高中計算機(jī)課程引入機(jī)器人教學(xué)的嘗試

摘要：高中計算機(jī)課程中引入機(jī)器人教學(xué)，可以提高學(xué)生邏輯思維能力以及創(chuàng)新能力，學(xué)生通過了解機(jī)器人軟件工程、功能與應(yīng)用等方面的基礎(chǔ)知識，逐漸提升自己對人工智能的興趣，同時，也可以促進(jìn)學(xué)生編寫和設(shè)計程序的能力。在高中教學(xué)改革背景下，開發(fā)和嘗試機(jī)器人教學(xué)，是高中計算機(jī)課程的一個新趨勢。本文就以高中計算機(jī)課程為例，對其中機(jī)器人教學(xué)嘗試進(jìn)行幾方面討論和分析。

關(guān)鍵詞：高中計算機(jī)課程;機(jī)器人教學(xué);對策

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0000-00

作為一門新興的學(xué)科，機(jī)器人技術(shù)綜合現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、電子、機(jī)械、傳感器等諸多技術(shù)。隨著機(jī)器人技術(shù)的完善和發(fā)展，其在高中教育中的應(yīng)用也更加普遍，所發(fā)揮的作用也更加突出。將計算機(jī)課程與機(jī)器人教學(xué)相結(jié)合，從形式和內(nèi)容上為高中計算機(jī)課程注入了新鮮的血液，也為學(xué)生提供根據(jù)實踐性、根據(jù)趣味性的學(xué)習(xí)素材。高中生機(jī)器人教學(xué)的嘗試，已經(jīng)成為目前高中計算機(jī)課程改革的重要方面。

1 機(jī)器人虛擬項目適應(yīng)信息技術(shù)模塊教學(xué)

1.1什么是機(jī)器人虛擬項目

作為一項虛擬項目，機(jī)器人課程包括虛擬足球、3D虛擬環(huán)球中國、虛擬機(jī)器人等，這些虛擬項目與學(xué)生興趣、愛好相符，與高中生認(rèn)知能力、動手能力培養(yǎng)目標(biāo)保持一致。目前，在高中計算機(jī)課程中最為適用的是虛擬機(jī)器人與虛擬足球課程。

虛擬足球是高中計算機(jī)當(dāng)中機(jī)器人競賽的普通項目，但卻很有對抗性與挑戰(zhàn)性，比賽以2-3人為一組，分別做編程的一些調(diào)試，這樣做的過程里能夠讓學(xué)生解決現(xiàn)場問題的水平和編程的能力得到進(jìn)一步鍛煉，并且還能強(qiáng)化學(xué)生們的團(tuán)隊協(xié)作精神。

虛擬機(jī)器人項目基本是引導(dǎo)、開發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，主要是培養(yǎng)學(xué)生動手能力，讓學(xué)生自己進(jìn)行軟件模擬仿真，使學(xué)生能夠掌握整體分析、編寫程序、模型編輯、運行調(diào)試等操作，這樣不僅可以鍛煉學(xué)生編寫程序的能力，而且還能夠培養(yǎng)學(xué)生合作探究能力與自主學(xué)習(xí)能力。虛擬機(jī)器人是集虛機(jī)器人教學(xué)、競賽與實驗融為一體的虛擬機(jī)器人教育平臺，以其教育、公益、趣味、創(chuàng)新為主要特征和項目的基本原理。

1.2虛擬項目是人工智能模塊教學(xué)中的一劑良藥

計算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)屬于信息技術(shù)的主要方面。信息技術(shù)模塊包括人工智能選修模塊，能夠培養(yǎng)學(xué)生機(jī)器人思維，促進(jìn)學(xué)生邏輯思維與編程能力的發(fā)展。人工智能選修模塊內(nèi)容重點有人工智能今后發(fā)展的走向、怎樣為“機(jī)器設(shè)備”、智能軟件設(shè)置智能思維和智能相關(guān)理論的內(nèi)容。但是，對于高中計算機(jī)課程來講，教師一般在實際教學(xué)過程中，所降解的內(nèi)容往往與現(xiàn)實生活相脫節(jié)，因此教學(xué)中教師要重視實用型，要將學(xué)生比較容易混淆的內(nèi)容進(jìn)行重點講解，同時總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的難點，統(tǒng)一進(jìn)行降解和分析，提高學(xué)生對人工智能的理解，促進(jìn)人工智能的發(fā)展和優(yōu)化。

虛擬項目作為機(jī)器人仿真的方式，是實體機(jī)器人與模型、運動效果仿真的整合，將這些綜合應(yīng)用于課堂教學(xué)中，學(xué)生能夠借助計算機(jī)了解到傳感器的原理，掌握程序策略編寫的方法。由于虛擬項目有自身對抗與挑戰(zhàn)的特點，所以能夠充分發(fā)揮學(xué)生積極性和小組合作的團(tuán)結(jié)性。

1.3虛擬項目借計算機(jī)機(jī)器人輔導(dǎo)競賽開花結(jié)果

伴隨機(jī)器人競賽越來越趨于健全性，像這樣的競賽已從競賽項目逐漸步入到課堂教學(xué)的項目。虛擬項目實行機(jī)器人競賽以來，由于是競賽項目，所以在很多學(xué)校都已經(jīng)迅速在開展，并且成為科技創(chuàng)新的典范，深受學(xué)生們的喜歡。

