中小学机器人教育（精选十篇）
中小学机器人教育 篇1
中小学机器人竞赛推动了机器人教育的发展
在机器人竞赛全面普及过程中, 其比赛项目也从专业的技术性比赛向教育意义、应用交流、兴趣爱好、专业技术等多元化发展, 机器人比赛项目的形式、数量也向各个层次拓展。目前, 不仅有机器人灭火比赛、机器人救援比赛、机器人足球比赛、机器人舞蹈比赛、机器人现场DIY竞赛、机器人擂台赛、机器人排雷比赛, 而且还出现了一些新的机器人比赛项目, 如机器人走迷宫比赛、机器人爬楼梯、机器人走线、机器人篮球、机器人搬运等。
正是由于智能机器人综合了机械、电子、传感技术、计算机及人工智能领域的各种最新成果, 并具有非常高的趣味性, 因此, 针对智能机器人的制作、演练、竞技方面的比赛吸引了全世界上千万学生、学者及社会群体的目光, 得到了政府有关部门的重视。越来越多的教育专家、学校领导认识到, 普及机器人教育将越来越成为促进教育创新的一个战略性手段, 机器人事业和教育事业同时面临跨越式发展的极好机遇, 它将在文化的融合、精神的建构中持续发展, 逐步进入课堂, 融入整个教育领域。引进机器人教育必将给信息技术课程增添新的活力, 智能机器人会成为培养中小学生综合能力、信息素养的优秀平台。
目前我国机器人竞赛已在全国范围内开始推广, 对揭示机器人的神秘面纱、发掘机器人的教育价值、普及机器人文化起了极大的推动作用。虽然机器人竞赛的参赛人数逐年增加, 但能将机器人竞赛融入新课程改革和学生、教师、学校发展规划的案例不多。因此, 关注机器人的教育教学应用是我们下一步的工作重点。
机器人的教育价值分析
关于机器人的教育功能, 关键在于在实践中发现并完善新事物。要在机器学方面有专长, 学生必须能够解决数学、物理、逻辑、机械、电子和软件编程等方面的难题。参与这一赛事将要付出艰苦的努力, 要依靠学生主动认知、学习并且用自己独特的方法解决难题。以机器人竞赛为载体的机器人教育将使这一课程的内涵变得更丰富, 更加突出情感、态度、价值观的三个要素。
与传统的以知识传授和技能培养为目标的课程不同, 机器人竞赛从机器人项目的设计、制作、调试到参赛, 具有实践性强、探索性强和综合性强的特点。学生不仅要动脑子思考, 而且要用眼睛看, 用耳朵听, 用嘴说话, 用手操作, 即调动各种感官去亲身经历, 用自己的心灵去感悟。这不仅是理解知识的需要, 更是激发学生生命活力、促进学生成长的需要。
机器人竞赛不仅能全面培养学生的动手能力、合作能力、综合运用知识的能力、创造能力以及克服困难的能力, 更可以考验和锤炼他们承受挫折、挑战自我的能力。比赛中有许多不确定因素, 就像现实生活一样, 数月的辛劳和努力也许就因一时的判断失误而一无所获, 因此就有了大批的失败者, 同时也有了新的前进目标。承受挫折、挑战自我、永不言败的精神建构了机器人竞赛的教育价值。
另外, 机器人竞赛区别于其他比赛的特点还在于它的团队工作特性, 设计、制作、调试都离不开精诚合作。
如何健康地开启机器人教育
1.坚持以人为本的发展理念
新一轮课程改革强调要实现我国中小学课程从学科本位、知识本位向关注每一个学生发展的历史转变, 强调要形成学生积极主动的学习态度, 关注学生的学习兴趣, 倡导学生主动参与, 培养学生的创新精神与实践能力。融计算机软硬件技术、通信技术、网络技术、传感技术、自动化技术、人工智能等为一体的机器人教育, 能为学生提供一个培养动手能力、创造力、综合能力、协作精神、进取精神的独特的学习发展平台, 很快就在基础教育领域找到发展的切入点, 机器人教育使长期束缚于书本、课堂、考试之中的中小学生, 获得探索学习过程的体验。
2.教师队伍的建设是机器人教育可持续发展的瓶颈
就像信息技术的应用不会自然而然地创造教育奇迹一样, 智能机器人的教育应用也不会轻而易举地带来教育的春天。教师是教育改革和发展实践的主体, 如果没有教师的教学和研究活动, 精神的建构和文化的创造就无法实现。机器人的教育功能是通过教师的创造性劳动来体现的, 这对教师的专业发展提出了新的挑战。当前我国能胜任机器人教育的教师还不是很多, 难以满足学校中开展机器人教学的需求, 不利于机器人竞赛在我国的开展。因此, 培养与发展一批合格的机器指导教师, 是实现这一项目可持续发展的前提条件。
3.抓住宗旨, 明确目的
中小学机器人教育的现状与对策期 篇2
中小学机器人教育主要包括机器人教学、机器人项目实践和机器人竞赛等内容。它极大地丰富了信息技术教育的内涵，并且机器人项目的挑战性、操作性、创新性以及团队合作等特点，完全符合青少年的自我价值需求，学生的多学科综合运用能力、创新能力、团队合作精神和竞争意识能够在机器人教育中得到有效培养。可以说，机器人教育既是素质教育的重要组成部分，又是展示素质教育的理想平台。机器人教育的核心理念是创新思维和科学品质，这与国家科技创新战略的灵魂与宗旨是不谋而合的。中小学机器人教育对提高社会公众科学素养具有基础性和先导性作用。近年来，随着国家基础教育新课程改革的不断深入实施，我国中小学机器人教育有了较快发展，但整体尚处于起步阶段，有很多课题亟待研究。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》将培养学生的创新能力提升到了国家战略的高度，中小学机器人教育作为创新教育的有效载体和实践领域，必将迎来更为广阔的发展空间。在这样的背景下，对中小学机器人教育现状和问题的研究则十分有必要。
进展和趋势
1．在推进素质教育方面的成效显著
机器人教育作为一种全新的教育教学实践，正受到许多学校的重视和关注。笔者从2005年开始接触机器人教育至今，切身感受到了这一变化。积极参加机器人项目的学生都有一个显著特点：良好的表达能力、强烈的挑战精神和竞争意识。这些孩子学习成绩优异，在学校的各项活动中表现出众，具有很强的综合素质。笔者在与一些校长的交流中发现，这些学生的优异表现，在很大程度上影响了一所学校对机器人教育、素质教育的认知深度。2．在硬件建设、教材建设和师资建设上不断完善
机器人教育的硬件环境包括活动室、调试场地、相关电子设备及器材等，软件主要有机器人教材、课外教学资源、教学策略和教学方法等。几年来，我国中小学机器人教育在硬件建设、教材建设和师资建设等方面有了长足发展。尤其近5年来，陕西省建有机器人实验室的中小学校从5所增加到近5 0所。陕西省教育厅组织了多期中小学机器人辅导教师培训班，培养了一支机器人教育骨干教师队伍。3．各级各类竞赛活动广泛开展
几年来，参与各级各类机器人竞赛的学校和学生人数逐年增多，参与范围逐年扩大。以全国中小学生电脑制作活动陕西省机器人竞赛选拔赛为例，5年来，陕西省累计有130多所学校的近1500名学生参加，参赛项目逐年增多，覆盖区域逐年扩大，而且机器人教育不再局限于城市学校，已向全省农村学校发展。4．校外教育初具规模
以陕西省为例，目前机器人校外教育主要有两种形式：第一种是政府投入的校外教育，从2006年开始由省教育厅牵头，为全省各县区的校外活动中心配备教育机器人，已装备50多个县区；第二种是由民间资本运营的校外培训机构，目前主要集中在西安市，较有影响的校外培训机构有5家。这些培训机构的最大优势是：有课程体系、有专业教师（部分培训教师由省内外有一定影响的机器人辅导教师兼任）。同时，他们的经费有保障（民间资本投资）、投入有计划，使机器人创新教育的持续发展得以保证。5．研究探索有了一定发展
