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    淺探中小學(xué)機(jī)器人教育的意義與瓶頸

    2019-09-10 12:52:03吳躍軍
    學(xué)習(xí)與科普 2019年5期
    關(guān)鍵詞:信息技術(shù)

    吳躍軍

    摘 要:機(jī)器人技術(shù)融合了多種科學(xué)技術(shù),是現(xiàn)代社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的衡量標(biāo)志之一。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展水平,同樣也象征著一個(gè)國(guó)家技術(shù)改革的深度。機(jī)器人教育是信息技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物,是一門綜合性、創(chuàng)新性、滲透性極強(qiáng)的學(xué)科。它以創(chuàng)新理論為基本導(dǎo)向,以先進(jìn)的技術(shù)理念和手段,為學(xué)生搭建了一個(gè)培養(yǎng)信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的優(yōu)秀平臺(tái)。

    關(guān)鍵詞:信息技術(shù);機(jī)器人教育的意義;瓶頸與突破;

    筆者兼任機(jī)器人教練已數(shù)年,現(xiàn)就機(jī)器人教育活動(dòng)的意義、所面臨的問(wèn)題與解決辦法談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

    一、機(jī)器人教育活動(dòng)的意義

    1.機(jī)器人教育符合信息化發(fā)展要求

    機(jī)器人設(shè)計(jì)涉及了諸多學(xué)科領(lǐng)域,包括了計(jì)算機(jī)技術(shù),融合了材料技術(shù)、控制技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)和通訊技術(shù),并且在機(jī)器人中還應(yīng)用電、磁力、光、聲等物理學(xué)知識(shí),因而在信息化教學(xué)中,利用機(jī)器人教育這一平臺(tái)不但能夠令學(xué)生充分掌握課本中所要求的知識(shí)點(diǎn),在動(dòng)手操作中,學(xué)生的知識(shí)面也可以得到充分拓展。通過(guò)機(jī)器人的發(fā)展以及現(xiàn)代新型技術(shù)的展示,在實(shí)踐中令學(xué)生充分了解傳感器作用,對(duì)控制編程初步了解,從而在學(xué)習(xí)中在令學(xué)生意識(shí)里形成機(jī)器人概念框架以及信息技術(shù)思維方式,而這是傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)無(wú)法比擬的。機(jī)器人教育充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用,能有目的地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

    2、機(jī)器人教育活動(dòng)能全面培養(yǎng)學(xué)生的能力

    機(jī)器人教育出了緊密融合了信息技術(shù)課程外具有更強(qiáng)的實(shí)踐性、技術(shù)性以及綜合性,通過(guò)將多種信息技術(shù)融合在一起,通過(guò)不斷的創(chuàng)造、想象,在實(shí)踐和總結(jié)中獲得知識(shí)。通過(guò)理論、實(shí)踐相結(jié)合的方式,讓學(xué)生親力親為,提高自身的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

    學(xué)生通過(guò)親手組裝機(jī)器人、調(diào)試傳感器、編寫(xiě)程序、完成任務(wù)等活動(dòng),可以使動(dòng)手能力、邏輯思維能力、綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等都獲得了各方位的訓(xùn)練和提升。

    3、機(jī)器人教育活動(dòng)能提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)

    在機(jī)器人技術(shù)的教育中,學(xué)生需要將具體的活動(dòng)抽象為編程的思想,再用圖形化編程語(yǔ)言或代碼程序語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)上編成程序,然后通過(guò)計(jì)算機(jī)和機(jī)器人的通訊,將程序下載到機(jī)器人的微處理器,通過(guò)觀察機(jī)器人的運(yùn)行情況來(lái)調(diào)試、驗(yàn)證、反思、改進(jìn)程序。并且在機(jī)器人的組裝調(diào)試過(guò)程中,學(xué)生需要不斷熟悉操作技術(shù),反復(fù)動(dòng)腦動(dòng)手嘗試,這個(gè)過(guò)程可以加深學(xué)生對(duì)技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解,有效提高技術(shù)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力,從而提升了信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。

    4.機(jī)器人教育活動(dòng)能培養(yǎng)學(xué)生的忍性與毅力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神

    如今的學(xué)生,從小以自我為中心,做事情沒(méi)有耐心,缺乏毅力,只考慮索取與成功,經(jīng)不起失敗與挫折的打擊,而機(jī)器人的設(shè)計(jì)與搭建需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間協(xié)作才能完成,正如其它的科研一樣需要多次的失敗與打擊,這就培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,鍛煉了學(xué)習(xí)的抗挫折能力,從而不為失敗而棄餒,既鍛煉了心智又喚起了追求成功的事業(yè)心,為學(xué)習(xí)以后的學(xué)習(xí)成才與成功創(chuàng)業(yè)作好伏筆。

    二、中小學(xué)機(jī)器人教育的瓶頸

    既然機(jī)器人教育有這么多的好處,那么為什么我們身邊的機(jī)器人教育活動(dòng)進(jìn)展緩慢呢?我認(rèn)為,阻礙機(jī)器人進(jìn)入課堂的原因有以下幾點(diǎn):

    首先是經(jīng)費(fèi)問(wèn)題,這點(diǎn)也是最主要的。目前常見(jiàn)的機(jī)器人公司有:樂(lè)高機(jī)器人、未來(lái)伙伴機(jī)器人、納英特機(jī)器人、中鳴機(jī)器人等數(shù)十家。目前這些公司在售的教育機(jī)器人套件在價(jià)格昂貴,常見(jiàn)的套件動(dòng)輒幾千元甚至上萬(wàn)。如果機(jī)器人進(jìn)課堂的話,每個(gè)班以50名同學(xué)算,每?jī)扇艘唤M,就需要約20套,僅器材就需近十萬(wàn)元,還不包括電池、專用機(jī)房和場(chǎng)地等配套設(shè)施。因此,可以說(shuō)開(kāi)展機(jī)器人教學(xué)的門檻還是比較高的。

