智能機器人課堂教學的探討信息技術(shù)論文

1、智能機器人課堂教學的探討摘要:隨著智能機器人技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入，智能機器人的教育走入中、小學校的課堂已經(jīng)成為可能和必然趨勢，本文擬就機器人教育進入課堂教學作一次嘗試性探討。關(guān)鍵詞：機器人教育智能機器人引言隨著智能機器人技術(shù)的發(fā)展和信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入，智能機器人的教育走入中、小學校的課堂已經(jīng)成為可能和必然趨勢。機器人的教育也必將給信息技術(shù)基礎(chǔ)教育帶來新的活力。智能機器人會成為青少年能力、素質(zhì)培養(yǎng)的智能平臺。一、為什么要開設(shè)智能機器人課程信息技術(shù)課堂教學改革特別強調(diào)注重對學生學習經(jīng)驗的培養(yǎng)，注重學生體驗、感悟和實踐的過程，注重學生個性的健康發(fā)展和對學生的創(chuàng)新

2、精神、實踐能力的培養(yǎng)。智能機器人教學非常有利于貫徹這一理念。國外機器人教學實驗證明，機器人競賽不僅活動主題有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學生可以用不同的方法達到同一個目標，因而智能機器人活動能激發(fā)學生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學生的開放性思維。在機器人教學中，學生通過動手實踐獲取知識。他們就像真正的工程師一樣，針對項目主題進行研究、策劃、設(shè)計、組裝和測試。他們以小組為單位，使用積木、傳感器、馬達及齒輪等組件設(shè)計自己的機器人，并為機器人編寫程序，讓它完成自己想讓它做的事情。孩子們通過主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的興奮。在活動中，學生

3、不僅可以學到有關(guān)機械、電子、計算機等技術(shù)知識，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如與人溝通合作的能力，合理分配、利用時間的能力，對他人尊重、毅力與自信心的樹立,二、如何處理智能機器人課程與信息技術(shù)課程之間的關(guān)系智能機器人課程的內(nèi)容決定了它與信息技術(shù)課程的關(guān)系是比較緊密的。當前我們的課程設(shè)置中沒有智能機器人課程計劃，怎么辦？可以把智能機器人課程包含在信息技術(shù)課程計劃中，通過壓縮信息技術(shù)課程課時，適當刪減和調(diào)整信息技術(shù)課堂教學內(nèi)容，來完成一定量的智能機器人課堂教學。從近兩年的信息技術(shù)教學反饋來分析，在開設(shè)智能機器人課程前后，學生對常規(guī)信息技術(shù)知識的掌握沒有下降，應(yīng)用能力反而大大加強了，表現(xiàn)在對實際問題

4、的分析與理解更準確、深入。學生對信息技術(shù)課依然非常熱愛。當然，為了加強信息技術(shù)課的教學，我們也在考慮是否應(yīng)改變這一做法，如是否可以把新課程標準下的“地方課程”拿出部分來用于實施智能機器人教學，這樣，就不用再占用信息技術(shù)課的教學時間。三、如何進行器材管理機器人課堂教學中除使用核心模塊外，一般還要用到各種各樣的零配件。以納英特積木式智能機器人為例，除核心基礎(chǔ)套件外，還有用于搭建的積木套件和各種傳感器，學生在裝配機器人、調(diào)整修改、欣賞學習、搬運等過程中容易出現(xiàn)零配件缺損。因此，器材管理到位是使教學正常進行的重要保障。針對上述這些情況，我們建議用戶單位，制訂智能機器人操作手冊和智能機器人活動手冊，并且

5、可以以小組的方式發(fā)放，要求學生嚴格按照手冊條例使用和管理器材。依據(jù)操作手冊，我們對這兩個小組的相關(guān)責任人員進行了處理，這不但教育了學生，更促進了器材規(guī)范管理。智能機器人操作手冊通過具體的規(guī)章制度來規(guī)范學生的課堂活動,以培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的操作習慣，并保障機器人器材的完好。其具體內(nèi)容有：課堂活動分組要求；小組成員分工及相關(guān)職責；智能機器人活動步驟；智能機器人搭件、調(diào)試要求；智能機器人競賽場地規(guī)格及使用要求；智能機器人器材出借要求；課堂表現(xiàn)獎勵和懲罰機制；智能機器人器材保管責任條例；學員評價操作細則；“機器人小小工程師”評選規(guī)則等。智能機器人活動手冊用于記載每次活動的情況，具體內(nèi)容有：活動時間登記表

