機(jī)器人教育中的多元智能培養(yǎng)

　　目前，機(jī)器人教育越來越受關(guān)注，教育部于2003年在新頒布的高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，分別把“人工智能初步”和“簡易機(jī)器人制作”設(shè)為信息技術(shù)和通用技術(shù)的一個(gè)選修模塊。如何有效開展機(jī)器人教育？筆者根據(jù)目前現(xiàn)狀和多元智能理論獲得了一些啟示。
　　
　　■ 機(jī)器人教育的現(xiàn)狀
　　
　　目前，各地中小學(xué)機(jī)器人教育正進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。但是，機(jī)器人教育在部分省市還難以開展，主要原因如下：
　　1.機(jī)器人教學(xué)資源的稀缺。由于中小學(xué)機(jī)器人教育是一門新興學(xué)科，且機(jī)器人的費(fèi)用比較昂貴，市場上一個(gè)機(jī)器人大概需要6000元，如果兩人一組的話，一個(gè)班級(jí)僅材料費(fèi)就要十幾萬，使得部分學(xué)校只能通過少數(shù)學(xué)生以興趣小組的方式開展局限教學(xué)，阻礙了機(jī)器人教育的開展與實(shí)施。同時(shí)，機(jī)器人教育在軟件方面投入也相當(dāng)匱乏，市場上配套的機(jī)器人教育的教材很難適應(yīng)實(shí)際教學(xué)的需要，使得機(jī)器人只是作為學(xué)校的一種擺設(shè)。
　　2.缺乏專業(yè)的機(jī)器人教師隊(duì)伍。負(fù)責(zé)機(jī)器人教育的教師往往是一些信息技術(shù)教師和物理教師，對(duì)于機(jī)器人的硬件方面知識(shí)還比較匱乏，使得在機(jī)器人硬件擴(kuò)展平臺(tái)的搭建上缺乏深入研究，學(xué)校開展機(jī)器人教學(xué)只是局限于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)功能，而對(duì)機(jī)器人的編程控制等研究性學(xué)習(xí)缺乏經(jīng)驗(yàn)。
　　3.缺乏先進(jìn)的教育理念。機(jī)器人教育尚處于探索階段，在機(jī)器人教育的實(shí)施過程中，缺乏對(duì)機(jī)器人教育的課程資源的開發(fā)。機(jī)器人教育由于沒有統(tǒng)一的一套標(biāo)準(zhǔn)體系以及缺乏先進(jìn)的教育理念，所以在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及
　　教學(xué)評(píng)價(jià)方面出現(xiàn)了一系列問題，這也是導(dǎo)致中小學(xué)機(jī)器人教育難以開展的原因之一。
　　
　　■ 多元智能理論下機(jī)器人教育學(xué)習(xí)環(huán)境的建構(gòu)
　　
　　多元智能理論是由美國哈佛大學(xué)認(rèn)知心理學(xué)專家加德納教授提出的，他認(rèn)為人類具有八種智能，這些智能既相互
　　聯(lián)系又相互獨(dú)立。分別為語言智能、數(shù)理邏輯智能、視覺空間智能、身體運(yùn)動(dòng)智能、音樂節(jié)奏智能、人際交往智能、自我認(rèn)識(shí)智能和自然智能。機(jī)器人作為一種自動(dòng)化的機(jī)器，融合了與人或生物相似的智能能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力。因此，開展機(jī)器人教育可以使學(xué)生融入到智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，符合多元智能理論關(guān)于學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)與多元發(fā)展的觀點(diǎn)，可以極大地發(fā)揮學(xué)生的個(gè)人潛能。
　　筆者針對(duì)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀進(jìn)行了反思，給出了以下啟示：機(jī)器人教育應(yīng)該充分利用各種技術(shù)手段，促進(jìn)學(xué)生多元智能的全面發(fā)展；要重視學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供多元發(fā)展的探究與創(chuàng)新平臺(tái)；要提供學(xué)生交流與協(xié)作的學(xué)習(xí)平臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價(jià)值取向；要注重學(xué)生發(fā)展過程的評(píng)價(jià)，充分尊重學(xué)生個(gè)性的差異。
　　多元智能理論倡導(dǎo)的學(xué)習(xí)環(huán)境是一種促進(jìn)學(xué)生語言智力、邏輯智力、交際智力及自我認(rèn)知智力發(fā)展的學(xué)習(xí)環(huán)境。因此，在機(jī)器人教育推廣過程中，要改變其他學(xué)科過于強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，就必須突出學(xué)生的主體性，倡導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手參與、樂于探究的學(xué)習(xí)能力，具體為：
