徐锋
徐州市青少年宫 221003
摘 要:智能机器人是一高科技学科,结合了众多前沿技术,包括电子、机械、传感器、计算机软件和硬件等众多先进技术,智能化水平较高。在中小学课堂教学中,通过智能机器人的应用,在丰富教学内容的同时,还可以满足场地设计、器材管理和活动记录等多功能需求。本文就中小学智能机器人课堂教学进行探究,结合实际情况,选择合理的策略予以实践。
关键词：机器人；中小学；智能
前言：在信息时代背景下,现代化科学技术快速发展,智能机器人作为一种前沿技术,同教育领域融合是必然选择,可以为新时期的中小学课堂教学注入新的活力和生命力。在中小学课堂教学中融合智能机器人,构建有助于学生素质能力发展的智能平台,实现教学的自主性和探索性,促使学生保持高度学习兴趣的。
1、新形势下组织开展小学机器人教育的重要意义
结合当前教育改革的现实需求,发现在小学教育实践中加强对机器人教育的重视,并对机器人教育进行开发和实践,能发挥出其重要作用,促进小学综合教育质量和效果的全面提高。具体对深入贯彻落实小学机器人教育的重要意义进行分析,发现主要从以下方面得到适当的体现:
1.1能促进学生团队合作意识的强化
在小学教育活动中组织开展机器人教育,能为学生参与团队合作创造良好的平台,在学生以小组为单位完成各项任务的过程中,学生的团结和合作精神也会得到有效的培养,让学生在相互合作的基础上摸索和发现有用的信息,并在小组范围内共享,最终在老师的支持和小组成员的共同努力下完成学习任务。在这种小组合作形式的探究活动中,学生能够感受到团队的价值,并形成相应的成就感,对于学生团队合作意识的强化起到有效的促进作用,能为学生创新意识和创造能力的培养起到辅助作用。
1.2能培养学生形成认真观察、细心探索的研究态度
机器人教育实际上与科学教育存在紧密的联系,因此对学生科学研究态度的要求相对较高,在机器人教育组织活动中,教师也重视对学生观察能力、严谨学习态度的培养,因此可以说,加强对机器人教育的重视并对机器人教育活动进行合理的开发,对培养学生认真观察和细心探索的习惯以及学习态度产生着重要的影响。在机器人教育活动变化方面的教学中,教师一般会要求学生能对机器人运动的基本情况细心观察,让学生在学习过程中发现问题,对学生的观察能力加以培养。如在机器人运动的过程中,往往会出现脱离轨迹的情况,此时教师要建议学生在观察的过程中排除环境光线的不良影响,认真观察和分析,对黑标高度位置进行模拟,进而对相关数据实施科学的计算,确保能在观察和研究的基础上,发现机器人运行过程中脱离轨迹的原因并进行合理的调整,提高学习效果。
1.3有利于对学生的逻辑思维能力进行强化训练
机器人教育逻辑性相对较为明显,在组织开展机器人教育的过程中,教师会有意识的对学生的逻辑思维能力加以培养,促进学生逻辑思维能力的形成,奠定学生学习基础。在具体开展机器人教育的过程中,机器人制作的全过程都存在相应的逻辑关系,对学生逻辑思维能力的要求相对较高,因此在教学组织活动中,合理对机器人教育进行开发和实践,也能逐步实现对学生逻辑思维能力的培养。如在组织学生参与“机器人探险”研究项目的过程中,教师要帮助和引导学生在学习的基础上设计探险机器人,要求机器人能够沿着教师规定的轨迹前进,并顺利的穿过设置的障碍,如河流、草地、斜坡等,最终达到目的地。在此教学任务实践中,教师要指导学生对场地问题进行统筹研究,然后结合具体的情况对机器人进行设计,在老师的帮助下完成对程序的编写和调试。