    第二個(gè)原因是缺乏統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于機(jī)器人教育在中小學(xué)目前還處于發(fā)展的初級(jí)階段,每個(gè)學(xué)校、每個(gè)地區(qū)的情況都不一樣。而且教育機(jī)器人的產(chǎn)品差距很大,機(jī)器人的軟硬件都不相同,因此在這種情況下很難制定一個(gè)統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn),從而也很難有適合每一個(gè)學(xué)校的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

    第三個(gè)原因是缺乏教材。由于沒(méi)有課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),教材的建設(shè)也跟不上發(fā)展的需要。事實(shí)上,機(jī)器人教育的實(shí)際發(fā)展水平和課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)是密切相關(guān)、互相制約的。只有教育水平普遍提高了,其他幾個(gè)環(huán)節(jié)才能相應(yīng)的跟上去;反過(guò)來(lái),只有課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和教材搞好了,機(jī)器人的教育水平才能真正的提高。

    第四個(gè)原因是對(duì)機(jī)器人輔導(dǎo)老師的相關(guān)培訓(xùn)還很缺乏。目前對(duì)老師的培訓(xùn)雖然有在開(kāi)展,但也是基本入門的培訓(xùn),高級(jí)培訓(xùn)如集成電路、單片機(jī)的使用等培訓(xùn)還是比較欠缺,智能機(jī)器人技術(shù)要求輔導(dǎo)老師的素質(zhì)應(yīng)該比較全面,而目前的情況是:不要說(shuō)那些沒(méi)搞機(jī)器人的老師,即使是那些已經(jīng)在輔導(dǎo)機(jī)器人活動(dòng)的老師也是一邊教、一邊自己學(xué),就想摸著石頭過(guò)河。

    其他還有很多因素會(huì)阻礙機(jī)器人教育活動(dòng),如學(xué)校校長(zhǎng)的重視程度、機(jī)器人器材的選擇和管理等等也很令人頭痛。所有這一切問(wèn)題都必須得到切實(shí)有效的解決。

    三、如何開(kāi)展機(jī)器人教育

    機(jī)器人教育活動(dòng)的開(kāi)展方式不僅僅體現(xiàn)在興趣小組上,可以開(kāi)設(shè)機(jī)器人的課內(nèi)外活動(dòng),學(xué)習(xí)機(jī)器人的相關(guān)技能和文化知識(shí)。急功近利的“競(jìng)賽”教育并非機(jī)器人教育的精髓所在;少數(shù)學(xué)生的突出表現(xiàn)也不能代表學(xué)生總體水平。因此,驅(qū)除功利性而淡化競(jìng)賽,但是淡化競(jìng)賽并非割裂競(jìng)賽與教育。競(jìng)賽的目的在于進(jìn)行推廣和宣傳,提高學(xué)生的興趣和熱情,是我們普及機(jī)器人教育的手段。

    機(jī)器人教育可以采用師生互動(dòng)、互學(xué)的教學(xué)模式。以學(xué)校統(tǒng)一購(gòu)買循線機(jī)器人套件著手研究,首先對(duì)機(jī)器人的相關(guān)基本知識(shí)進(jìn)行講解說(shuō)明,讓學(xué)生掌握基本內(nèi)容。機(jī)器人是由積木和電路部分組成,先讓學(xué)生按照?qǐng)D紙搭建,教師布置任務(wù)讓學(xué)生自行完成。其次,教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐,設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)構(gòu),課堂展示作品,解決自學(xué)過(guò)程中的困難,課堂上學(xué)生之間,教師與學(xué)生之間課堂交流。最后,將基本知識(shí)與實(shí)際操作結(jié)合起來(lái),融會(huì)貫通,讓學(xué)生從中領(lǐng)悟真諦,進(jìn)行更高級(jí)別的創(chuàng)新、學(xué)習(xí)。學(xué)校上課教學(xué)時(shí)間較短,可以利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué),建立機(jī)器人微信群學(xué)習(xí)平臺(tái),教師錄制微視頻發(fā)送微信進(jìn)學(xué)習(xí)交流。通過(guò)自媒體平臺(tái),學(xué)校之間可以共享、交流、進(jìn)步,突破在校學(xué)習(xí)時(shí)間限制,快速提高技能。

    四、結(jié)語(yǔ)

    目前,受各種因素的制約,能夠開(kāi)展機(jī)器人教育的學(xué)校還不是很多,但是我深信,隨著新課程的推廣以及學(xué)校辦學(xué)條件的改善,將會(huì)有越來(lái)越多的學(xué)校開(kāi)展這項(xiàng)活動(dòng)。作為一名基層教育工作者,我衷心希望能有越來(lái)越多的青少年加入到這項(xiàng)活動(dòng)中來(lái),并且真正從這項(xiàng) 活動(dòng)中受益,這正是我們這些教育工作者所為之奮斗的真正的目的所在!

    【參考文獻(xiàn)】:

    [1]陳星火:機(jī)器人的教育價(jià)值分析及教學(xué)模式探索

    [2]鐘柏昌,張祿.我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].中國(guó)電化教育,2015(7):101-107.

    [3]楊琳:淺談中小學(xué)智能機(jī)器人教育

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