堂“展示课”省去了教师对机器人过多的背景介绍,换来的却是使新学生对机器人学习产生浓厚兴趣,培养有经验的学生的自主创新能力,可谓一举两得。
指明学习方向,培养创造性思维
中小学生对机器人并不熟悉,甚至有的还是第一次接触机器人。学生的疑问很多,感觉无从下手,这时便需要教师的指导和点拨,但学生集训学习的时间有限,每堂课未必能做到面面俱到,因此,教师因地制宜地制定“自主学习”的教学方式尤为重要。如我将整个机器人教学分为三个阶段:初级阶段要求学生掌握机器人基本传感器及硬件组装;中级阶段要求学生掌握机器人基本传感器的综合应用;高级阶段要求学生完成机器人项目,如机器人足球、机器人灭火、机器人创意等。
每次集训时,教师只提出问题,布置任务,提供相关解决问题、完成任务的学习资料和方法,让学生自己进行时间安排和探究。教师的精力应主要放在对学习方法、解决问题技巧的讨论上。在学习中,学生碰到问题,首先自己查找说明书,不明白就采用提问或相互讨论的方法解决问题。教师引导学生将学习过程中无法解决的问题记录在笔记本上,并定期进行收集、整理工作,这样做不但便于今后实现个性化教学,同时也给教师提供了值得借鉴的好方法。
勤动手、多反思,使知识转化为能力
机器人学习包括组装简易机器人、焊接电子元器件、改装机器人、编写程序、调试程序等知识,学习活动中的电子技术、单片机接口电路、程序设计等,都是锻炼学生动手能力的好机会,学习这些知识有助于学生潜能的发挥,更有效地对机器人进行改造。这些知识看起来简单,但实质却是个系统工程,想要赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能,真正动手操作起来并没那么轻松,某个单一动作就需要成百上千次的调试,但这些活动全部要靠学生自己动手完成。因此,学生面对困难、挫折时,唯有反复思考,找出问题的症结,胜不骄,败不馁,才有可能完成任务。在“严谨求实创新”的科学态度指导下,学生在活动中凭借自己所学知识攻克一个个难关,将书本知识无声地转化为自己的能力。
信息技术与其他学科互相促进,齐头并进
信息技术与各学科的学习并不矛盾,其学习方法也可以相互借鉴、相互运用,运用得当,就会相互促进形成双赢的局面。机器人教育中涉及物理、数学、科学、信息技术等学科的知识,这个平台让学生体会到了科学知识的重要性,只要认真学好机器人,多学科综合知识运用能力也就能得到相应的增强;另一方面,在学习过程中,将学习机器人的自主钻研精神、方法和良好的学习习惯运用到其他学科的学习之中,如问题的记录法、生生之间的探讨法、向教师请教的方法等,也推动了学生其他学科成绩的进步。