信息技術(shù)與智能機(jī)器人教學(xué)的整合

蔡曉程

摘 要：隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步。機(jī)器人技術(shù)也得到了長足的發(fā)展。在信息技術(shù)教育中滲透機(jī)器人學(xué)科知識與機(jī)器人應(yīng)用前景方面的教育已勢在必行。就信息技術(shù)與智能機(jī)器人教學(xué)的整合進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；智能機(jī)器人；整合建議；困境

隨著信息技術(shù)教育課程與教材改革的深入和人工智能技術(shù)的發(fā)展，在信息技術(shù)教育中滲透智能機(jī)器人學(xué)科知識與智能機(jī)器人應(yīng)用前景方面的教育已勢在必行。為了改進(jìn)和完善信息技術(shù)教學(xué)模式，我校從2004年開始了新的嘗試，將“智能機(jī)器人”引進(jìn)課堂，智能機(jī)器人教育能夠充分滲透研究性學(xué)習(xí)的思想，體現(xiàn)課程整合的思路和對學(xué)生信息意識和信息能力的培養(yǎng)。

一、信息技術(shù)與智能機(jī)器人教學(xué)整合建議

智能機(jī)器人是一種全新的信息技術(shù)綜合教學(xué)平臺。從知識的承載上看，智能機(jī)器人包含信息技術(shù)領(lǐng)域中的傳感技術(shù)、控制技術(shù)、程序設(shè)計技術(shù)、人工智能技術(shù)等多方面內(nèi)容；從信息處理過程上看，涉及信息的獲取、存儲、加工、傳遞、輸出各個環(huán)節(jié)；可以讓學(xué)生更全面、更深入地接觸信息技術(shù)。從教學(xué)模式方面看，更適合采用探究式、體驗式、合作式、整合式等新型教學(xué)與學(xué)習(xí)方式。智能機(jī)器人還是一種開放性的教育平臺，學(xué)生可以充分發(fā)揮想象去設(shè)計各種智能裝置，實現(xiàn)自己的創(chuàng)意。在開發(fā)的過程中，激發(fā)出濃烈興趣，從而培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)。智能機(jī)器人走進(jìn)信息技術(shù)課，不但為信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容增添了新的素材，也為信息技術(shù)課的教學(xué)模式，提供了創(chuàng)新的舞臺。

1.智能機(jī)器人落實到信息技術(shù)課堂教學(xué)中

智能機(jī)器人教育具有趣味性、創(chuàng)新性和可操作性等特點，它的生命力是非常旺盛的。智能機(jī)器人教育在基礎(chǔ)教育未來的發(fā)展大有希望。

（1）教師應(yīng)該發(fā)揮示范的作用

許多學(xué)校的做法是將機(jī)器人的知識與技能，以知識更新的方式納入已經(jīng)開設(shè)的《信息技術(shù)》《通用技術(shù)》等課程。因為智能機(jī)器人融合了眾多先進(jìn)技術(shù)，充分體現(xiàn)了當(dāng)代信息技術(shù)的多個領(lǐng)域，是信息技術(shù)的重要內(nèi)容，更是智能技術(shù)的結(jié)晶。在信息技術(shù)教學(xué)中智能機(jī)器人將會與計算機(jī)一起成為信息技術(shù)教育的工具，承載起信息技術(shù)教學(xué)載體的任務(wù)。如：信息技術(shù)中的程序教學(xué)，如果只是對編程有關(guān)的知識進(jìn)行講解和示范，比較枯燥無味。把智能機(jī)器人引入程序教學(xué)增強學(xué)生的感性認(rèn)識。教師可以通過簡單的實驗，讓學(xué)生對于編程有一定的興趣。通過一定的程序指令，達(dá)到智能機(jī)器人能夠進(jìn)行行走或者在遇到障礙時自己能夠轉(zhuǎn)彎。雖然這些功能的實現(xiàn)需要傳感器，電動馬達(dá)等相關(guān)設(shè)備，但是相關(guān)電腦程序的應(yīng)用，才是實現(xiàn)這些功能的關(guān)鍵。在起步階段，學(xué)生可以對教師的示范進(jìn)行模仿，但是，隨著實驗興趣的提高和技術(shù)不斷進(jìn)步，學(xué)生就會自己開發(fā)一些電腦程序和相應(yīng)的功能。教師對于學(xué)生的進(jìn)步應(yīng)該積極地給予肯定，同時幫助學(xué)生積極進(jìn)行總結(jié)，只有這樣，才能促進(jìn)學(xué)生進(jìn)步和提高對科技的興趣，在娛樂中促進(jìn)智力的開發(fā)和動手能力的加強。智能機(jī)器人在教學(xué)中應(yīng)用的目標(biāo)，必將給信息技術(shù)基礎(chǔ)教育帶來新的活力。

（2）開展活動促進(jìn)發(fā)展

學(xué)生的特點是比較好強。所以組織相關(guān)的競賽活動是促進(jìn)信息技術(shù)和智能機(jī)器人教學(xué)整合的有效途徑。教師則組織學(xué)生舉行機(jī)器人競賽，如：“機(jī)器人沿黑線走到指定位置取回物品回到起點?！边@一比賽可以激起學(xué)生更大的興趣，于是他們在反復(fù)調(diào)試的過程中，更加熟悉了機(jī)器人的性能，也摸索出一些編程及解決問題的技巧。教師只做好學(xué)生比賽的指導(dǎo)工作，引導(dǎo)學(xué)生正確看待競賽活動，希望通過競賽學(xué)習(xí)相關(guān)知識和機(jī)器人的操作技術(shù)，提高自己的水平才是比賽的本質(zhì)。

