机器人创新教育进入小学教育的探究由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“小学教育机器人”。
摘要：机器人教育创新设计制作课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。机器人创新设计制作及程序设计具有实践性强、探索性强和综合性强的特点,有利于迅速接触前沿研究,有利于探索教育改革和人才培养的新途径、新方法,有利于提高教师科学研究能力,并促使学生的创新能力和科技素质的提高。将机器人创新设计制作引入小学教育将对人才培养从小抓起具有重要的意义。
关键词：机器人 创新 设计制作
一、引言
我区至今已有一百多所小学，学校的教育是为今后我区经济和社会发展打基础的，人才培养的滞后性时刻提醒我要有超前意识，特别是在教学内容的选择上，如何有效地促进这些问题的解决。根据我校的特点，本文提出了“机器人创新设计制作进入小学教育的探究”来促进教师自我的科研水平和学生的创新设计制作能力的提高。
国外的一些大、中、小学校都已经开设了“机器人课程”；国内省市有瞻前意识的一些中小学直接把智能机器人作为信息技术教育课程的内容之一，开展面向中、小学生的普及型比赛。我浦东新区应该加强此方面的工作，而不应该站在起跑线上观看！目前，国内一些大学和少数高等职业技术学院已率先进行了机器人设计制作教学实验，并已形成较完备的课程体系。实践表明，机器人创新设计制作课程是素质教育、创新教育与前沿研究相结合的一条可行途径。与传统的以知识传授和技能培养为目标的课程不同，机器人创新设计制作及程序设计具有实践性强、探索性强和综合性强的特点,有利于迅速接触前沿研究,有利于探索教育改革和人才培养的新途径、新方法,有利于提高教师科学研究能力,并促使学生的创新能力和科技素质的提高。目前在我国小学还没有广泛开展机器人创新设计制作研究，所以，将机器人创新设计制作引入小学教育将对人才培养从小抓起具有重要的意义。
二、机器人是小学生的“好学具”
我校长说好：“机器人教学的意义在于培养学生的动手、动脑和创新的能力。如果只注重机器人竞技比赛，那机器人教学的优势永远只能局限在几个聪明的、有兴趣的学生身上。即使在机器人竞技比赛上取得了好成绩，也不能说明学生的整体水平。”所以重要的是如何让机器人教学进入课堂，让更多的学生有机会体验，感受学习机器人的乐趣，并成为它们的好学具。
近年来，为了能把机器人教学引入课堂，学校先后拨款几十万，先后派科技教师在“上海广茂达伙伴机器人有限公司”、“积成公司的未来之星机器人”、“西觅亚科技乐高机器人”、“康豆机器人”等公司学习；结合我校近六年来为参加机器人竞技比赛而取得的经验，最后选中“广茂达伙伴机器人”作为我校教学机器人。同时编写了机器人试用教材。
“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。”我们选用的“广茂达伙伴机器人”作为我校教学机器人，机械结构简单学生可以通过双手，搭建出形式多样，功能各异的机器人；特别是“仿真版”编程软件，她能使学生在“玩”的过程中充分发挥他们的想象力、创造力和动手能力，也就更能突出机器人教学的意义。
进行了六年的机器人教学实验后，我对机器人教育这一课题有了一些自己的想法，1、教学目的是前提
（1）知识方面：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。
（2）能力方面：能进行机器人程序设计与编写，能拼装多种具有演示功能的机器人，能进行机器人及智能家电的使用和简单维护，能自主创新机器人。
