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中小学机器人教育的意义分析

(2014-07-07 12:06:07)
标签:

机器人竞赛

青少年国际竞赛

机器人教育

机器人培训

分类: 国际竞赛
所谓的机器人教育,则通常指学习机器人的基本知识与基本技能,或利用教育机器人优化教育教学效果的理论与实践。机器人教育走进中小学,开发机器人教育功能和教育价值,对推进素质教育,培养中小学生的信息素养和技术素养,提高中小学生的创新和实践能力,具有重要的现实意义和战略意义。“学生们通过设计、组装各种机器人,不仅加深了对电学、力学、机械原理等知识的了解,还能掌握日常生活所需要的各种技能,这将使孩子们受益终生。”教育部信息技术课程标准专家组组长李艺说。 

(一)机器人教育可以培养学生信息素养和技术素养 

在现代信息社会,培养学生的信息素养和技术素养已经成为国家教育改革的主流取向,而中小学的机器人教育综合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识和技能,学生通过查阅并学习机器人知识、亲手组装机器人、调试传感器、设计并编写程序、完成任务等活动,可以进行大量的信息活动和技术锻炼,从而有效的提高了信息素养和技术素养。 

1、机器人知识的教学可以培养学生的信息素养 

所谓信息素养,是指利用利用信息技术手段(如Internet,计算机等)积极主动地开展收集信息、判断信息、处理加工信息、表现信息、创造信息、合情合理地发送或传播信息能力的培养。[2] 

集计算机和计算机语言、通信、网络、传感技术、自动化技术、人工智能等为一体的教育智能机器人的出现,为中小学信息科技教育提供了一个生态学习环境。从智能机器人系统的结构和功能要素看,由于智能机器人的信息获取模块、信息加工、处理模块、信息应用模块的功能与人类的感觉器官、大脑、四肢是一一对应的,以此作为中小学生全面接触、学习信息科技,理解信息科技内涵的智能化学习平台,有利于中小学生信息素养、想象力、创造力的全面提高。通过机器人知识的学习,学生需要不断的去查阅各类资料,整理并分析出有效材料,这个过程学生就掌握了更多的获取信息的手段和方法,当然也就可能了解和掌握更多的信息加工和处理的知识、方法和能力,逐渐的培养和提高学生的信息素养。 

2、机器人技术的教学可以培养学生的技术素养 

技术素养是指的是使用、管理、评价和理解技术的能力。[3]技术素养首先要求学生具有一定的基本技能,同时对于技术与设计的原则要有明确的思想认识;在情感上要乐意学习技术、掌握技术、从事技术活动;技术素养还表现在学生具有一定的技术创新能力和创造才能;技术素养还表现在学生能在学习、掌握技术的同时,感悟到技术的文化内涵等人文因素。 

在机器人技术的教育中,学生需要将具体的活动抽象为编程的思想,再用图形化编程语言或代码程序语言在计算机上编成程序,然后通过计算机和机器人的通讯,将程序下载到机器人的微处理器,通过观察机器人的运行情况来调试、验证、反思、改进程序。并且在机器人的组装调试过程中,学生需要不断熟悉操作技术,反复动脑动手尝试,这个过程可以加深学生对技术的认识和理解,有效提高技术的设计和创造能力,从而提升了技术能力和技术素养。 

(二)机器人教育可以培养学生创新能力 

在多数情况下,学生表现出的创新,是他们想出了解决问题的办法或策略,尽管这些方法或策略对老师来说是早已熟悉的,但对学习者本人来说却是新鲜的独特的,是有意义或具有社会价值的,这就是学生的创新。 

学生通过亲手组装机器人、调试传感器、编写程序、完成任务等活动,可以使动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等都得到全方位的训练和提升。机器人活动还能激发学生充分发挥想像力、创造力,有利于培养学生的开放性思维。在开展机器人活动时,所设定的机器人活动主题不但具有一定的挑战性和趣味性,而且对其问题的解决方案不限定,都是开放性的,对机器人的组装和编程也不规定统一的模式、统一的答案,可以用不同的方法达到同一个目标,完全靠学生运用自己的聪明才智去创造。同样的模块组装成不同的样式,相同的机器人采用不同的编程方式,也使得机器人有了异样的思维。 

要想控制好机器人,必须要了解机器人软件工程、硬件结构、功能与应用等方面的基本知识。只有掌握了这些基本知识知识,才能发挥自己的聪明才智,构思出巧妙的机器人方案。这一过程是极其富有挑战性的,最能培养学生创新能力的过程。 

机器人教育以学生为主体,在教师的引导下以任务驱动进行个性化教育,因材施教,突出培养学生的创新精神和创新能力。因此,机器人教育是培养高素质创造性人才的好素材,是开展创新教育的重要方法。 

(三)机器人教育为实施素质教育提供实践平台 

通过举办机器人比赛,为我国的中小学生提供了一个充分展示创造力的舞台,有利于激发青少年开发、研制高科技的兴趣与爱好。通过研究设计、制作、调试机器人,激发学生的想象力,培养了学生的设计能力、创新能力、动手能力和跨专业的综合应用能力,为全面素质教育的开展,开辟了新路,提供了好教材。把机器人教育引入中小学,不仅有利于信息技术教育的发展;有利于探索教育改革和人才培养的新途径、新方法;有利于高素质人才的培养;同时将推动我国智能机器人知识和技术的普及;促进我国智能机器人事业的发展和专业人才的培养;促使新兴的智能机器人产业的形成。可以说,智能机器人教育为实施素质教育提供了一个可操作性的实践平台。 

机器人教育作为一种新型技术类教育,承载着培养学生众多能力的使命,结合其课程的实际情况,仅凭课堂教学难以使得学生完全掌握机器人知识和技术,研究性学习恰好可以为机器人教育提供良好的教学平台,机器人教育也可以为研究性学习提供具备研究性的课题内容。学生根据教师的指导、可以自主的对机器人的局部知识和技术进行课外研究、分析,在掌握所学知识和技术的基础上,间接培养了自主研究、积极创造和通力合作精神,这也正符合了素质教育的要求和特征。 

中小学机器人教育活动从原来仅限于在科技站、少年宫里进行,发展到学校,走进了课堂。智能机器人比赛、网络机器人大赛使中小学生较早地接触到科技新知识,较早接受动手动脑方面了训练。尽管机器人教育尚处于起步摸索阶段,面临很多考验和挑战,但是机器人教育的意义和功能已经逐渐被各界认可,机器人教育的的形式和载体也在不断地开拓和发展,机器人教育受科技发展的影响,其创新性、实践性、发展性非常强,对学生的技能教育、科技的社会化都具有重要的意义,会在教育内容和教育形式等方面给我们带来更多的惊喜与期待。相信我国中小学机器人教育在今后的日子里会更趋活跃,将有一个很大的飞跃,希望机器人教育这一缕素质教育的阳光能充分散发它的光芒。

转自scratch教程网


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