6、；活動過程記錄表；研究成果匯總表；總結(jié)評價表（自評、互評、師評）；附件清單（相關(guān)數(shù)據(jù)資料）；設(shè)備使用反饋單；特殊器材申領(lǐng)單等。要求學生每節(jié)課對有關(guān)項目都要及時記錄，并分析整理出經(jīng)驗、體會，以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。四、場地設(shè)計的方案在機器人課堂教學初期，我們深為缺乏機器人活動和比賽的場地發(fā)愁。在實踐中，我們探索出以下幾種解決方案：方案一在教室內(nèi)就地取材。例如機器人走迷宮，可以讓學生用自己的凳子隨意在地面上組合成一個迷宮。這不僅解決了場地問題，而且學生在組合迷宮的過程中，既要設(shè)計機器人行進的路線，分析自己搭建的場地是否合理，又要反思自己的編程設(shè)計能否解決問題，這對學生提高分析能力、鞏固

7、知識很有幫助。方案二采用簡易材料制作小型活動場地。例如杭州留下鎮(zhèn)中心小學“機器人小導游”項目中，設(shè)計的情境是由機器人帶領(lǐng)游客瀏覽一到兩個景點。我們直接在地面上貼上三塊不同顏色的圓形貼紙，紙上寫著地名作為旅游景點。學生調(diào)整好的機器人在該場地上由第一個圓進入到第二個圓，停頓數(shù)秒后再轉(zhuǎn)入第三個圓，效果非常好。同理，根據(jù)機器人任務(wù)的不同，我們可以相應(yīng)使用塑料、卡紙、瓶罐等材料，直接在紙上或地面上制作出簡易的小型活動場地，滿足課堂教學需要，實現(xiàn)低成本高效率。方案三標準比賽場地。由專業(yè)人員制作一些木制比賽場地，這些場地的材料較好，制作比較精細，可以用作課堂教學中的比賽及專業(yè)競賽?？梢灾谱饕恍﹪鴥?nèi)或省內(nèi)常規(guī)

8、比賽必用的一些場地或典型項目的場地，如機器人迷宮場地、機器人滅火場地、機器人足球場地這些場地不僅可以用于教學，也可以做賽前調(diào)試用，實用價值比較大?？傊?，在機器人活動場地問題上，我校的經(jīng)驗是“根據(jù)學校實際，逐步到位；老師和學生共同設(shè)計制作；因地制宜，靈活實施”，從而以較低的代價取得了滿意的課堂效果。五、在學校開展機器人活動的條件2003年浙江省教育廳教研室開展了機器人進課堂的課題，參與的學校非常踴躍，在2004年6月進行了結(jié)題報告會，不僅有學校的機器人公開課，也有各位參與老師的結(jié)題報告。在開展一年多課題中，我覺得機器人一定能進入課堂，但實現(xiàn)起來也不是一件容易的事，需要教育行政部門及學校的努力。要

9、使機器人盡早進入課堂，我覺得取決于下列因素：行政：機器人教學內(nèi)容有沒有在正式的教材中出現(xiàn)，上級教育行政部門有沒有把配備機器人實驗室作為一個學?，F(xiàn)代教育技術(shù)的配備標準。觀念：學校領(lǐng)導有沒有認識到機器人教學對學生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)的巨大作用，有沒有看到機器人教學的前景。資金：機器人雖然能走入學校，但由于價格比較高，因此不能作為一個兒童玩具一樣在學生中推廣開來。當然，和學校投入現(xiàn)代教育技術(shù)上所花的錢相比，機器人的投入還是很小的。智能機器人，給信息技術(shù)教學帶來了一個更寬廣的領(lǐng)域，等待著我們?nèi)ネ诰?。第一部分有關(guān)“智能機器人進課堂”的準備工作第一步：1、收集有關(guān)“智能機器人”教育教學資料（光盤、書籍、網(wǎng)站、軟