（3）情感方面：培养对人工智能技术的兴趣，真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用，积极参加机器人编程比赛、机器人灭火或足球赛、机器人百科知识赛等各种课外活动。
一位美国小学校长这样阐释他的教育哲学观念：“在教育中，我们更应重视科学观而不是技术。技术是一种教育工具，关键是我们怎样用这个工具。我们要教给孩子的是怎么用计算机、互联网来创造、研究和设计。……我们希望孩子们会用自己的头脑，这是最重要的。经过教育，他们应对世界保持一种健康的怀疑态度。他们应该会提出问题，而不只是接受。”
近几年从事机器人竞技比赛，我先前主要目的是为了比赛取得好成绩，基于这一点，我组织学生学习机器人，把知识的传授和能力的培养放在了第一位。而现在，我们认为，机器人要想真正进入课堂，让学生接受它，最主要的目的应该是培养学生学习机器人的兴趣，愿意主动的去学习它，而把知识的传授放在第二位。
实际上我们科技实验教师在机器人教学中也发现，一个班有30多人，可能在刚开始教学的时候，绝大多数学生只是对机器人好奇，包有各种幻想；通过一段时间的学习只有一半人对机器人感兴趣，如果不想办法让另外一半人中的大多数对机器人感兴趣，那我觉得，机器人教学就是一种失败。另外，老师要不断的使不感兴趣的学生感兴趣，还要使本来有兴趣的学生继续保持他们的兴趣，这是一件很不容易的事情。
我们参加机器人竞技比赛，组织兴趣小组，组里最小的学生也就只上三年级，用的是机械机器人，学习机械结构组合；高年级学习模块编程语言，这种语言相对于我们常规使用的C语言简单，就是三年级的学生都能接受。但是当我把兴趣小组的经验搬到了课堂里时，却发现完全行不通，当知识点讲的太多或者任务太难的时候，很多学生接受不了，也不知道该怎么做，到最后成功的人很少。这样下去，本来有兴趣的学生也失去对机器人的兴趣。学生一旦对机器人没有了兴趣，他就不会接受机器人，不能接受他就更不能主动的进行创造和研究，机器人教学也就失去了意义。后来我们总结，认为兴趣小组人很少，而参加学习的学生是有一定的基础的，就算有不懂，他也能马上从老师那里得到帮助。进入课堂后情况就不一样了，课堂里学生的素质参差不齐，人也多，一个老师往往只能照顾到几个人，很多学生得不到老师的帮助，自身能力又有限，就放弃了，最后很难达到预期的要求，所以突出以培养兴趣为主的教学目标，应是我们的一个正确尝试。
2、教学内容是基础
以培养学生兴趣为主，那我怎样才能做到这一点呢？这是摆在我面前的一个难题。兴趣小组的经验是，如果课堂教学内容是寻迹，老师讲完原理和做法后，就让学生动手去实践，老师个别辅导，这样做是可以的。如果运用在课堂里，面对30多个学生，老师怎会有时间这样单独辅导呢？假设这个任务涉及的知识点太多，显然一次讲完就让学生操作，学生消化不了，这样就不适合小学生。
以广茂达灭火传感器之一“光反射传感器”为例说明。
要让学生能够完成寻迹的任务，至少要讲10个知识点。
①光反射传感器主板与主板的连接。
②光反射传感器的作用。
③光反射传感器的组成。
④光反射传感器的工作原理。
⑤光反射传感器主板的作用。
⑥光反射传感器与光反射传感器主板的连接（如果讲双光的话，还要讲插口所对应的探头）。
⑦光反射传感器与地面的距离。
⑧设定光反射传感器探头的传感器编号。
⑨区分探头左右位置。
⑩程序的编写。
对于小学生来讲、一次讲那么多知识，学生是不好理解的。所以要让学生能够成功，就要将知识点分解。针对知识点设定任务、循序渐进。
第一步，老师将单光反射传感器连接好，布置的任务只是让学生能让机器人在黑底上行走，遇到白线停止。这样涉及的就只有5个知识点（2、3、5、8、10），程序设计和前面讲到的接触传感器一样，所以难度很低，学生快的5分钟就完成了。
