智能機器人與初中科學整合教學初探

　　“智能機器人”是一種集數(shù)學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、軟件、人工智能等眾多領域的科學與技術知識于一身的綜合技術平臺。根據(jù)目前調(diào)查情況看，智能機器人教學主要在信息技術、通用技術、綜合實踐與其他活動課中開展，大多數(shù)學校的機器人教學僅僅圍繞各類機器人比賽而展開，主要組織學生進行比賽的相關設計與制作。因此，智能機器人作為一種全新的教學平臺，它在學科教學中的作用遠遠沒有發(fā)揮出來。在機器人比賽中，由于過分追求比賽結果，造成學生學習的主動性、思維的開放性和創(chuàng)造性沒有得到充分的體現(xiàn)。所以，除了參加各類機器人比賽外，更應該充分挖掘它在學科學習中的應用價值，只有這樣才能使智能機器人這個教學平臺在中小學中結出更加豐碩的果實。
　　初中科學學科與智能機器人有著相當緊密的聯(lián)系，所以兩者進行整合教學具有很強的操作性。
　　
　　以興趣愛好為基礎，引導學生主動走進課本
　　
　　在智能機器人教學活動中，學生既動手又動腦，這種“做中學，學中做”的形式學生非常喜歡，以此為契機，教師充分挖掘機器人與科學學科知識的相關性，激發(fā)學生學習科學知識的強烈欲望，引導學生主動走進課本。比如，凡是機器人中涉及的初中科學學科中的知識，我們都會告訴學生這些知識在哪本教材有介紹，可能在什么時候要學到，并要求他們自己去尋找相關知識和答案；有些知識初中教材中沒有的，可能在高中才能學到，就鼓勵學生去圖書館尋找相關資料，對相關知識自己先作一些了解，并且在機器人教學過程的適當時機巧設一些環(huán)節(jié)，來檢驗學生對知識的了解情況。這樣做不但使學生對科學學科知識有一些感性認識，更重要的是讓他們明白學好基礎知識對學習機器人有非常大的幫助，以此激發(fā)他們了解更多知識的愿望。
　　
　　以活動項目為載體，加強學科間的相互聯(lián)系
　　
　　智能機器人非常適合設計各種活動項目，這樣可以很好地彌補平時教學過程中學生主動應用知識情景比較少的不足。一方面，我在設計活動項目的過程中有意識地設計一些與科學學科相關的內(nèi)容，使學生在活動過程中主動應用所學科學知識為活動項目設計服務。另一方面，在科學學科教學中，根據(jù)教學內(nèi)容提出一些用機器人來進行實驗的方案，讓學生課外去完成。例如在學習《酸堿鹽》時，教材內(nèi)容有測試溶液的酸堿性實驗，我們就讓學生自己利用能檢測PH值的傳感器來設計一個機器人活動項目，讓學生更直觀、更深刻地理解滴定原理。
　　
　　以智能機器人為工具，解決學習中的問題
　　
　　引導學生關注課堂，關注身邊的問題，學會用所學的機器人知識去思考和解決問題，達到培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的目的。比如華東師范大學出版社出版的《科學》（七年級下）第78頁有一個“探究表面顏色不同的物體與吸熱的關系”的活動，教材中是采用如圖1的兩個大小相同的錐形瓶，把其中一個外壁用煙熏黑，在兩個瓶中注入質(zhì)量和初始溫度都相同的水，用插有溫度計的瓶塞蓋緊，溫度計的玻璃泡要浸在水中，然后把兩個錐形瓶放在陽光下曬5～8分鐘。再看溫度計的讀數(shù)。學生在做實驗時發(fā)現(xiàn)效果不是很明顯，在觀察黑錐形瓶時，溫度計的度數(shù)看不太清楚。有一個學生聯(lián)想到機器人教學中用過的溫度傳感器，于是和我一起商量著如何用機器人來完成這個活動。我們根據(jù)現(xiàn)有的一些條件對該活動進行了改進，首先找來了2個廢舊的日光燈的啟輝器，把外殼涂成黑色和白色，在蓋子上焊上熱敏電阻（型號：MF11-1K），裝入殼內(nèi)（如圖2），為了便于傳熱，熱敏電阻一定要緊貼內(nèi)壁。當溫度升高時，熱敏電阻RT的阻值減少，否則RT變大。然后，把兩個傳感器接到機器人的模擬端口，編寫一個簡單程序使傳感器的值顯示在機器人的LCD顯示屏上，效果很明顯。后來，我們又在這個基礎上做了紅、綠、藍三種表面顏色對太陽光的輻射吸收情況的分析實驗。
　　
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　　筆者認為，要想在智能機器人與初中科學整合教學領域有所作為、有所創(chuàng)新，還應該爭取得到科學教師的支持。最理想的狀態(tài)是進行智能機器人教學的信息技術教師和科學教師能面對面地坐下來，悉心研究、認真探討，找到智能機器人與科學教學的最佳結合點，進行學科整合教學的研究和推廣，讓智能機器人作為一種全新的教學平臺，在學科教學中發(fā)揮更重要的作用。