在中国期刊全文数据库中以“机器人教育”、“机器人教学”、“机器人竞赛”为关键词，以“主题”为搜索范围，时间范围为2005年—2009年进行检索，结果如下表所示。
从上表可见，虽然中小学机器人教育方面的研究探索进展较慢，但正受到越来越多的关注。“十一五”全国教育技术研究规划首次将《普通中学开设智能机器人课程的实践研究》作为专项课题单列，全国有近20所学校申报并结题。综上所述，我们可以得出这样的结论：中小学机器人教育已经步入了发展的快车道，在学校理念、环境建设、师资建设、竞赛活动以及社会氛围等方面已经具备了一定基础，其发展趋势十分明晰，那就是向课堂化教学发展、向学校常规教育教学发展，并在此基础上，在社会范围内向个性化教育发展、向社区化教育发展。
问题及原因
1．教育行政部门的激励机制不够完善
虽然机器人教育已经得到了国家的高度重视，也形成了良好的社会效应，但总体而言，教育行政部门的引导作用还不够显著，尤其是教育部和各省级教育行政部门还没有出台切实可行的机器人教育推动办法。市、县级教育行政部门缺少国家和省级教育部门的政策支持，在活动资金方面举步维艰，往往处于心有余而力不足的被动局面。2．课程标准和评价机制缺失，机器人教学难以走进课堂
教育部于2003年颁布的《普通高中技术课程标准（实验）》首次在“通用技术”科目中设立了“简易机器人制作”这一选修模块，并在“信息技术”科目中也以选修的形式设立了“人工智能初步”模块。虽然这一举措在课程标准建设上算是迈出了第一步，但几年过去了，国家一直没有对机器人课程或人工智能课程做进一步的完善和修改，尤其是没有将机器人课程列入考试范围，学校开展机器人教育既缺少明确的课程大纲指导，也缺少必要的考试评价机制，极大地制约着机器人课堂教学的开展。
3．没有统一的机器人教材，机器人产品各自为政
国家课程标准的缺失和地方课程的滞后，导致机器人教育缺少统一的教材支持。目前使用的机器人教材大多都由机器人厂家提供。由于此类教材的编写过程缺乏科学规划和教育工作者的参与，没有明确的教学目标，更像是“产品说明书”或“产品用户指南”，在实际教学中难以发挥作用。国家课程标准的缺失也导致市场上的机器人产品缺少统一规范，生产厂家十分繁杂，且自成体系、互不兼容，开放共享程度很低。尤为重要的是，在投入生产前，对这些产品的论证没有教育工作者的参与，换言之，这样的机器人产品没有教育理念的支持，严重降低了其教育价值。
4．机器人竞赛的价值导向存在误区
机器人竞赛是普及机器人教育的重要途径。机器人竞赛是一种任务设计导向的教育活动，其根本目的是教育。由于目前机器人教育没有相应的考试评价机制，机器人竞赛成了唯一的“显性”测评手段，机器人教育的“投入产出效益”很大程度上只能通过竞赛来体现。这直接影响了机器人竞赛的价值取向——教育价值淡化，竞赛成绩高于一切。这导致机器人竞赛存在商业化运作倾向，学生自主设计的程度降低，比赛中也经常见到恶性竞争现象。
对策与建议
1．教育部门在机制建设、政策完善和课程标准建设方面应切实发挥作用
教育部门要制订明确的机器人教育发展规划，在课程体系建设、考试评价和激励机制等方面加以保障。从目前来看，课程标准和评价激励措施的制定已经刻不容缓。课程标准是机器人教育发展的风向标，直接决定着教材开发、师资建设的进度，其重要意义不言自明。评价激励措施对刚刚走上发展快车道的机器人教育更为重要，完善评价激励措施不仅是对学校和教师劳动成果的尊重，也是不可或缺的行政推动举措，笔者呼吁政府和教育行政部门尽快出台相关评价激励政策，将机器人教育纳入中考范围，提高学校和教师的积极性，使机器人教育常规化、普及化。
2．积极建设、开发校本课程或校本教材
在三级课程体系下，校本课程的开发能够有效地实现机器人教育的价值。各学校应该根据实际，在合理选择机器人产品的同时，尽量统一教学内容，逐步对机器人教材进行二次开发，将其转化为适合学校机器人教学实际的校本教材，并在此基础上开发校本课程。陕西省西安高级中学在多年开展机器人教学的基础上，开发了校本教材《智能机器人》，并建设了与之配套的《机器人教育网》；西安交通大学附属小学也建设了校本教材。这两所学校的校本教材既能用于常规教学，也是学生课外学习的优秀资源，为中小学机器人校本课程建设做出了有益探索。
3．加大机器人教师队伍建设力度
机器人教育的深入发展离不开教师队伍的建设，教师队伍建设离不开多层次的教师培训。一般来说，培训分为骨干培训与全员培训。骨干培训由省、市教育部门组织，全员培训则由县、区教育部门组织，也包括各学校的校本培训。我们应将骨干培训与全员培训相结合、集中培训与日常学习实践相结合，重点从教育思想、教学理念和技术素养几个方面实现师资培养的突破。各学校要保持机器人研究团队（包括机器人辅导教师和学生）的梯度发展，保证高质量的研究团队和充足的研究时间，不断为机器人教育注入活力。4．不断完善环境建设
环境建设是开展机器人教育的前提和基础。各学校要加大投入，因地制宜，积极建设机器人实验室，不断完善硬件环境建设，为机器人教育的开展创造条件。同时，各级政府也要在环境建设方面对学校给予支持。
5．处理好机器人竞赛与普及教育的关系
机器人竞赛的根本价值是其教育价值，竞赛是手段，而不是目的。在积极参加竞赛的同时，更要注意大面积地对学生进行普及教育，实现竞赛与普及教学相互依存、相互促进，避免机器人教育走入“竞赛至上”的误区。这要求我们，一方面要合理利用资源，学校可将竞赛机器人和教学机器人分开使用，还可以使用机器人模拟系统或者自主研发一些适合学生动手制作的简易机器人，解决竞赛机器人数量有限导致的“小众化”问题；另一方面，要积极开发课外学习资源，为大多数学生提供自主学习的平台，提高学生的机器人素养。
任何新事物的发展和成长都是长期、动态的过程，机器人教育也是如此。中小学机器人教育的发展不仅受社会经济条件的制约（资金投入、硬件建设等），更与全社会的教育价值观（应试教育为主的教育体制）和教育发展的自身规律（自适应性和自为性）紧密相关。目前来看，尽快形成切合实际的、具有指导意义的机器人课程大纲是当务之急。■
（作者单位：陕西西安建筑科技大学
陕西省电化教育馆）
信息窗
北京市小学电化教育专业委员会
第十二届年会召开
北京市小学电化教育专业委员会第十二届主题年会暨“三优”评选活动于10月12日～14日在北京延庆县召开。
本次年会由北京市小学电化教育专业委员会主办，延庆县教育信息中心、延庆县第一小学、第二小学、第三小学、第四小学、十一学校协办。北京市教委教育信息与网络中心主任武装出席开幕式，各区县年会理事校校长、执行理事及信息与网络教学工作人员共计300多人参加会议。
中小学机器人教育 篇3
林建祥：我们常说人是万物之灵，而这个“灵”灵在哪里呢？人类一代代地传承知识，在人类后天的学习中，不是简单或机械地重复前人的东西，而是避免不必要的弯路，愈来愈合理，更为直接，更有效率，这就是教育的作用，同时也是灵性所在。在人类与外界的接触过程中，“灵”最主要体现在头脑内的思考过程中，体现在信息的处理、加工与输出，即决策的执行，这样才能切实解决问题。
