以先进教育理念,培养21世纪人才

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  企业导航 如今能够生产机器人的企业很多,但凡其产品能够受到学生以及学科好评的,背后自会有一套教育的理念。让学生接触机器人的前沿技术,从“玩”中学习到包括人工智能在内的多种知识,从而培养他们的自主创新能力,也是作为教育机器人生产厂商应该做到的,更好的资源将会为学生的学习带来更好的效果。
  
  21世纪,让中国创造引领时代、开创未来是人们心底最强烈的呼声。这个时代,中国正在崛起;这个时代,中国正在转型、升级。那么中国该怎样去创造,中国创造的核心和根本又在哪里?我们该如何使学生具备未来人才的竞争力呢?关键在于培养学生的创造性思维,而机器人教育所涵盖的德、智、体、美并重的综合性教育则是最佳选择之一。
  ● 机器人教育促进科技创新
  机器人教育可以带领学生探索新的学习理念,引导学生探索深奥的机器人知识。通过机器人教育,学生在解决问题时能够学会整体构思、设计和开发。学生针对项目主题主动调查、动手实践,享受成功的快乐。机器人活动不仅可以让学生学到有关阅读、数理、机械、电子、光学、计算机编程等技术知识,更可以帮助他们培养良好的生活习惯与生存技能,如人与人的沟通与合作、对他人的尊重、恒心毅力及时间的合理分配、利用等,为将来走向社会面对新的挑战做好充分的准备。
  传统的教学方式与教材倾向于就一个给定的问题,给出一个既定的答案,限制了学生天性的发挥,往往使学生认为解决问题的途径只有一个。而机器人教育活动主题的安排不仅有趣,更提供开放性的问题解决方案,学生可以用不同的方法达到同一个目标,从而鼓励学生充分发挥想象力、创造力,培养学生的创造性思维。课堂中使用机器人套装,可以让学生探讨有趣、具有挑战性的主题并通过动手实践获取知识。
  机器人教育是建构在科技教育、素质教育和新课程理念下的,让学生能自主探究、合作学习和快乐教育的最有效教学模式之一,与新课标提出的加快中小学素质教育进程的教育理念相吻合。而乐高机器人教育体系在全球所实践的经验,无疑为国内科技创新教育提供了一种很好的参考模式。
  ● 乐高机器人教育体系
  乐高教育的学习体系从幼儿早期教育开始,覆盖了从2岁至16岁的不同教育阶段。其中智能機器人组装套件用于学龄孩子的教育,原先的积木变成了机器人的零件,体积变小了,种类也变多了,搭建一个机器人涉及数学、物理、科学、技术、工程、设计和机器人等众多领域的专业知识,这也使学生面对更大的挑战。
  1.培养学生解决问题的能力
  乐高机器人教育理念中很重要的一条,就是培养学生解决问题的能力。未来社会需要的不仅是知识的再生产,更重要的是新的想法、创造力和新的思考方式。在解决问题的过程中,创新思维是培养解决问题能力的核心,它帮助学生发现多种可能的解决方案,寻求替代方案,挑战假设,并提出新的想法。因此,乐高机器人特意为学生预留了创新的空间,这一独创性的乐高教学材料将模型搭建与计算机编程有效地结合在一起,使学生可以自主编写机器人程序、创意设计机器人的外貌与功能。这也使学生为了解决问题,自觉地学习、获取新知识;为了解决问题,必要的协作培养合作能力;为了解决问题,提高沟通能力,充分表达思想(如图1)。
  
  2.玩中学
  教育,简单理解就是培养学生准备从事社会生活的整个过程,主要指学校对适龄儿童、少年、青年进行培养的过程。乐高在深谙皮亚杰(Jean Piaget)建构主义(constructivism)教育理论的同时,更注重通过动手玩(hands-on)来培养学生的学习兴趣。
  乐趣是乐高机器人教育中的一个重要理念,它让学生在尽情舒展其创造潜能的同时体验快乐与自豪,它是促使学生主动学习、建立成就感的基础。每一套机器人的身上,乐高都默默赋予了一些学习内涵和技能培养,这与其他程序设定的机器人有很大差别。它使用美国麻省理工学院开发的乐高微型电脑,通过光电传感器,机器人可以沿着一定的路线前进、或绕某一物体转动、或藏在暗处等。启动机器人开关,机器人就可以脱离计算机,按程序指令行动,甚至不需要遥控。孩子动手搭建、操作得爱不释手的过程中,自然而然地学到了知识,提高了技能,增强了自信。
  3.做中学
  做中学是乐高教育的另一条重要理念,由麻省理工学院教授Dr. Seymour Papert提出,他强调让学生通过自己的努力获取解决问题的方案,让学生体验强烈的成就感,这种体验远不同于单纯复制别人的成就。给孩子购买过乐高机器人的父母都知道他们的孩子“玩”是有价值的。在这一过程中,他们需要自己设计机器人,在计算机上为其编写程序,并通过机器人与计算机串口相连的红外发射仪,将程序从计算机下载到机器人的微型电脑内……整个过程都是在“做中学”。孩子们用乐高器材搭建机器人的同时,其头脑中也在建立自己的知识和理解体系。这种新的知识体系使他们能够创建更复杂的解决方案,收获更多的技能,并且在自我强化中循环。
  “做中学”建构解决方案是开放、多样的,最重要的部分是让学生找到自己的学习方式。这种方式能够让他们体验真正的成功,他们没有抄袭别人的想法,而是通过自己的努力去发现。这样的解决方案强调动手建构的重要性,它将有助于建设一个创造型社会(如图2)。
  
  4.适度挑战
  乐高机器人教育理念中,要求给予学生的挑战必须是开放的,同时具有足够的灵活性,这样学生们既不会因缺乏挑战而感到厌烦,也不会因过度挑战而感到沮丧,从而让学生们保持在一个最佳的学习状态。保持这种持续流动、螺旋上升的状态,这就是机器人的作用(如图3)。
  
  5.学习过程——4C框架
  乐高教育将案例教学进行了结构化提炼,高度浓缩为4C框架,即联系(Connect),建构(Construct),反思(Contemplate)和延续(Continue)。
  “联系”阶段,以开放式的任务或挑战引导学生把案例学习活动中的内容与他们以往对现实生活的观察和理解联系起来,与他们以往所学的知识和技能联系起来,从而激发学生的创作力,唤起他们的兴趣。
  “建构”阶段,也是做中学的阶段。学生通过动手设计、建构机器人,在头脑中组合、创建新的知识结构。学生通过策划、编写方案程序,完成任务,解决问题。
  
  “反思”阶段,教师通过开放式的思维和灵活的方法引导学生对其解决问题的方案展开讨论、反思,加深理解,调整改变参数,进行评估。“延续”阶段,在学生强烈成就感和渴望解决更多问题的基础上,进一步给予他们适度挑战,引导他们寻求学习更多的知识、技能,使他们在一个螺旋式上升的良性循环过程中超越自我(如图4)。乐高学习体系的目标是培养孩子成为系统地创新学习者,积极主动的学习者,善于合作交流的学习者,为未来输送科技人才。
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