10、件等）2、收集一些機器人課堂教學課件3、機器人課堂教學錄像一些4、機器人課堂教學案例分析一篇5、機器人實踐研究課一節(jié)6、參考其它學校實驗方案第二步：7、組建一個“機器人實驗室”，購買相應(yīng)的機器人設(shè)備8、建議在小學三年級以上開展機器人課堂教學（需要會操作計算機）9、開展機器人課堂教學研究，積累經(jīng)驗，分析問題。10、通過校園網(wǎng)絡(luò)開展有關(guān)“智能機器人”教學調(diào)查，和收集分析數(shù)據(jù)樣本及各種機器人的資源積累。11、編寫智能機器人校本教材（機器人理論、拼裝搭件、程序設(shè)計等教學單元）。第三步：智能機器人課堂教學模式研究走進智能機器人智能機器人課堂教學任務(wù)開發(fā)案例中、小學信息技術(shù)與智能機器人參與各種比賽，調(diào)動學

11、生的積極性第二部分機器人教學模式實踐研究報告一、理論背景由于學生各具不同的心智面貌，所以他們會以各自不同的表達方式去處理各種不同種類的信息。首先學生通過什么途徑可以學得更快、更好，再決定如何利用學生優(yōu)勢帶動發(fā)展其他有待發(fā)展的潛能。因此，教師（或家長）須采用多元途徑進行個性化的教育，但這絕不是要求每個孩子都需要通過多種方式系統(tǒng)學習同一內(nèi)容，促使多元智能都達到卓越的水平。除個別化教學外，教師（或家長）可以組合不同心智類型和水平的兒童進行小組活動，利用他們互補的潛能，通過多元智能的教育途徑進行合作學習，兼顧發(fā)展兒童的自信心、同情心、責任感等美德。根據(jù)多元智能理論，可以說幾乎每個人都是聰明的，但聰明的

12、范疇與性質(zhì)卻呈現(xiàn)許多個別差異，各人的智能光譜（IntelligenceSpectrum）就各如其面，人人各不相同。多元智能理論的重要性，在于人類創(chuàng)新進步、成功、快樂的因素，都可從發(fā)現(xiàn)自我多元智能的可塑性開始。家長和教育者須知各種智能是以潛能的形態(tài)存于我們心靈之中，只要給予適當?shù)墓膭?、機會、環(huán)境和教育，幾乎每個人的所有多元智能均能達到相當高度的發(fā)展，而且可以遠超乎我們所預期的境界。由于這些智能都是我們所生活的文化社會所高度重視的，多元智能培育正是適合素質(zhì)教育的重要內(nèi)涵，其目標是真正考慮到個別差異，徹底因材施教。智能機器人是一門跨學科、高度綜合、極具成長性的學科；智能機器人教育能自然融合于基礎(chǔ)教育

13、的各學科教育。在信息科技教育中，在信息技術(shù)與課程的整合中，在各類課程的研究性、探究性學習活動中，在培養(yǎng)和發(fā)展學生多元智能理論過程中，在創(chuàng)新實踐活動中，智能機器人主題都能找到創(chuàng)造和發(fā)展的空間。二、課型范疇“智能機器人”屬于綜合實踐活動課的范疇，從目前大部分學校開展情況來看，有以下幾種活動模式:科技活動如浙江省教委和浙江省科協(xié)組織的機器人一系列比賽活動勞技課類似于航模海模，偏重于組裝和搭件信息科技課外拓展開展興趣小組活動，為比賽選拔人才學科整合實驗綜合實踐課，學科整合點比較多研究性活動小課題研究、小論文撰寫之類探究性學習活動以學生的自主參與、管理為主,三、機器人教學模式之實踐研究1、課堂模式之分工

14、合作(1) 在課堂教育中，以小組為單位2-4人一個小組，進行分工合作;(2) 既可以發(fā)揮學生的團結(jié)協(xié)作精神，也可以發(fā)揮團隊作用，共同完成項目；(3) 可以進行結(jié)對分組，將特長學生放置各小組，從而起到帶頭作用；2、課堂模式之課型結(jié)構(gòu)(4) 理論篇：機器人知識的介紹、講解(5) 動手篇：機器人的拼裝(6) 編程篇：如何讓機器人動起來(7) 綜合篇：課內(nèi)比賽、小組活動3、課堂模式之評價方式(1)、重視過程評價本課程目標的重點在于培養(yǎng)學生的態(tài)度和能力，而非知識和技能。所以評價時，不應(yīng)該過于看重于學生所獲得的知識的多少及作品的優(yōu)劣，而應(yīng)特別關(guān)注學生參與的態(tài)度、解決問題的能力和創(chuàng)造性，關(guān)注學習的過程和方法