2.教師提高自身的素質(zhì)

信息技術(shù)和智能機(jī)器人教學(xué)的整合對于教師的素質(zhì)提出了新的要求。信息技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)都是高科技知識，隨著社會的發(fā)展和生產(chǎn)力進(jìn)步，技術(shù)不斷地得到更新，所以，作為教師需要隨時掌握科技發(fā)展的動態(tài)，更新自己知識體系，把最新最快的信息貫徹到教學(xué)中，為學(xué)生眼界的開闊打開一扇知識的大門。同時，學(xué)校也應(yīng)該開展相關(guān)方面的培訓(xùn)，可以通過送出去和請進(jìn)來的方式對教師進(jìn)行培訓(xùn)，效果會更加理想，也有助于教師素質(zhì)的提高和知識結(jié)構(gòu)的整合，促進(jìn)教師在教學(xué)中使用新方法，利用新理念，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行改革，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

3.智能機(jī)器人在教育中的價值

智能機(jī)器人是信息技術(shù)綜合教學(xué)平臺，它幾乎涉及信息技術(shù)的幾乎所有內(nèi)容，從知識的承載上看，它包含著信息技術(shù)領(lǐng)域中的傳感技術(shù)、控制技術(shù)、程序設(shè)計技術(shù)、人工智能技術(shù)等多方面內(nèi)容；從信息處理過程上看，涉及信息的獲取、存儲、加工、傳遞、輸出各個環(huán)節(jié)；可以讓學(xué)生更全面更深入地接觸信息技術(shù)。從教學(xué)模式方面看，更適合采用探究式、體驗式、合作式、整合式等新型教學(xué)與學(xué)習(xí)方式。智能機(jī)器人還是一種開放性的教育平臺，學(xué)生可以充分發(fā)揮想象去設(shè)計各種智能裝置，實現(xiàn)自己的創(chuàng)意。因此智能機(jī)器人教育進(jìn)入中小學(xué)將對我們的教育和教育改革會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，也是信息技術(shù)課程整合的重要內(nèi)容。

二、智能機(jī)器人教學(xué)中的困境

智能機(jī)器人正在大踏步走向基礎(chǔ)教育，各地中小學(xué)機(jī)器人實驗室迅速建設(shè)，它作為課程，各種活動不成熟的表現(xiàn)也越發(fā)明顯。但是，目前還是處于綜合實踐活動的層面，且遇到諸多方面的制約。

1.資金需求量大

智能機(jī)器人的價格比較昂貴，處理器一般在四、五千元以上，配件庫都在兩千元左右，一臺處理器一般要有二套配庫。每套設(shè)備價格不菲，資金壓力很大，課堂的普及面受到很大影響。究其原因，智能機(jī)器人普及面不夠，對產(chǎn)商來說市場比較小，生產(chǎn)成本和開發(fā)成本較高，造成了基礎(chǔ)教育對智能機(jī)器人教育資金投入量增加，推廣面受影響。

2.競賽活動商業(yè)化

目前智能機(jī)器人競賽，一方面，有些商家通過不當(dāng)競爭，人為通過競賽規(guī)則或功能實現(xiàn)等辦法造成選手參加比賽受機(jī)型的局限性很大。另一方面，由于競賽的功利化思想，學(xué)生比賽成績受機(jī)器本身的軟件、硬件裝備影響很大，這就造成了比賽的即時性和激烈度受到影響，影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，過度商業(yè)化的運作造成了機(jī)器人教育發(fā)展的方向發(fā)生偏移，這對智能機(jī)器人廣泛普及是極其不利的。

3.教學(xué)活動隨意性強

目前機(jī)器人進(jìn)入課程或者參與學(xué)科整合的經(jīng)驗還很少，教育研究成果非常缺乏。尤其對中小學(xué)教師而言。

（1）教材問題

不知道用什么樣的教材更能發(fā)揮學(xué)生的潛能，雖然新課改給我們設(shè)置了選修課程，但是，目前市面上很多智能機(jī)器人硬件、軟件環(huán)境和我們課本不是很一致。

（2）場地問題

學(xué)校只配備電腦室沒有配備專用的機(jī)器人工作室。雖然在高中信息技術(shù)新的課程標(biāo)準(zhǔn)中增加了人工智能部分，但是理論比重較大，機(jī)器人實踐活動較少，非常不利于開展相關(guān)教學(xué)。在高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，增加了簡易機(jī)器人選修課，但是受到課程地位和課時的局限，目前效果尚不明顯。雖然，有些發(fā)達(dá)的地區(qū)作為地方課程或校本課程來開設(shè)，但教學(xué)內(nèi)容與活動隨意性都較強。

總之，機(jī)器人技術(shù)是集高科技于一身的科學(xué)。在科研及生產(chǎn)和生活中都有著重要的影響，是未來科技的發(fā)展趨勢和方向。在信息技術(shù)的教學(xué)中引進(jìn)機(jī)器人技術(shù)可以改善教學(xué)方式，提高教學(xué)質(zhì)量，更好的促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，是教學(xué)改革在信息技術(shù)領(lǐng)域的探索和教育方式創(chuàng)新的具體體現(xiàn)。信息技術(shù)和智能機(jī)器人教學(xué)的整合為我國新時期的教育改革探索出一條新的途徑。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位 福建省南平師范學(xué)校附屬小學(xué)）

編輯 楊兆東