拟人学就是企图来模拟万物之灵的人类的这些特征的学科，而机器人学恰恰体现了拟人学的特点。当前关于智能机器人的三个主要流派（BROOK的运动式的智能机器人、基于神经网络的连接主义的机器人、基于知识控制的符号主义的机器人）都在不同程度地模拟人类的智能，但还远未达到理想的程度。因为要想真正与人类的智慧相当，就必须用基于语言表达的知识的思考，才有可能达到深度的智慧处理。这个是我们努力的目标，虽然尚有不小的难度，却是信息科学的前沿。而要想真正实现这种机器人，不仅需要外部设备，即硬件的改进，更重要的是智能编程软件的进展。
应该说，机器人学近几十年的发展已经有了很好的前景。今天，我们的机器人已经可以到深海、外空、人体内部，甚至人类难以到达或极其危险的地区自主执行任务，这是一个极其美妙的前景。
《信息技术教育》：在刚刚结束的CBE年会上，中国人工智能学会名誉理事长涂序彦教授在他的报告“广义人工生命”中赋予机器人更高的使命，将它看做一种广义的人工生命。机器人的研究不仅要模拟、扩展自然生命，还应该延伸自然生命，特别是人的生命。这些思想在机器人教育中能够体现吗？
林建祥：是的，这是机器人更高层面的意义。比如现在研究、开发、利用人工器官治病救人，延年益寿，对于人类是最有现实意义和实用价值的。机器人的发展有这样大的潜力，也是倡导机器人教育的人士值得骄傲的。但是机器人为什么有这么大的能力，学生能否理解？我想如果没有中学的生物学的一些基础知识，学生是无法理解的。所以，对于中小学机器人教育来说，这些思想可以在中学主要是高中进行渗透。
《信息技术教育》：您认为在中小学开展机器人教学应如何安排较为合适？
林建祥：小学生在五六年级应该可以学习程序设计了，编程与我们日常生活用语或是书面用语是不一样的，程序需要描述，还要运行。学生较早体会这个是有好处的，程序语言能“活”起来，引起学生的兴趣。但是要注意对于小学阶段的学生要求不能太高。
现在的机器人就像以前的积木，都可以开发孩子们的智力。比如用机器人画一个图案，这就需要编程来实现。因此，学生具备了基本的编程能力以后可以尽早接触机器人。
《信息技术教育》：请您简单介绍一下作为哲学方法论的LOGO思想以及在LOGO思想指导下的几种机器人教育的认知模式。
林建祥：关于LOGO思想的探讨，似乎离我们很远，其实正是对信息技术教育的核心本质的思考。LOGO取自希腊文，原意是事物的结构、逻辑，是一个静态的名词。我们这里的LOGO思想所指的是一种方法论，即分析、综合与建构的方法论，是动态的动词。强调方法论的动态性，即强调操作与算法。
以LOGO思想方法论作为指导，在中小学机器人教育中，有以下几种典型的认知模式：
反馈—控制—调节模式：机器人教育初始的应用模式，比如灭火机器人，需要用传感器探测火源，得到反馈信息后，机器人会不断调节行程，控制走向目标的路径，然后采取既定办法去扑灭火源。这时候儿童会感到有点神奇，在此过程中接触到人类智慧中最简单的辩证法。
信息分析模式：要使机器人更有智慧，就要能处理更复杂多样的问题。这里就需要机器人能够分析事物的基本成分。当然首先要有接收信息的部分，还要有处理信息、作出决策的部件，有执行决策的部件，而每一种部件，还要做进一步的分析。比如接收问题目标的信息，就不仅仅是灭火目标，就像火源的大小、位置不同。拓展到生活中，目标是多样的，解决问题需要有多种手段，光有单一手段，不可能解决多样的问题。
搭积木模式：给你由多种积木块组成的一套积木，你脑子中有一个理想的目标，可是你如何把手中的积木搭成你满意的拼图呢？这与机器人实现灭火的任务有相似之处，有许多积木块来实现你满意的目标。所以搭积木的过程就是一种简化的、有一定通用意义的问题求解模式。搭积木虽然是游戏，却在无形中渗透了问题求解模式的思想。
问题求解模式：搭积木强调搭建者的积极投入、主动思考，对每个组合要能够理解其意义，判断其价值以及与理想的目标还有多远距离，还缺乏什么基本成分才能达到理想目标，这就是典型的问题解决的过程。这种搭积木式的学习，就是过程式知识的学习，自然要求学习者的积极性、主动性，特别是要“做中学”，不断反馈修正，才会取得学习效果。
《信息技术教育》：具体来说，LOGO思想对于儿童有哪些好处呢？
林建祥：我们可以把机器人看成一种积木，一种感受—控制—执行模式的积木，灵活拼搭就是通过动手操作来学习，这是非常有趣的，对于儿童创新意识的培养也非常有效。但是如果再进一步，我们针对的是复杂的问题，就不容易直接在硬件的积木上创新了，而必须在软件的编程上来实现。学会编程，可以在计算机上来操作软件模拟的机器人，不用花什么代价，就能接触大量的、多种多样的机器人。当然，软件不如真的机器人那样逼真，所以要处理好软硬件的关系。
《信息技术教育》：最后，请谈一下LOGO方法论思想对教育信息化的启示。
林建祥：作为机器人教育方法论指导的LOGO思想目前还显得粗糙了一些，这也为许多有志于此的研究者提供了巨大的发展空间。最后，我要说的是机器人教育以及程序设计的相关思想恰恰体现了信息技术课程的核心价值，愿我国中小学机器人教育的前景越来越美好！
中小学普及机器人教育可行吗 篇4
有教师认为, 机器人教育会增加成本, 无法发挥学生的创造性 (如模块封装后的“傻瓜化”操作) 等, 这确实是一个问题。但是, 这种结论是从机器人竞赛中所观察得到的, 很多人都看到了变了味儿的机器人竞赛, 已经在某种意义上演变成经费的比拼, “机器性能决定成绩”, 昂贵的、高性能的、傻瓜化的机器人得到了“有钱人”的青睐。而事实上, 目前大部分面向全体学生开课的机器人设备与面向小部分学生竞赛的机器人设备有很大差别, 无论是成本还是设计功能都不可相提并论。目前市面上有多个品牌的低成本机器人产品, 也有很多一线教师自主开发的简易机器人方案。这些产品、设备和方案, 才是使机器人教育从变味儿的竞赛走向本真的教育的重要保障。换言之, 开展机器人普及教育也是修正机器人竞赛误区的重要举措。
更重要的是, 是否开展机器人普及教育, 不是首先看条件是否完全成熟, 而是看其对学生和社会的发展是否有价值。无论研究者还是实践者, 很多人都认同机器人教育是培养学生创新实践能力的重要途径, 进而将其视作信息技术教育的重要生长点之一。这才是问题的关键。何况现在不少学校已经具备开展机器人教育的基本条件。改革才有发展, 所谓发展必须经历不成熟到成熟的渐进过程。初生之物, 其形必丑, 因丑而弃, 非明智之举。课改之初, 将信息技术列入综合实践活动, 即是如此, 置课程价值于不顾, 而纠结于所谓的“成熟条件”。
还有教师认为, 开展机器人教育会引起更大的地区和学校差异。确实, 如果采用选修课的方式, 必然有条件的地方开课, 没有条件的地方就开不了, 但是, 这种差异已经客观存在, 将来也将依旧存在。任何一件事情的开始都不可能全盘推进, 否则就是吃大锅饭, 没有示范何来效仿?难道我们现在还要去追究那些先行者的“政治责任”吗?改革开放三十多年, 我们信息技术教育者是否也要解放思想?