15、，關(guān)注交流與合作，關(guān)注動手實踐以及所獲得的經(jīng)驗與教訓。因此最好采用形成性評價的方式，而不采用等級評分的方法，重視對過程的評價和在過程中的評價，使評價成為學生學會實踐和反思、發(fā)現(xiàn)自我、欣賞別人的過程。同時要強調(diào)評價的激勵性，鼓勵學生發(fā)揮自己的個性特長，施展自己的才能，努力形成激勵廣大學生積極進取、勇于創(chuàng)新的氛圍。(2)、以學生自我評價為主本課程的評價可采用多種方式，如對書面材料的評價與對學生的口頭報告、活動、展示的評價相結(jié)合；教師評價與學生的自評、互評相結(jié)合；小組的評價與組內(nèi)個人的評價相結(jié)合等。其中以學生的自我評價為主。由于是讓學生自我評價，其壓力較小，學生可以充分地暢談自己參與活動的體驗、經(jīng)驗

16、和教訓，自由地交換意見。同時，這種集體和個人的自我評價也可以使學生享受到健康的民主風氣的熏陶和教育。(3)、評價的開放性本課程具有開放性的特點，評價也應(yīng)該具有開放性，在學生自我評價的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能采用集體討論和交流的形式，將個人和小組的經(jīng)驗及成果展示出來，并鼓勵相互之間充分發(fā)表意見和評論。這樣的評論不僅可以使學生吸收他人的有益經(jīng)驗，而且還可以促使學生加深對問題的認識，有助于培養(yǎng)學生敢于和善于發(fā)現(xiàn)問題并發(fā)表個人見解的優(yōu)良品質(zhì)。從評價的科學性、全面性和可操作性等原則出發(fā)，結(jié)合活動課教學的理論與實踐，提出如下的綜合實踐活動課教學評價指標體系。機器人課堂教學評價表評價項目評價要點分數(shù)評價標準目的內(nèi)容

17、20%1.目標明確5符合培養(yǎng)4種意識、4種能力、發(fā)展個性的精神2.內(nèi)容實用5貼近生活貼近學生豐富學生的直接經(jīng)驗3.內(nèi)容綜合5引入多種信息運用多門學科知識4.深淺適當5分量適當難易適當方式方法15%1.組織形式5不是課堂教學形式具體組織形式得當2.學生活動方法5方法得當多法結(jié)合3.教師指導方法5講解時間不超過1/4指導方法得當活動過程1.活動要素18具備基本要素有機組合各要素30%2.活動步驟12活動準備活動導入活動展開、研究、實踐活動評價總結(jié)活動效果35%1.學生自主性10學生在教師指導下自主的思考、設(shè)計操作和解決問題2.學生能動性15主動活動面（即主動參與活動的人數(shù)與總?cè)藬?shù)之比）主動活動量（

18、即個體主動參與活動時間與總活動時間之比）3.學生創(chuàng)造性10思路設(shè)計新穎方式方法多樣有一定的活動成果第三部分機器人教學校本教材開發(fā)初探1、校本課程開發(fā)的類型有三種：選用、改編、新編。課程選用是校本課程開發(fā)中最普遍的活動，是教師從課程資源中選擇比較適合的課程；課程改編是教師根據(jù)學生的實際情況和學校或自身的現(xiàn)實條件，對已有的課程進行局部的內(nèi)容修改或結(jié)構(gòu)調(diào)整；課程新編是指教師根據(jù)需要與可能而開發(fā)的全新的課程。2、機器人校本教材開發(fā)標準了解智使學生了解智能機器人這個學術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用狀況,能機器人的概念和工作方式，破除青少年對機器人的神秘感，為進一步學習機器人的有關(guān)知識打下基礎(chǔ)。使學生掌握為一種智能機器人下載程序的方法，了解智能機器人的各種傳感器和驅(qū)動裝置的作用。理解體會程序是智能機器人的靈魂，了解機器人是怎樣在人的指揮下工作的。學習為一種智能機器人編寫程序，通過為機器人編寫程序?qū)W到科學而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學生分析問題和解決問題的能力。通過完成任務(wù)和比賽項目，使學生在為機器人比賽過程