此时,教师就要基于对逻辑关系的把握,系统分析项目实践中存在的问题,并在总结问题和处理问题的基础上对问题的解决路径加以探究,不仅学生的创新实践能力会得到培养,学生的逻辑思维能力也会得到强化训练,对学生综合学习能力的提高产生着相应的积极影响。
2.创新思维的培养
2.1建立学习群
机器人教学过程中,教师指导学生了解机器人的基本构架、各种传感器的应用、机器人编程的基本方法,担任主导者、组织者、帮助者、合作者的角色,学生才是真正学习的主体。学习群共同分析项目任务,站在“整体”的高度俯瞰“环节”的脉络,突破个体认识能力的片面性、局限性。如2015-2016年江苏省普及机器人大赛五车轨迹接力赛项目,从机器人布局、场地轨迹大广角来深入理解机器人“接力”的概念。学生根据自身接力赛的经验,提出许多角度的方案,有的说采用传统稳妥的光感寻迹,有的说运用光线干扰影响较小的陀螺仪定位,有的说触感接力位置很重要,有的说改进万向轮提高转弯速度学习群的每一个人独立思考又相互碰撞,完善的解决方案呼之欲出。教学过程中多鼓励学生大胆想象,自由发言,提出自己的见解和方案,利于避免思维定势、功能固着衍生的狭隘弊端。教学过程中运用头脑风暴,上下左右多方位的思考方式,有意识的关注发散思维的训练,打破思维界限,扩大思维外延,有助于培养学生的创新思维。
2.2实施操作
机器人教学采用问题探究的学习策略,开放式的组织形式,实施过程大抵分为三个阶段:(1)基础训练:面向机器人认知零基础的学生。主要任务是学习机器人机械传动装置的连接,各类传感器的功能,熟悉硬件結构体系。附以观看图片、影像,机器人如影随形的影响着人类现在、未来的生活、生产。重在激趣。(2)软件学习:目前机器人教学中常用图形化编程软件。图形画编程简单直观,程序模块化,通过拖拽方式实现程序流程图的编译,使用起来像搭建积木,帮助初学者理解简单的程序逻辑。重在编程启蒙。(3)应用实践:完成机器人基本项目任务,如走直线、遇障碍后退2秒停、灭火等。意在让学生完整的体验机器人活动的过程。如机器人走直线行走2秒后,倒退3秒,停。动作的完成需要三个步骤:第一步搭建机器人,第二步程序编写,第三步程序下载运行与调试。发现机器人运行现过程中出现的问题,提出相应的解决方案。反复调试。常见问题如:机器人直线行走,轨迹偏差大。思考:致使出现问题的原因有哪些?机器人整体重心偏颇;左右电机转速相差大对应提出解决方案:调试硬件重心位置，调试程序缩小速度差，或者二者皆有考量。活动中,程序调试,硬件调整占用时间最多,却是训练学生发散思维、联想思维、想象思维、类比思维、收敛思维等创新思维的重要阵地。(4)提升阶段:机器人活动中,一次次精准的完成各项既定任务,使得学生们兴奋不已,学有余力者开始尝试挑战更高难度的任务,参与竞赛。机器人竞赛项目以专题训练为主,比一般机器人教学针对性更强。任务试误阶段,遇到问题关卡查阅文献资料。知识面广,综合性强,学生们须分工合作,联合攻关。模拟集训阶段,发现问题,解决问题为主。学生们需要短时间内找到影响机器人完成任务的因素并准确排除,如传感器损坏、轮胎打滑等。竞赛周期期间,学生自己搭建,自己编程,自己调试,独立面对现场发挥失常的压力,知识技能与精神层面的综合能力得到锤炼。
结束语
机器人教育的开展能促进学生创新精神和实践能力的培养,对深入贯彻落实素质教育产生着重要的影响。因此新形势下结合教学改革的全新要求,要加强对小学机器人教育的研究,形成对机器人教育的深刻认识,为教育教学活动的开展奠定基础。
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