　　1.體現(xiàn)個(gè)性發(fā)展與共同發(fā)展相結(jié)合的原則。在機(jī)器人教育過程中，應(yīng)該充分觀察學(xué)生的個(gè)性特征，根據(jù)學(xué)生自己的優(yōu)勢，選擇機(jī)器人探究的某個(gè)模塊，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，最后小組成員之間進(jìn)行交流協(xié)作，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。這樣，通過解決制作機(jī)器人過程中的實(shí)際問題，學(xué)生不僅可以深入了解物理方面的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而且還能拓展學(xué)生在計(jì)算機(jī)方面的應(yīng)用能力。例如，群體機(jī)器人是隨著多智能協(xié)調(diào)系統(tǒng)發(fā)展起來的，由于比單智能體具有更高的智能性，開發(fā)環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，由此可以通過模塊化的分組方式首先提出組織策略、方法及其協(xié)調(diào)機(jī)制，然后各自完成開發(fā)任務(wù)，最后進(jìn)行模塊之間的信息交換以及相互協(xié)調(diào)，從而創(chuàng)設(shè)良好的協(xié)作環(huán)境。
　　2.建立多維度評(píng)價(jià)機(jī)制，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。加德納強(qiáng)調(diào)，人擁有多種認(rèn)識(shí)世界的智能方式，每個(gè)人都有一個(gè)表現(xiàn)突出的智能。所以機(jī)器人教育評(píng)價(jià)要根據(jù)不同的智能類型來設(shè)計(jì)。一方面，應(yīng)該正確對(duì)待學(xué)生的個(gè)體差異性，充分挖掘?qū)W習(xí)者的智力潛能；另一方面，需要摒棄傳統(tǒng)的單一的評(píng)價(jià)模式，建立多維度的評(píng)價(jià)機(jī)制，從而全面評(píng)價(jià)出學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，機(jī)器人教育應(yīng)該注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的自我反思以及關(guān)注學(xué)生的自我體驗(yàn)。評(píng)價(jià)方式不一定采用常規(guī)的考試方式，可以從多維度進(jìn)行教育評(píng)價(jià)。例如，可以從需求分析、設(shè)計(jì)方案、開發(fā)實(shí)現(xiàn)、成果回報(bào)等各個(gè)方面進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，這樣有利于突出學(xué)生的個(gè)性差異，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。
　　
　　■ 機(jī)器人課程資源模塊設(shè)置中的多元智能培養(yǎng)
　　
　　AS—UII機(jī)器人作為面向教育的新一代智能移動(dòng)機(jī)器人，其課程資源開發(fā)模塊由以下幾部分組成：
　　1.機(jī)器人概況。該模塊通常包括機(jī)器人的定義、歷史、原理等內(nèi)容。為此，機(jī)器人概況的開設(shè)可以通過視頻、討論等方式開展機(jī)器人學(xué)習(xí)研究，充分發(fā)揮學(xué)生的語言智能、視覺空間智能、音樂節(jié)奏智能等。
　　2.機(jī)器人編程。利用VJC的圖形界面化編程方式，用模塊搭建流程圖的形式進(jìn)行編程，可以幫助學(xué)生對(duì)程序語言有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)充學(xué)生的數(shù)理邏輯智能和自然智能等。同時(shí)，學(xué)生在初步掌握VJC后，還可以通過JC語言進(jìn)行代碼編程。在實(shí)際應(yīng)用中，更應(yīng)利用兩種編程界面的切換來進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而真正提高學(xué)生對(duì)于程序語言知識(shí)的理解，發(fā)展學(xué)生的視覺空間智能以及數(shù)理邏輯智能。圖1和圖2分別表示了判斷碰撞檢測并顯示碰撞發(fā)生的圖形化編程方式與JC開發(fā)方式。
　　
　　3.機(jī)器人硬件。該模塊包括傳感器、微處理器、驅(qū)動(dòng)器等硬件知識(shí)。講解時(shí)，可以通過開發(fā)一些機(jī)器人感知外界環(huán)境信息的程序，使學(xué)生更好地理解傳感器等方面的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的身體運(yùn)動(dòng)智能、數(shù)理邏輯智能等。例如，在無錫中小學(xué)開展的奧運(yùn)火炬接力賽的活動(dòng)，使得學(xué)生對(duì)灰度傳感器等方面有了更深刻的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作興趣。
　　4.機(jī)器人應(yīng)用?？梢酝ㄟ^AS—UII能力風(fēng)暴的ASBUS的擴(kuò)展總線，根據(jù)學(xué)生自己的想法和設(shè)計(jì)，添加一些紅外接收傳感器等其他硬件結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮學(xué)生的想象空間，提升學(xué)生多元智能的開發(fā)。比如可以利用紅外線傳感器檢測障礙，當(dāng)有障礙時(shí)，及時(shí)做出避障動(dòng)作。這樣不僅避免了相關(guān)理論知識(shí)的枯燥無味，而且促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的意識(shí)。另外，還可以開展一些單片機(jī)的教學(xué)，作為輔助機(jī)器人教育的教學(xué)方式，從而使機(jī)器人教育更加深入。例如，無錫社橋中學(xué)的單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)機(jī)器人教學(xué)，通過學(xué)生自己動(dòng)手，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。目前該模式正在江蘇全省進(jìn)行推廣，教材也被江蘇省和新疆自治區(qū)中小學(xué)單片機(jī)（機(jī)器人）培訓(xùn)班采用。