中小学机器人教育 篇5
摘要：小学信息技术教育的初衷在于培养学生对于信息技术的基础认知，为以后深入的教育打下基础，并提前培养兴趣，不同于传统的语、数、英教育，信息技术的教学内容更加丰富多彩，更具有开拓性和创新性，因而在课堂中就必须于一种教学方式以及教学内容能够符合这一特点。而机器人教学就十分符合这一要求，由于机器人教学在内容上创新性较强，能够有效开拓学生的创新能力以及眼界，符合素质教育的基本要求，为学生立足未来社会打下坚实的基础，因此，机器人教育在小学信息教育课堂中具有重要意义。
关键词：小学教育机器人教育信息技术意义分析
中图分类号：G6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0136-02
机器人技术发展至今融合了多种科学技术成果，是现代社会、经济发展的衡量标志之一。机器人技术的发展代表了一个国家高新技术发展水平，同样也象征着一个国家技术改革的深度。而作为教育的基础，小学教育对于学生后期的发展具有重要意义，而作为信息技术的启蒙教育，小学信息技术教学以其独有优势迅速发展，而机器人教育中融合了多种信息技术，因而在小学信息技术的教学中都可以设计机器人教育，并利用这一综合性的技术教育平台为学生打开信息技术的大门。在未来小学信息技术教学中有效利用机器人教育这一载体并将成为信息技术课堂的新发展方向，并通过这种新型的教学方式提高学生的创新能力以及信息素养，真正实现素质教育。机器人教学符合信息化发展要求
一个完整的机器人涉及了诸多学科领域，不但包括了计算机技术，还融合了材料技术、控制技术以及机械技术和通讯技术，并且在机器人中还应用电、磁力、光、声等物理学知识，因而在小学信息化教学中，利用机器人教育这一平台不但能够令学生充分掌握课本中所要求的知识点，在动手操作中，学生的知识面也可以得到充分拓展。
现代社会是信息化社会，现代社会所需要的也是信息化人才，因此教育工作者也开始更多的关注信息技术教育。作为教师，在信息技术教学中不但要提高工作中的主动意识，开始应当进一步对信息技术教育进行创新，全面提高学生的综合素养。而通过机器人教育就可以全面实现这一目的，通过机器人的发展以及现代新型技术的展示，在实践中令学生充分了解传感器作用，对控制编程初步了解，从而在学习中在令学生意识里形成机器人概念框架以及信息技术思维方式，而这是传统的信息技术教学无法比拟的。而在课堂中教师也应当以培养学生对于问题分析解决能力、逻辑思维能力为主要任务，从而为机器人技术学习打下基础。机器人教学充分体现了学生的主体地位和教师的主导作用，能有目的地培养学生的科学素养。
学生能力的全面发展
基于新课改的要求，小学教学面临了更大的挑战，而作为信息时代的启蒙教学，社会对于小学信息教育提出了更高的要求，信息技术教育不能止步于简单的电脑操作教学。基于这一点，机器人教学开始走入小学信息技术教学课堂。由于机器人教育融合了多种信息技术，并且实践性较强，通过在信息技术教育中引入机器人教育，学生可以在课堂上充分开拓思维，在不断的尝试、交流中提高学习兴趣，提高动手能力，培养学习信心，从而全面推进学生的发展。
2.1 动手能力得以提升
和传统的教学方式不同，基于小学信息技术教学要求，机器人教学出了紧密融合了信息技术课程外具有更强的实践性、技术性以及综合性，通过将多种信息技术融合在一起，以更加直观的方式向学生展现信息技术教学重点，并且教学中需要以课题研究的方式令学生自主的进行探索，通过不断的创造、想象、实践和总结中获得知识。通过构成单元，学生利用不同的部件和结构，学生以所研究的课题作为目标设计出相应的机器人，并编写相应程序，以此完成课题所要求的任务，通过这种理论、实践相结合的方式，让学生在亲力亲为中获得知识，并提高自身的动手能力和创新能力。
2.2 创新精神得以提升
通过机器人教学不但能够提升学生实践操作能力，还能在教学中激发学生的创新意识。教师在课堂中可以通过向学生展示新研究课题，并通过分组讨论的方式令学生组成不同的单元，共同对“项目”进行讨论、交流，通过这种组合型的独立思考，对主题项目进行方案的设计，并逐步予以分解，以不同的思路、方案去解决共同的目标，完成对机器人机构的搭建、程序的编写、机器人的控制，最终完成主题任务。例如：在教学“机器人机械手”一课时，教师可利用机器人独有的马达、梁、轴，齿轮等材料，让学生搭建并完成搬运动作学生拿到了一些看上去“稀奇”的材料后，马上被吸引住了，探究意识浓厚，小组合作，动手设计，不同的思维碰撞，往往会产生花样繁多的灵感与创想，会创造出不同的作品。
通过这种方式不但能够提高学生对于课堂知识点的掌握程度，还能够激发学生的创新意识，鼓励学生进行自主的探索，提高学生的动手能力和团队协作能力。所以，机器人教学走进小学信息技术课堂，不仅能够放飞学生的思维，开发学生的创造力，还可以引导让学生主动地去探索，乐于操作，亲身实践，让抽象的理论知识变得生动具体，让难以解决的课题变得触手可及，轻轻松松就能享受到成功的快乐。
2.3 信息素养得以提升
在小学信息技术教学中通过利用机器人教学这一有效的教学工具能够充分激发学生的探索兴趣，令学生在教学中深入思考教学问题，通过探索思考以及动手实践获得书本上无法获得的知识。对于教学内容而言，通过机器人教学可以直观的表现教学内容并进一步扩展、加深知识点，充分调动起学生对于信息技术的学习兴趣，以此推动学生的探索欲望。在这样的学习氛围中，学生可以自主的学习，从而将学生感官最大限度的调动起来。通过机器人教育学生的信息素养得到了有效提升，可以掌握更多处理信息、加工信息的方式方法。如何开展机器人教学
机器人教学活动的开展方式不仅仅体现在课堂上，还可以社团小组的方式开展。感兴趣的学生不仅可以在课堂上系统地学习机器人的各个方面的知识外，还可以通过课外社团活动小组的形式接触到更多自己感兴趣的内容。另一方面，教师应该充分地掌握好机器人教学重难点，对于算法、编程思想、人工智能部分的教学应该重点强调，“图形化”的机器人编程软件部分也应该有所侧重。这样，信息技术课堂将变得更加详细，把课堂交给学生，体现以学生为主体的教学思想，让学生在不断实践与探索过程中逐渐提高信息素养。
结语
小学信息技术教学是未来信息化发展的基础要求，而机器人教学作为一个综合性的技术平台，能够充分展现信息技术教学内容，在未来小学信息技术教学发展中，机器人教学必然会成为必要的教学内容，但这一发展过程将会十分漫长。目前个别地区已经将机器人教学融合到小学信息教育中，但实际教学中仍旧存在诸多的不足和问题需要予以探讨和改进。但是通过实践机器人教学对于小学信息技术的课堂质量提高具有巨大的推动作用，可以让学生充分认识现代科技知识，真正实现学生素质的全面发展。
参考文献
机器人教育的感受和认识 篇6
关键词: 现状 “小众化” 教师 资金 对策
中图分类号：G633 文献标识码：A 文章编号：1673-9795(2012)03(c)-0000-00
机器人学科是一个知识涵盖面很广的交叉学科。集机械、电路、程序为一体自动控制，既包含了硬件开发又包含有软件编程的机器人，作为一种最直观、最直接的交流载体和教学工具应用到学校的教育教学活动尤其是信息技术教育之中，在培养学生创新精神和综合实践能力方面所发挥出来的重要作用愈来愈为人们所重视。
1 我校机器人教学的现状
在基础教育信息化步伐不断加快的今天，机器人无论作为教学工具还是教学内容，能顺利进入校园乃至课堂之中，这无疑是可喜的。但透过众多的现象，我也发现我们的机器人教育实实在在是一种“小众化”的教育。其突出表现有三：
(1)涵盖的学科面窄。目前，我们的机器人主要是应用在信息技术教育方面，其次是用在应对机器人竞赛上，于其他学科几乎不相联系。
(2)参加的学生面窄。通过分析本校的情况，真正参加了机器人培训学习，并有一定兴趣和收获的学生仅有二十几人，这在我们近5000人的学校的比重是相当轻的。
(3)是涉足机器人教学活动并有所建树的教师面窄。就建湖县城看，专任教师只有3人，真正能用心参与机器人校本课程研发并有一定成果的教师不足10人。
我以为，影响我们小学机器人教育健康发展的因素主要有四：
(1)思想认识上存在误区。在教师层面，首先是教育理念有问题，以为机器人教育就是传授课本知识，教学生做什么就应该做什么，不能有创新，从而导致教学形式单调，学生学习枯燥无味；其次是学科之间配合不协调，尤其是语、数等文字科教师主动参与的积极性不强。
(2)被资金、场地所困扰。机器人教育大众化需要一定的器材和充足的场地，换句话讲就是需要大量的资金支持。现阶段学校的办学经费本来就十分有限，除了保正常运转和人员工资外，拿不出更多的资金来搞机器人教育，其负担大多只能转嫁给学生家庭。
(3)投入大，见效慢。我校近几年在机器人教育方面也有过大手笔，但和苏南相比却是“小巫见大巫”不在一个层次，所以每次比赛差距明显。
(4)师资困难，舆论宣传也不到位。
2 我们今后的具体对策
