示教機(jī)器人在信息技術(shù)課堂的應(yīng)用

摘 要：近幾年，基礎(chǔ)教育信息化飛速發(fā)展，有關(guān)機(jī)器人的教育教學(xué)也越來越受到人們的重視。機(jī)器人教育是信息技術(shù)教育發(fā)展的前沿領(lǐng)域，它具有創(chuàng)新實(shí)踐性和高度的綜合性。機(jī)器人教育教學(xué)能有效地激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極探索未知領(lǐng)域，提高學(xué)生的邏輯思維能力，分析問題、解決問題的能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

關(guān)鍵詞：示教機(jī)器人；信息技術(shù)；課堂教學(xué)；創(chuàng)新

隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，教育理念不斷地更新，人們也越來越認(rèn)識到培養(yǎng)機(jī)器人設(shè)計(jì)和操作人才的重要性。示教機(jī)器人是一種適合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)平臺，融合了多種高科技技術(shù)，可以完成電子、機(jī)械設(shè)計(jì)、傳感器、人工智能、計(jì)算機(jī)等多種課程的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，不僅有利于機(jī)器人相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，而且能更好地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。因此，為了滿足中小學(xué)學(xué)生素質(zhì)教育的需求，達(dá)到人才素質(zhì)整體提高的目的，需要一種適合中小學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)和使用的高性價(jià)比的智能教學(xué)機(jī)器人平臺，學(xué)生可以根據(jù)自己的思想設(shè)計(jì)、拼裝、編程和調(diào)試機(jī)器人，這是一個(gè)復(fù)雜的過程。在這個(gè)過程中，需要學(xué)生之間的合作、溝通和交流，以培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等為主要目標(biāo)。

一、示教機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.國外研究現(xiàn)狀。國外大部分的教學(xué)機(jī)器人采用的是教學(xué)和工業(yè)兩用的方式，以實(shí)用和教育教學(xué)為主要目的。德國生產(chǎn)的直角坐標(biāo)機(jī)工業(yè)/教學(xué)機(jī)器人和日本安川公司生產(chǎn)的 MOTOMAN-UPJ工業(yè)/教學(xué)機(jī)器人不僅被廣泛用于工業(yè)，而且也適用于教學(xué)和培訓(xùn)，但是不具備一定的開放性。在歐洲，丹麥樂高公司率先開發(fā)了智力風(fēng)暴系列的教學(xué)機(jī)器人。目前國外具有代表性的教學(xué)機(jī)器人平臺是樂高推出的“課堂機(jī)器人”，它是由美國麻省理工大學(xué)、美國TUFTS大學(xué)、樂高公司和美國國家儀器公司共同開發(fā)研究的。它將機(jī)器人的搭建和計(jì)算機(jī)編程方式有效地結(jié)合在一起，使得用戶能夠按照自己的思想設(shè)計(jì)和搭建機(jī)器人，以培養(yǎng)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力為主。

2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀。近幾年來，國內(nèi)也相繼開發(fā)了不同功能和不同結(jié)構(gòu)的教學(xué)機(jī)器人，廣茂達(dá)機(jī)器人采用JC語言編程方式，提供了很多底層庫函數(shù)，編程也較容易。北京通用依耐特機(jī)器人使用的是BASIC語言編程，但可供使用的庫函數(shù)很少，編程相對較煩瑣。在眾多科研院所中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制的機(jī)器人產(chǎn)品種類較多。在眾多企業(yè)中，首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司開發(fā)的機(jī)器人RTLab具有一定的開放性和高度的可靠性，適用于教學(xué)科研領(lǐng)域。

二、示教機(jī)器人在信息技術(shù)教學(xué)中的優(yōu)勢

1.教育部相關(guān)課標(biāo)的要求，是課題研究實(shí)施的基礎(chǔ)。機(jī)器人教育是適應(yīng)信息時(shí)代發(fā)展的教育。在國家教育部相關(guān)課標(biāo)的要求中已經(jīng)明確指出信息技術(shù)教育中的部分內(nèi)容及目標(biāo)，要求學(xué)會設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人，以機(jī)器人為載體，體驗(yàn)并初步學(xué)會通過程序設(shè)計(jì)解決問題。

2.機(jī)器人教育是促進(jìn)信息技術(shù)教育的重要載體。隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的研究和應(yīng)用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域向人類生活領(lǐng)域擴(kuò)展，而且已經(jīng)進(jìn)入到教育等領(lǐng)域。機(jī)器人教育是促進(jìn)信息技術(shù)教育的重要載體。目前，信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容存在“重軟輕硬”的傾向，特別是傳感器、控制器等部分缺乏相應(yīng)的教學(xué)平臺，而機(jī)器人技術(shù)具有高度的綜合性，可以使學(xué)生了解到諸多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。

3.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論有利于提升學(xué)生的綜合能力。在機(jī)器人教學(xué)中，要啟發(fā)學(xué)生自主建構(gòu)知識，進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的探索過程。要強(qiáng)調(diào)學(xué)生的積極參與，讓學(xué)生親歷觀察、設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)等過程，讓學(xué)生了解和掌握機(jī)器人的基本知識和技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，從而全面提高學(xué)生的綜合能力。

三、示教機(jī)器人在初高中信息技術(shù)課堂中的應(yīng)用

為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)算法的興趣，讓學(xué)生更直觀感受到算法的魅力，教師將已經(jīng)搭建好的機(jī)器人引進(jìn)學(xué)生課堂，由于中學(xué)生知識的有限性，還不能設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的機(jī)器人，所以學(xué)生只需編制算法、運(yùn)行程序，讓機(jī)器人動(dòng)起來。

學(xué)生以小組的形式，4到6人為一組，每組學(xué)生借助Northstar圖形化的軟件平臺，自己設(shè)計(jì)算法、編制程序，賦予機(jī)器人生命，最后運(yùn)行程序，讓機(jī)器人動(dòng)起來。每組最后進(jìn)行成果展示，教師最后給予評價(jià)，組與組之間進(jìn)行互相評價(jià)，在這個(gè)過程中，教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

機(jī)器人的智能性和神秘感不僅能引起學(xué)生極大的興趣，激發(fā)學(xué)生探索奧秘的熱情，而且機(jī)器人教育中所特別強(qiáng)調(diào)的“做中學(xué)”的教學(xué)理念，在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)動(dòng)腦與動(dòng)手的結(jié)合，從而有利于改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，為學(xué)生的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察、學(xué)會表達(dá)、學(xué)會思考、學(xué)會創(chuàng)新，適應(yīng)新課程改革的需要，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)素質(zhì)教育的要求。

機(jī)器人教育為素質(zhì)教育提供了廣闊的空間，可以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)精神，為培養(yǎng)高素質(zhì)和創(chuàng)造性人才提供了良好的平臺。同時(shí)，機(jī)器人教育必將給基礎(chǔ)教育帶來新的動(dòng)力和契機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

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