將競賽培訓(xùn)融入教學(xué)中，將其作為素材，同時聯(lián)系生活實際，這樣的教學(xué)效果會更加顯著。學(xué)生對軟件設(shè)計、現(xiàn)場結(jié)果興趣很高，尤其是使用傳感器進(jìn)行有效解決問題的過程中，學(xué)生的思路被一觸即發(fā)，發(fā)散性的思維碰撞源源不斷。

2 機(jī)器人虛擬項目是符合信息技術(shù)模塊課程的教學(xué)形式

在高中計算機(jī)教學(xué)中融入機(jī)器人教學(xué)，這與新課程改革培養(yǎng)學(xué)生分析能力、創(chuàng)造性思維等要求相符，在教學(xué)改革不斷深入的背景下，將計算機(jī)教學(xué)與機(jī)器人虛擬項目相結(jié)合，可以有效提升高中生的整體思維，使高中生進(jìn)一步了解人工智能，增強(qiáng)學(xué)生動手能力與操作能力，具體分析如下：

2.1虛擬項目在信息技術(shù)模塊教學(xué)中的應(yīng)用

“認(rèn)識事物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反對單純研究外部現(xiàn)象”。這就是說分析問題、研究問題要全面，在高中計算機(jī)教學(xué)中，教師也應(yīng)該做到全面性，把教學(xué)的知識整體串聯(lián)起來。虛擬機(jī)器人可以將人工智能的原理，以及人工智能的實現(xiàn)過程進(jìn)行深度剖析和解釋，在完成項目任務(wù)的時候，通過進(jìn)行任務(wù)設(shè)置，運動相關(guān)步驟，就可以與人工智能知識體系相互契合。這樣一來學(xué)生學(xué)習(xí)興趣就更高，會更加樂于積極投入與教師互動的過程中，從而建立整體知識框架。

比如：指導(dǎo)學(xué)生完成機(jī)器人火炬?zhèn)鬟f任務(wù)的過程中，傳感器的使用和程序中變量計數(shù)的引用，這個是關(guān)于“解決問題——事物內(nèi)部——整體性研究——學(xué)科內(nèi)容框架縱向延伸”的實際案例。學(xué)生不僅完成了任務(wù)，還對學(xué)科內(nèi)容框架做了健全的構(gòu)建，延伸知識的同時，擴(kuò)展了對其他事物的認(rèn)知。

2.2虛擬項目符合新課改的三維教學(xué)理念

虛擬項目與高中三維教學(xué)理念相符，并且能夠?qū)⑦\動軌跡完整的呈現(xiàn)出來，同時兼具趣味性、創(chuàng)造性，以此調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。在完成虛擬人物的時候，學(xué)生通過模型搭建，選用設(shè)備，運用編程技術(shù)等完成任務(wù)。

虛擬項目與電子設(shè)計其實是息息相關(guān)又相似相通的，學(xué)生解決問題的時候會涉及用知識、技術(shù)去實行對知識的整體性構(gòu)建，從而真正提升學(xué)生價值觀。

信息技術(shù)課程具有很強(qiáng)的實踐性，尤其是高中階段的信息技術(shù)，通常整合理論的基礎(chǔ)上，還做了升華，這對于學(xué)生綜合水平有比較高的要求。培養(yǎng)學(xué)生獨立性和首創(chuàng)精神，一定要提升學(xué)生的全面發(fā)展的水平，在教學(xué)的理論上更是要摒棄以往的觀念。這樣的教學(xué)理念是教育家贊科夫所積極倡導(dǎo)的。

虛擬項目非常適合發(fā)展性的教學(xué)觀念，任務(wù)完成方法也更具有多樣性，學(xué)生在解決問題上可以嘗試不同的解決思路，從而通過基礎(chǔ)培養(yǎng)，重點拔高，讓學(xué)生的創(chuàng)造力得到整體性的發(fā)展。另外，虛擬項目也有很強(qiáng)的對抗性，挑戰(zhàn)性，學(xué)生在參與對抗時能夠進(jìn)一就提升個人的綜合能力。

2.3虛擬項目增強(qiáng)信息技術(shù)教學(xué)趣味性，減少網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生影響

科技加速發(fā)展的今天，學(xué)生的信息技術(shù)水平已普遍超越書本知識范圍了，很多學(xué)生在小學(xué)就熟悉并掌握OFFICE，PS，F(xiàn)LASH，DW的應(yīng)用，到了高中信息技術(shù)的教學(xué)，所接觸到還是這些熟知的軟件知識。計算機(jī)信息技術(shù)的教師們都在思考著怎樣提升學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)課程的主觀能動性，怎樣做好課程的情境導(dǎo)入。然而面對各種各樣，甚至是泛濫的網(wǎng)絡(luò)娛樂信息、游戲資源，很多教經(jīng)驗豐富且有能力的教師，都難免感到會手足無措，不知如何找到突破點。作為一款機(jī)器人虛擬軟件，就好比是游戲軟件，具有游戲的種種效果，其中的差別就是學(xué)生想玩游戲的話，一定要有相關(guān)的專業(yè)技能做支撐。

3 結(jié)束語

機(jī)器人教學(xué)在高中計算機(jī)課程中的應(yīng)用，對提高高中生綜合能力方面起到非常積極的影響，高中計算機(jī)課程中應(yīng)該合理融入機(jī)器人教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，通過開展機(jī)器人教育促進(jìn)學(xué)生邏輯思維、編程能力、計算機(jī)操作等各項能力，為高中生未來學(xué)習(xí)和發(fā)展提供支持。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】

收稿日期：2019-08-20

作者簡介：王新剛（1978-），男，江蘇徐州人，本科，現(xiàn)中教一級，研究方向為高中信息技術(shù)。