2.1 学校与教师
2.1.1 量力而行，尽力拓展，切实加强阵地建设
现阶段学校教育经费短缺是一个带有普遍性的问题，但只要想办法，问题总会能够逐步解决的。我们建湖县第二实验小学在集团领导的直接关怀下和建湖少年宫建起了能基本满足小组活动、竞赛训练、课堂普及所需的设施设备、场地用房，确保了机器人教育的稳步推进，学生兴趣浓厚，参与面也逐步扩大。
2.1.2 因地制宜，就地升级，切实加强师资队伍建设
机器人教育需要具有较高综合素质的师资，我校专门从南京请来机器人教师，采用的“骨干教师（引领）→专业课教师（培训升级）→其他科目教师（学习提高）”这一呈“金字塔”式的师资配备、培训模式就不失为一种成功的培训体系。
2.2 教师与课堂
我以为，机器人教学的教师和机器人教学课堂主要应遵循三大原则。
2.2.1 学用结合，循序渐进
课本和课堂，是教师传授知识的一个有效工具和平台，一个优秀的机器人教师，要能够利用课本，遵循学用结合、循序渐进的原则，大胆地放开学生的思维，展开学生的想象，而不是将学生牢牢地锁在课堂之中。
2.2.2 自主学习，求异创新
机器人教学每堂课都应以学生为中心，以问题为牵动纽带，充分发挥学生的主动性和创造性，促使学生主动进行探究式学习，老师只是课堂的组织者，学生学习的合作者。教师要善于创设生动、直观、有趣的教学情境，激发学生的兴趣和参与热情，让学生自己去研究，去观察，去发现。如在教学《避障传感器的使用》一课时，我们就很好地采用了“分步假设问题情境”法。第一步，假设问题“博物馆里有一件镇馆之宝，需要找一名最聪明的机器人卫士来看守，想不想你们的机器人成为最聪明的卫士？”在学生情绪高涨的时候，再提出第二个思考问题，“能完成这样任务的机器人应该先具备什么样的能力？”引出本课的学习重点：避障传感器的使用。
2.2.3 让学生时刻体验到成功的乐趣
(1)让学生在自主探索中体验成功的乐趣。
机器人教学中，教师对学生的每一点成功，每一点进步，每一个创意，都应给予肯定，随时让学生有成功的自豪感。例如：为了让学生能想得到、做得到、实现得了，我们可采用先让学生自主的去探究，当学生感到迫切需要帮助的时候，就组织大家针对所遇到的困难和问题进行共同探讨，再对自己的程序进行调试，教师适当参与，经过共同努力，使问题逐步得到解决，这样他们在学习的过程中始终都会有有成就感。例如在学生初步学习了《轨迹识别传感器的应用》一课后，我们可以设计一节旨在拓展应用的综合实践课。如组织学生以参加机器人运动会为主题开展实践活动，由于情境自然充满乐趣，学生就会充满激情地投入到各项比赛中。在具体的教学情境中，我们可以设计三种不同类型的跑道轨迹，即三个比赛项目，这三个比赛项目由易到难，由浅入深，逐步推进，注重知识的层次性，重、难点通过学生实践、小组学习交流讨论以及教师适当点拨等方式来解决。即：1.当走黑线的时候如何设置轨迹识别传感器？2.如何应用两个轨迹识别传感器？要考虑哪几种情况？3.你用了几个轨迹传感器，你的程序是怎样编设的？4.电机的速度受哪些因素的影响？怎样来调节？5.机器人实践中要综合考虑哪些因素？围绕这些问题考察学生对知识的掌握和实践的体会。这样学生在活动中自始至终都会有收获。
(2)在评价中让学生体验成功的乐趣。
机器人教学评价可以包括自我评价、同学互评及教师评价。在具体操作上，可以从完成任务的方式和完成任务的效率上进行衡量，用最简单的方式、最快的速度完成特定的任务一般就是最佳方案。
总之，机器人教育是一种创新的教育，是寓教于樂的教育，它解放了教师的思想，师生的头脑，学生的双手和空间。但它作为一门新兴学科，它的教育目标，课程内容，教学模式，教学方式，教学评价都还需要我们通过不断的实践和探索去完善，从而达到最优化。
机器人教育在中小学的应用初探 篇7
1.课程标准中提出了培养目标
在《义务教育阶段信息技术课程纲要》中, 各个学段都对机器人教学目标有明确的要求。这些课程目标的设置, 意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面跃上了一个新的台阶。
2.中小学机器人竞赛及教学状况
开展各种展示和竞赛活动是普及机器人教育的一个重要途径。国际上最早的机器人竞赛可追溯到20世纪末, 我国机器人竞赛的起步较国际比赛稍晚几年。近年来, 国内机器人竞赛发展迅速, 比赛规则和项目也逐步与国际接轨。
近几年, 在沿海发达地区, 如上海、广东、浙江、江苏等许多有条件的中小学校相继开展了机器人教学研究, 教学成果显著。通过多年的摸索, 参加教学实验的教师得出了普遍结论:智能机器人进入中小学课堂完全可行, 而且效果显著。
在机器人教学开展中存在的问题分析
虽然机器人教育已经越来越被人们所关注, 机器人的各项活动在中小学校中得到一定程度的开展, 但存在的问题也不容忽视。
1.机器人教育偏离教学目标
机器人竞赛的目的, 一是为了推动机器人技术的发展, 二是为了培养学生的科学素养。但目前国内的竞赛对学生创新意识和能力的重视还不够, 在机器人竞赛日趋白热化的情况下, 机器人的教学逐渐偏离了其原来的方向。机器人教学受投入经费过少、过于重视竞赛成绩、师资力量不够等诸多因素的影响, 教学内容变成以竞赛为主, 教学对象变得“小众化”, 似乎机器人教学只为了竞赛而存在和发展。
2.缺乏科学规划与教学设计
目前机器人教学的“教材”质量不高, 大多属于“产品说明书”或“用户指南”式的, 缺少课程与教学专家的参与和指导。开展机器人教学的形式也多以课外活动、兴趣小组和不同类型的竞赛为主, 没有充分发挥智能机器人的潜在教育教学价值。
3.教育机器人产品缺少规范
教育机器人的品牌十分繁杂, 虽有不同的特色, 但大多自成体系, 互不兼容, 开放度低。据不完全统计, 目前国内的教育机器人产品有近20种, 其中常见的产品如下页表所示。但能适应不同学段、教学适用性强、性价比高的教育机器人产品仍然比较匮乏。
4.师资力量的匮乏
就目前已开展智能机器人教育的学校来看, 其主要的指导教师就是信息技术教师。智能机器人教育涉及多个学科的知识, 知识面比较宽广, 最核心的是电子技术、计算机技术知识及其综合应用。但由于没有专门的机器人教育专业, 这使得我国基础教育领域在机器人方面的师资严重不足。
规范机器人教育的可行策略
1.加强教师师资力量的培训
为使机器人的教育从“小众化”竞赛逐渐向课堂教学普及, 需要通过多种手段加强教师培训。一方面, 通过培训使教师具备机器人教学能力;另一方面, 观念的革新更为重要, 通过相关的培训, 使教师认识到机器人教学本身所能带来的效果。各中小学都应培训一支强有力的师资队伍, 才能使机器人课程成为中小学教育的有效组成部分。
2.将机器人教育与当前的基础课程相结合
在九年制义务教育阶段, 机器人教育可通过相关的国家课程——信息技术、综合实践活动等, 地方课程——科技活动等来实施;高中阶段可通过通用技术、信息技术、研究性学习、科技活动等课程来实施。而通用技术课程中的“简易机器人制作”选修模块, 则是学生在高中阶级接受机器人教育的最好途径。
3.探索机器人教育与其他课程内容整合
机器人教育的内容非常丰富, 如果局限在一门课程内, 学生习得的知识就会片面、不完整, 如果能和其他课程内容整合在一起, 学生所学的知识就会更加全面、生动、有趣。
例如, 有关认识机器人的教学内容——机器人的概念、机器人的产生与发展、机器人的种类及应用等, 都可与当前信息技术课程中许多教学内容相结合。在搜索引擎的学习、Word小报的编辑、PPT超链接和网站制作方面, 教师应尽可能地穿插有关机器人方面的知识, 要求学生搜集各种机器人的图片、文字介绍等资料, 浏览观摩优秀作品, 创造性地制作作品等, 既能使学生了解并关注智能机器人的发展和应用状况, 又能培养学生搜集、加工处理信息的能力和创新能力。
又如, 在程序编程教学方面, 机器人的教学价值是毋庸置疑的, 因为程序是智能机器人的灵魂。把信息技术课程中程序设计的教学内容与智能机器人程序设计结合起来, 能避免编程的枯燥与乏味, 使程序设计更具知识性、实践性和趣味性。
结语
智能机器人教育为我们实施素质教育提供了一个具有可操作性的实践平台, 正是由于中小学基础教育在提高社会公众科学素养上具有启蒙性、基础性和根本性的作用, 所以智能机器人教育进入中小学将对我们的教育和教育改革产生深远的影响。相信随着机器人项目的普及, 智能机器人将会与计算机一起成为信息技术教育的工具, 共同承载起信息技术教学的任务, 机器人教学与相关学科课程的整合也将会是机器人走向课堂教学的必然发展方向。
摘要：本文在阐述机器人对中小学生培养意义的理论基础上, 结合课堂教学实例, 对机器人教育在中小学信息技术中的应用作了尝试性探索。
关键词：中小学,机器人教育,信息技术
参考文献
[1]张国民, 姬洪强.国内外机器人竞赛活动的分析及比较[J].中小学信息技术教育, 2009 (11) .
