机器人创新教育实践与探究

时间：2021-01-28 12:11:25　来源：勤学考试网本文已影响人

机器人创新教育的实践与探究

绵阳中学熊永成

【摘要】机器人是进行信息技术教育的有效载体，机器人创新教育旨在培养学生的创新精神和综合实践能力。本文结合几年的实践经验从多方面阐述了机器人创新教育的策略，分析了机器人教育的现状和具体实践中遇到的困惑。

【关键词】机器人；创新教育；策略

智能技术是信息技术领域的一个学术前沿，机器人是现代技术特别是信息技术发展的综合体现，是中小学信息技术课程和综合实践课程的良好载体。机器人教育具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于学生迅速接触前沿研究，并有利于提高学生的创新能力和科学素养。机器人提供了一种素质教育和创新教育与前沿研究相结合的生动形式。

一、机器人创新教育的现状分析

教育部在2003年中小学电脑制作活动特意添加了机器人灭火比赛项目和机器人足球比赛项目，各省市的许多学校也都开展了机器人的活动。从各地情况来看，较多的学校是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展机器人教学的。一般是由学校购买几套器材，科技老师带领几个学生熟悉一段时间后，去参加一些机器人竞赛。这种为了比赛而短期集训学习机器人的学生往往无法深入学习，大部分学生都是懵懵懂懂、一知半解，能力无法从根本上得到锻炼和提高。

为了充分地培养学生的动手能力、创新能力、综合能力和协作能力。我校从2004年开始一直在努力地进行机器人的创新教学，先后设计制作了机器人创新作品智能街灯、悬崖不落智能车、节能电梯、智能图书检索器、儿童乘梯提醒机器人等多项创新机器人，并以机器人创新为支点，深化创新教育。下面本人结合三年来在机器人活动和创新教育方面的实践作一些交流与探究。

二、机器人创新教育的策略

（一）组织各种科技活动，培养学生的学习兴趣

机器人活动不能简单地看成是组织一次学生活动或参加一次竞赛，而应该利用科学探究的方法去研究在机器人教育中学生的科学素养如何培养问题，以机器人教育为载体来提高学生的科学素养。并把在机器人教育中科学素养的培养内容和方法推广到科技小发明等其他科技活动中。

我校每年组织一次电脑机器人比赛活动，活动由同学们自己举办，自己制订比赛规则，赛后参赛同学需要对自己的机器人作品的设计思路进行阐述。去年我校举行了一次机器人射门比赛，机器人在离球门不同的角度和不同的距离的三个点上发射乒乓球到球门内，机器人必须要有弹射球装置，并根据射门难易度不同而设置不同进球分值。这种形式有效地调动了学生的学习兴趣，丰富了学校文化生活，也展现了学生的创造才华，并有效地提高了机器人应用水平。这个项目成为广受欢迎、最具人气的学校文化活动之一。

（二）举办科技节，学习借鉴创新思维

学校每年一度的科技节让学生进一步了解机器人大赛，激发青少年对科学的兴趣，更好地培养和提高青少年的科技创新精神和实践能力，开阔他们的眼界，启迪他们的思维。通过科技节，展示各式各样机器人，消除了同学们对科技创新的神秘感，很多同学发现其实发明创造离我们很近，也许一个好的想法，一个好的点子就能成就一个小发明，小创造，极大的提高了同学们的制作创新作品的热情。

（三）敏锐观察，积极思考、敢于创新

敏锐的观察能力对于每个人来说，都是不可缺少的能力素质。而独立思考是一个人进行创新活动的前提，也是素质教育的目标之一。这些都需要在后天的实践中逐渐培养起来的。

机器人创新可以在实际的教学过程中培养学生良好的观察习惯，提高观察能力。我们经常要求学生调试时留心观察小车的运动情况、观察周围光线环境、观察观感和黑线的位置等等，这在很大程度上锻炼了学生的观察能力。如走轨迹机器人，经常会出现机器人脱离轨迹的现象。我们建议学生主要从环境光的干扰方面考虑。通过仔细观察发现，在电源正常的情况下，模拟黑标安装的高低位置不同，采集的数据也相差很大，降低模拟黑标离地面的高度，安装位置越低效果越好。另外在模拟黑标上套上用热缩管做成的一个黑色小圆圈，防止外界光的干扰，通过这些调整，机器人能很稳定地完成任务。

提高观察力还要克服粗心大意、不求甚解的毛病，心要细，把观察与思考结合起来。机器人活动是马虎不得的，一丁点的误差就会导致失败。即便你各方面都很出色，也不可能每次都获得成功，红外线的影响、光线的变化、电量的消耗、机器人每次放置的位置等等都会影响你的成绩。在不断的失败中，学生懂得了如何保持平和的心态，仔细观察，积极思考，发现问题所在。勤于观察、善于思考的人才能拥有充满希望的未来之路。

（四）以老带新同伴互助共同进步

随着机器人活动开展的深入，成员越来越多，学习的时间又集中在一块，加上不同兴趣小组研究的课题不一样，小组碰到解决不了的问题，教师无法及时解决，效率不高，老师也疲于奔命，针对这种情况，我们改变方式，采取以老带新，同伴互助，共同进步的方式，新的兴趣小组有问题先跟老队员小组讨教，一般问题都可以得到妥善解决，老队员也在帮助新队员的过程中得到了锻炼。对于确实解决不了的问题，再跟教师一起研究。采取这种方式后，教师的指导更加深入，更加有效。

（五）以任务驱动为形式，开展项目教学

机器人教学与其他学科教学的最大不同之处在于不是以讲授为主，而是一种师生平等的合作伙伴关系，教师起着指导者、组织者、帮助者、合作者的作用，是平等中的首席，是师生学习共同体的一分子。在基本的知识掌握之后，同学们以小组合作为形式，进行创新设计、编制程序、组装部件、演习实验、研究反思等，这样，各个小组可以确定各自不同类别的机器人进行研究，课题截然不同。在这种情况下，如何来保证教学组织呢? 教师尝试着采用了任务驱动式的项目教学，让学生根据兴趣和研究的问题组成项目小组，每个项目小组内部又根据研究具体任务进行责任分工，教师根据学生需要帮助项目小组选择明确的研究课题，并宏观指导，具体设计研究则由各项目小组合作来完成，教师最后负责鉴定各小组的研究报告、机器人操作演习。完成某个项目后，原项目小组即告解散，再重新确定下一个研究课题，重组结构。这种教学方式任务明确，资源共享，灵活自主，操作性强，收到了很好的教学效果。比如同学们在制作创新机器人“智能图书检索器”的研究过程中，调查参阅大量文献资料，涉及了信息技术、电子技术、机械结构等在内的多个技术领域，他们联合攻关，反复推敲，改进设计，最终出色地完成了项目任务。事实上，学生在设计操演过程中，已经有效地构建了知识系统，并创造性地应用于实践活动，同时培养了创新思维、合作精神和竞争意识。

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