关于中小学机器人教育的思考与分析 篇8
机器人进入教育领域主要采取竞赛的方式, 通过机器人竞赛体现机器人对学生的设计能力、创新能力的培养。竞赛既教会学生去思考, 又让学生通过动手、动脑提升综合素质。学生通过亲手组装机器人系统、检测调整传感器、编程调试控制程序等工作程序, 综合知识水平得到提升, 动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力以及创新能力得到全方位的训练, 这对学科渗透、培养高素质的创新型人才具有十分重要的作用。
1.培养意志品质, 注重合作精神
机器人的设计涉及计算机、机械、电子、通信、控制等多个学科领域的知识, 中小学生必须广泛学习各方面的知识, 才能够有所成就;这可以锻炼学生的意志力, 使他们明白坚持的意义。而且机器人的组装、调试工作工作量极大, 仅凭个人是很难完成的, 这时就需要团队合作来共同完成。在团队合作中, 以2~3个人一组合作完成任务, 群策群力, 共同作业, 就像体育比赛中的拔河比赛一样, 不仅可以提高他们的团队合作能力, 而且可以弥补每个人性格中的缺陷, 培养他们完美的人格, 因为整个团队中缺一不可, 整体的实力远远大于个人的能力的发挥。
2.实现与国际接轨, 迎接机器人时代
现如今, 我国的机器人教育发展尚不成熟, 而美国、日本等发达国家重视机器人学科教育对于高科技社会的作用和影响, 已经在信息技术课与课外活动中融入了机器人教育, 而且收获颇多。我国目前经济腾飞, 国家繁荣富强, 要想在国际市场上占有一席之地, 与国际接轨, 就需要大力发展机器人教育。机器人的广泛引用将极大地促进社会生产力的发展与产业结构的调整;开展机器人教育, 有助于我们在机器人时代走在世界前列。
二、机器人教育的局限性
1.学校的配套设施不足
购买机器人需要大量的资金, 而且还要附带买它们的配套设施, 这需要很大的一笔费用, 给普及增加了难度;而且机器人教学时所使用的“教材”质量不高, 大都属于“产品说明书”或者“用户指南”, 缺少专业的指导, 没有专门的书目作为具体的理论依据, 因而在中小学的实施具有很大的难度。
2.机器人教育的商业化现象严重
目前中小学机器人教育停留在机器人竞赛的阶段, 以一种商业化活动的形式出现, 注重机器人竞赛活动会给主办方带来怎样的商业效应或者营业额, 而没有关注机器人教育给学生带来的知识层面的收获;而且大部分竞赛由某些机器人制造商独立或联合举办, 教育行政部门的监督力度不够, 在竞赛规则、裁判确定、奖励办法等方面存在较大的差异。
3.师资力量薄弱
社会在不断向前发展, 信息技术也日新月异。中小学教师总是固守原来的教育理念, 而不进行变革和创新, 会在很大程度上耽误了中小学生的发展。
中小学机器人教育是对传统教学方式的变革和创新, 这在一定程度上拓展了学生的学习方式, 使学生在机器人竞赛中既锻炼了动手能力, 如组装、调试机器人, 也培养了团队合作精神、发散思维以及创新精神。
中小学学生正是想象力丰富的年龄段, 千万不可让应试教育禁锢了学生的思维, 扼杀了他们丰富的想象力。
目前, 机器人教育在我国尚未成熟, 相信不久的将来, 我国的大部分中小学都能够有机器人课程, 以帮助中小学生提升综合素质, 提高学习兴趣。
摘要：现如今, 随着社会日新月异的变化, 教育工作者对自己的工作也做了一些变革和创新。信息时代的快速发展, 互联网技术的广泛使用, 使得传统的“填鸭式”教育不能够满足学生的需求, 学生希望以更加有趣的、欢乐的、有效的方式进行学习。而中小学机器人竞赛活动让教师学到了新的教学方法, 通过这种竞赛活动, 让学生在活动中既学习了科学理论知识, 又锻炼了动手能力, 拓展了思维, 培养了创新精神, 激发了学习兴趣。本文将重点讲解机器人教育的内涵、意义及其局限性。
关键词：中小学,机器人教育,创新精神
参考文献
[1]王海芳, 李锋, 任友群.关于中小学机器人教育的思考与分析[J].全球教育展望, 2009, 38 (4) :81-84.
中小学机器人教育 篇9
一、使创新教育理论与创新教育实践有机结合
在《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2020) 》中明确提出了创新型人才的培养模式, 并且在纲要中曾40多次提到“创新”一词, 可见国家对创新教育和教育创新的重视。21世纪, 特别是近几年, 国际形势的变化, 又赋予了创新教育一些新的含义, 创新教育不能仅仅停留在对创新思维、创新品质、创新能力等的培养上, 创新教育的理论与实践的结合, 及创新成果的保护, 也应该成为创新教育的重要组成部分。机器人
“一碗水端平”, 尤其是在遇到评优评先、评奖助学金等较为敏感的话题时, 要慎重处理好各方面的关系, 不能让学生感到班主任偏袒某些同学。在对班上同学进行教育时, 班主任应针对不同层次的学生, 采取不同的方式关心、教育、帮助他们。
3.以理服人, 恩威并施。班主任对学生的教育, 既要严格, 又要有爱;既要晓之以理, 又要动之以情, 做到爱中有严, 严中有爱。对于事关原则性的事情, 必须“严”字把关, 在要求的同时, 通过思想教育, 动之以情, 通过事实, 使学生明白事理。如果对学生只有严没有爱, 学生对老师的抵抗情绪会与日俱增, 最终走到老师的对立面, 达不到教育的目的;如果只有爱没有严, 对学生就是一种放纵, 最终只会害了学生。因此, 作为班主任, 在学生管理工作中, 理与情、严与爱是辩证统一的, 既不能没有理, 也不能没有情, 既不能没有严, 又不能没教育, 正为创新教育理论与创新教育实践的有机结合以及创新成果的保护提供了有效的平台。学生在机器人教育的理论阶段不仅可以学习到机器人本学科的一些基本知识, 在教学过程中教师还要有倾向性的将创新教育理论渗透到教育的各个环节。特别是对学生创新思维的培养、创新品质的养成和创造技法的培养等方面的理论教育。机器人教育的实践阶段就是把所学到的创新教育理论与创新教育实践结合的阶段, 一方面, 学生可以运用理论课上学到的创新教育的相关理论指导自己的实践, 另一方面, 在实践中也加深了对理论的理解, 使学生的创新教育理论与实践相互促进共同发展, 真正实现了创新理论与实践相结合, 也使学生感觉到学习理论的重要性。学生通过自己或同组同学的共同努力研制出的机
有爱。即所谓的“恩威并举”, 恩之于学生的目的是为了威之于学生, 威之于学生反过来又会促进恩之于学生, 学生并不会因为老师对其严格要求就记恨老师, 当他们转变过来后, 他们往往最感激的就是老师。
五、学高为师, 身正为范, 做人格魅力的传承者
俗话说得好“学高为师, 身正为范”, 要想成为一名优秀班主任, 首先要成为一个充满人格魅力的人。班主任的人格魅力来自于善良和慈爱、来自于对学生的信任和宽容、来自于对工作的执著热情。为人师表, 作为班主任, 应该不断提高自身的修养, 做到甘于清贫、乐于奉献, 以高尚的人格陶冶学生, 通过潜移默化, 使学生形成优良的品德;班主任应热爱自己的事业, 热爱自己的学生, 班主任的工作态度和工作精神, 会对学生起到极好的示范作用;班主任在工作中表现出的坚强的意志、毅力和韧劲, 对学生犯错误后的宽容以及老师的自我批评精神会深深地打动学生;班主任老师表现出的渊博的知识及出色的业务能力会极大地吸引学生和征服学生, 使之成为学生积极仿效的偶像。
班主任工作的好坏决定着班级的班风、学风, 教育是事业, 事业的意义在于献身;教育是科学, 科学的价值在于求真;教育是艺术, 艺术的生命在于创新。培养学生顺利完成三年的学业, 成为合格的大专生, 接受社会的挑战, 是我们高职班主任要做的工作。
器人, 是他们个人或集体智慧的结晶, 所以在创新教育的过程中, 教师要有意识的培养学生对自己创新成果的保护意识, 渗透相关的知识产权保护方面的教育, 也有利于鼓励学生去大胆地参加创新教育实践活动。
二、对学生工程意识培养的意义和作用
关于机器人教育中对学生工程意识培养的意义和作用的研究, 最早的是华东师范大学的王荣良先生, 王荣良先生在分析了我国机器人教育的现状的基础上, 阐述了工程意识培养的教育价值以及在中小学开展机器人教育对学生工程思维培养的作用。王先生从中小学生教育出发, 把工程意识分为:整体意识、效率意识、改革意识、标准化意识、以人为本的意识五个方面。中小学的机器人教育, 在机器人的搭建过程中要求学生对机器人有一个整体的认识, 了解机器人是怎样由各个模块组合而成一个整体的。并且在搭建过程中, 如何调整各个模块的位置使得机器人的工作效率最优化, 也是对学生一种能力的培养。在机器人的调试过程中运用控制反馈的思想, 学生能通过反复测试, 分析现象, 发现问题, 提出修改方案及时调整, 使机器人表现出最佳状态。在机器人的组建、编程过程中, 学生用的大多数都是标准化的组件、芯片和程序, 所以对学生的标准化意识也有一定促进作用。机器人教育是一种综合性、实践性很强的教育形式, 机器人教育不仅可以使学生学习到机器人的相关知识, 也以一种独特的方式培养了学生适应社会发展需要的能力。
三、对学生“21世纪技能”培养的意义和作用
随着就业市场的变化, 未来社会对就业人员的能力也提出了新的要求。在这样的背景下, 2007年美国教育界提出了教育“供需一致”的改革方向, 并规定了21世纪公民应必备的技能。适应能力、多种交流能力、非公式化的问题解决能力、自我管理及自我发展能力、系统化的思维能力被称为“21世纪技能”的组成部分, 关于各个组成部分的具体内容, 以及“21世纪技能”对我国教育的启示等已有文章阐述, 这里不再赘述。第一, 适应能力被定义为“能够应对新的、非常规的、迅速变化的工作条件或工作环境的能力”。机器人教育对于大多数学生来说还是新鲜事物, 并且机器人的教育打破了以往学生的学习模式, 它是在一个新的环境中, 以一种新的学习方式对一个新事物进行学习的过程。所以, 机器人教育以它自身具有的鲜明特点, 在潜移默化中达到了对学生适应能力培养的目的。第二, 多种交流能力被定义为“处理和解释其他人发出的文字和非文字的信息并能够作出适当回应的能力”。机器人教育不是单一的老师讲学生听的传统教学过程, 机器人教育是教师与学生、学生与学生之间合作学习的过程, 在学生自己动手组建机器人的过程中, 教师与学生、学生与学生要进行广泛的交流, 学生要把自己的设计思想与同组同学、老师一同分享, 以找出最适合的设计方案。机器人教育这种特殊的教育过程, 对学生的多种交流能力的培养也有一定作用。第三, 非公式化的问题解决能力被定义为“可以利用专家型思维方式来审视宽泛的信息, 察觉规律并筛选信息来剖析问题的能力”。机器人的设计过程也是学生尝试错误的过程。在设计过程中学生要不断地克服错误的思维, 借助元认知能力, 判断解决问题的策略是否有效。通过自己的创造性来获得以往并不知晓的解决方案、整合表面看上去并无关联的信息。第四, 自我管理及自我发展能力被定义为“在远距离条件下、在虚拟团队中主动工作, 自我动员和自我监控的能力。”机器人教育是以团队为单位的学生自主学习的过程。在基于项目的学习过程中学生会不断被动员和动员他人, 监控自己和监控他人以至于能尽快的完成任务。第五, 系统化的思维能力被定义为“能够理解整个系统如何运转的能力”。在机器人的设计过程中, 不仅要对机器人的各个部件的功能及产生的效果有一定了解, 而且对于机器人这一个整体来说, 学生要知道在机器人这个系统中, 它是如何运行的, 以及在运行过程中各个组成部分起到的作用, 只有学生真正懂得了这些, 才能迅速的成功设计出机器人来。有科学教育家认为, 发展学生“21世纪技能”不是开设一门独立的课程就能完成的, 而是应该融入科学课程, 在学习科学知识的同时获得对他们今后至关重要的技能。在机器人教育的全过程中, 并不一定能完全的发展学生的各个技能, 而且只通过机器人教育也不可能培养出完全具备“21世纪技能”适应社会发展需要的人才, 它只是为培养学生具备“21世纪技能”提供了有效的平台, 这也是机器人教育的意义所在。
综上所述, 在我国中小学阶段之所以引进机器人教育, 就是因为机器人教育有其独特的教育意义。而笔者主要从机器人教育对学生能力的培养方面, 初步探索了机器人教育在国家大力发展创新型国家的背景下的新的意义。机器人教育其他方面的意义还有待于继续探索。
参考文献
[1]教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010-2010) [EB/O L].http://edu.sina.com.cn/l/2010-07-30/0811191352.shtm l, 2010-11-21.
[2]王荣良.机器人教育对学生工程意识培养的意义与作用[J].新课程研究, 2009, (157) :99-100.
中小学机器人教育 篇10
关键词：机器人教育,教育机器人,认知发展,教学目标
一、引言
据预测, 21世纪中期, 人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代, 机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。近年来, 随着机器人价格的下降、简易性的提高、其潜在的巨大教育价值逐渐得到社会的认可, 使得机器人进入了教育领域。在发达国家, 尤其是英、美、日等国家, 已将机器人作为一种教学辅助工具, 上至高等院校、研究机构, 下至中小学、幼儿园, 都正在积极开展机器人相关的教研活动。为了适应未来科技社会对人才培养的需要, 我国教育部从2003年起把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动中, 2003年颁布的普通高中新课程标准又将“人工智能初步”及“简易机器人制作”列入选修内容。
机器人是一种能够通过程序控制, 自主完成某类任务的机器系统。教育机器人则是一类应用于教育领域的机器人, 它一般具有以下特点:首先是教学适应性, 符合教学使用的相关需求;其次是具有良好的性能价格比, 特定的教学用户群决定了其价位不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性, 可以根据需要方便地增、减功能模块, 进行自主创新;此外, 它还应当有友好的人机交互界面。
国内中小学机器人教育教学的开展虽已有近十年的时间, 但仍然游离于日常课堂教学之外。究其缘由, 其中一主要因素是当前教育机器人产品缺少规范, 品牌繁杂, 开放性低等教育机器人产品自身的问题。以下, 我们将结合各个教学阶段学生的认知发展水平和机器人教学的要求, 在对此进行阐述分析的基础上对不同阶段使用者所需的配件、人机界面等产品功能和结构设计提出一些意见和建议。
二、各阶段学生的认知发展与机器人教育目标
1. 小学阶段学生的认知发展与机器人教育目标
著名的儿童教育学家和心理学家皮亚杰认为:儿童的认知是由他自身与外部世界不断地相互作用而逐渐形成的一种结构。儿童在观察事物时, 往往注意新鲜、感兴趣的东西, 他们对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望, 乐于动手操作具体形象的物体。因此, 这一时期是培养科学兴趣、体验科学过程、发展科学精神的重要时期。
小学阶段的机器人教育, 主要是让学生了解智能机器人的应用价值, 培养学习使用机器人的兴趣。具体到教学要求上, 对于硬件部分则要求学生了解简易机器人的基本构造;说出各类传感器 (如声音、光敏、红外、温度、触摸) 的功能及其对人类功能的模拟。能描述机器人各部分的功能更和工作原理, 能描述机器人各部分的功能和工作原理, 如通过传感器搜集信息、通过程序来判断处理信息、控制外部动作等;如果条件允许, 则可要求学生根据设计要求和已有的模块化组装部件, 尝试动手制作或组装简单的实物机器人, 将编制好的控制程序导入到实物机器人;在程序设计方面, 学习L O G O等简易语言或图形化操作界面, 能够结合使用传感器模块和流程控制模块等编写程序, 感受利用程序解决问题的一般过程。
2. 初中阶段学生的认知发展与机器人教育目标
初中阶段正是“形式运算”阶段 (12~15岁) 。这个阶段的主要思维特点是, 在头脑中可以把事物的形式和内容分开, 可以离开具体事物, 根据假设来进行逻辑推演, 能运用形式运算来解决诸如组合、包含、比例、排除、概率及因素分析等逻辑课题。初中生思维活动的基本特点是抽象逻辑思维已占主导地位, 但有时思维中的具体形象成分还起作用。
初中阶段的机器人教育, 不仅要求培养学生使用机器人的兴趣, 还要教授机器人的基本工作原理, 了解机器人领域的发展前沿。在硬件知识部分, 除了在制作和操纵简单的机器人的基础上, 探究机器人的机械装置、电子装置、传感器装置等, 能力强的学生可对机器人构件功能进行拓展应用, 例如用继电器和声音传感器组装声控灯;在软件部分, 了解计算机控制机器人做出各种动作的简单流程, 感知程序和程序设计语言, 理解程序的基本结构, 了解“确定算法, 编程实现”这一计算机解决问题的一般过程。
3. 高中阶段学生的认知发展与机器人教育目标
高中生认知结构的完整体系基本形成。高中生认知结构的各种要素迅速发展, 各认知能力不断完善, 认知的核心成分——思维能力更加成熟, 抽象逻辑思维占了优势地位, 辩证思维和创造思维有了很大的发展。思维的目的性、方向性更明确, 认知系统的自我评价和自我控制能力明显增强。他们情感丰富、意志力增强, 兴趣更广泛和稳定, 学习动机更强烈。
高中阶段的机器人教育, 已经出台了一些课程标准, 如新课标“简易机器人制作”模块要求学生知道单片机和机械传动的基本知识, 能设计与制作单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器人或简单的自动控制系统。对于硬件知识部分, 学生除了对各部件功能结构的了解外, 也会自行改造;在程序设计方面, 考虑到对学生算法与程序设计能力的培养, 因此除了对图形化编程的掌握外, 还要求使用更高级的程序设计语言, 如Qbasic、C、Java等, 通过代码编辑器直接设计程序来控制机器人运行, 在编程的过程中锻炼学生的逻辑思维能力。
三、教育机器人的功能设计分析
综上所述, 不同阶段学生的认知水平和教学要求都各不相同, 那么不同层次的教学对象就需要选用不同的教育机器人产品, 以便提供合适的功能、配件以及人机界面。那么, 目前的教育机器人产品能否满足各种年龄层次的学生的需要呢?市场上不乏有很多好的教育机器人产品, 但也存在一些不近如人意的地方, 因此根据上述不同阶段学生的认知水平和机器人教育的要求, 我们对四个阶段所用机器人产品在结构与功能、程序设计与传输、机器人本体三部分的设计进行研究, 提出了如下表1所示的教育机器人的结构功能及标准要求简表1。
1. 应用于小学阶段的教育机器人的设计
适用小学阶段的教育机器人, 在结构设计上, 主要体现在插件应用上, 对于机械传动系统可选用积木式或插件式或变形式三种类型。这样的结构设计利于学生在机器人外形上做创新, 凭自己的想象任意搭建机器人, 设计出形态各异的机器人;对于机器人控制系统和执行系统, 这部分知识要求超过了这一年龄段学生的认知, 因此可选用模块功能封装的形式, 分别采用一体化控制模块和成品设备;在人机交互上, 可以采用人工控制的方式, 例如遥控;也可用程序控制, 选用简易的可视化图形编程语言, 如用L O G O语言做一些简单的编程。儿童学习L O G O语言, 有利于他们元认知能力的发展。考虑到学生的能力水平和教学要求, 可选用程序传输这种安全简便的方式把程序导入到实体机器人当中;对于小学生来说, 还应选用结实耐用的、安全的机器人产品。小学教师认为, 除了以上几点外, 选用的机器人产品也要方便管理。除此之外, 根据学校的条件可选用一些有外形的机器人, 例如, A I B O机器狗, 这样可以提高学生对机器人的兴趣。
2. 应用于中小学阶段的教育机器人的设计
初中阶段使用的机器人在设计上不再以外形为主, 需要附加一定的功能, 要求学生了解简易传感器原理及其使用, 并能体现出机器人在焊接和控制应用方面的知识, 其机械传统系统设计时可采用遥控式或单片机式, 这样学生对单片机的原理将有初步的了解。同时, 采用单片机还可以大大降低产品的价格, 利于机器人教育的普及推广;控制系统可直接采用控制版, 使得单片机的相关知识更为直观的展现在学生面前;对于执行系统, 设计成半成品的形式, 使之功能封装成模块化, 利于学生自行组装;在人机交互上, 除了选用遥控式外, 弱化益智类玩具的概念, 体现出机器人一定的智能化, 可选用一些较L E G O语言要复杂些的程序设计语言, 如Qbasic, 为后续学习VB语言作了铺垫。传输技术还是采用安全系数高、操作简便的数据传输形式。初中教师提出, 除了以上几点功能设计要求外, 所设计的教育机器人不仅可以用于课堂教学, 还可以用于参加比赛。
3. 应用于高中阶段的教育机器人的设计
适用高中阶段的教育机器人, 在结构设计上要求有更好的可扩展性和开放性, 注重产品功能的综合应用, 最终达到可在多门课程中通用的要求。因此, 机械传动系统除了可选用初中阶段所采用的单片机形式外, 还可选用嵌入式。但要注意的一点是单片机方面的设计要紧密结合通用技术模块的要求, 选择可多次烧录的单片机型号和简单易学的单片机编程语言;在控制系统和执行系统部分, 可采用套装散件。采用单片机和散装化套件都极大的促进了学生在实践过程中动手实践能力的提高和创新思维的培养;在人机交互方面, 除了保留简易的图形编程软件平台之外, 鉴于高中生的认知水平和今后计算机编程角度考虑, 设计相对较抽象的编程语言接口, 如J a v a、N Q C、C++、C、汇编语言等。对于程序的传输除了选用数据线和红外线发射传输之外, 还可选用烧录技术。
四、结束语
教育机器人作为机器人教育的实施平台, 其建设水平的高低对机器人教育具有至关重要的影响。研制适用于不同阶段符合学生认知发展水平和教学要求的教育机器人, 不仅有利于解决教育机器人产品的开发、选用, 教学实施等当前机器人教育中所存在的问题, 而且有利于机器人教育资源、实验经验的共享, 对于推动我国机器人教育健康、规范、可持续发展有着积极的作用。同时, 规范化的教育机器人产品设计开发需要教育政府、高等院校、中小学学校、机器人厂商等各方面的共同协作与努力。
参考文献
[1]张国民, 张剑平.我国基础教育中机器人教育的现状与对策研究[J].现代教育技术, 2008, 5:92～95.
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