第二步，让学生用其他传感器端口，讲完这个知识点，大概有一大半学生都懂了，我们让懂的学生去当其他学生的小老师，效果也很好，为下一步打下了基础。
第三步，布置的任务是让学生理解双光反射传感器，这里就涉及到5个知识点（1、4、6、8、10）。学生不仅可以很快做好，还可以利用传感器，完成其他动作。
第四步，完成寻迹的任务，这样讲的知识点就只有（7、9、10）。其实寻迹的逻辑思想学生并不容易懂，粗心大意的人也很容易出现错误。所以我们给大量的时间让学生自己动手，老师在出现问题的时候不断的指导他们，指出问题，并让成功的学生去当小老师，取得了很好的效果。
所以我认为，(校长的分层教育法)如果我们不把知识点分的很细，分层次的教给学生，学生很难消化，久而久之会丧失对机器人的兴趣。
若要分层次的教，就要把一个大任务根据知识点分成若干个小任务。每个小任务只涉及几个知识点，这样学生就很容易理解掌握，所以讲课之前，先分析学生要完成一节课布置的任务要涉及几个知识点。涉及的知识点多了，就分解，根据知识点设定任务，让大部分学生每节课都能完成任务，让他们有成功的喜悦，保持学习机器人的兴趣。
3、课堂模式是关键
机器人学科中涉及到多方面的知识，对现代工业设计、机械、电子、传感器、计算机软硬件、人工智能等诸多领域都有所涉及。也就是说要学好机器人，能让学生充分发挥自己的创造力，锻炼自己的动手能力，必须有一定的知识基础。学生如果没有掌握知识，什么也做不了，更别说发挥创造力了。经验告诉我们：必须把“自然”、“劳技”、“信息”、“美术”教师组合一起，我们发现，一节课老师讲的内容很多，学生不会有太大的积极性，一堂课结束，学生动手操作的时间也就会很少。我们认为，机器人课可以向美术、劳技课的课堂模式开展，老师少讲（这也是为什么我前面讲的要把知识点分细的原因，只有分细，才有可能少讲），多把时间留给学生去发挥，去动手。不过，一旦学生掌握了足够的知识和操作经验到了机器人教学的中后期，老师就可以只起引导作用，提出任务后就可以让学生自己动手，老师只需引导学生充分发挥他们的创造力了。
4、领导支持是保证
我们不管选择怎样的教学内容和模式与孩子一起探究，不管我们的想法如何好。如果没有校领导的支持，我们一切策略都等于废话！（这里不展开）
5、机器人兴趣班促提高
机器人教学引入课堂，是不是就不再要兴趣小组了呢？我认为不是，要组织兴趣班，让这些兴趣班的学生在平时的教学中充当小老师，协助老师教学。
刚开始我们给学生上机器人课的时候、需要两个以上老师。因为解析与示范后，很多学生会有问题需要老师帮助解决。有的学生设计制作后需要老师肯定；有学生做成功了兴奋之余也需要老师评价。机器人器材也常惹麻烦，电池盒经常接触不良，电机、电路板也常出故障，需要老师验证更换。一个老师完全顾不过来，但是不给学生解决问题，他们就无法完成任务，必然对机器人产生厌倦情绪。那怎么解决这个问题，既能减轻老师的工作量，又能让学生都自理呢？我们想到用学生充当“小老师”，所以组织了兴趣班。具体做法是每个班培训4、5个人，每次上课他们就能很快的完成老师交代的任务之后不是让这些学生去玩，而是让他们充当小老师，帮助其他没有完成任务的小组。同时这些“小老师”也很高兴帮助其他同学，因为他们有一种成就感。所以搞机器人兴趣班最终是使老师上课轻松，并为以后的机器人竞技比赛选拔学生作好了准备。
6、上课时间需探讨
我们现在进行机器人教学是两节以上的连堂课，那连堂课是不是最佳模式呢？连堂课有他的好处，毕竟学生对机器人有兴趣，而且机器人教学也需要大量的时间才能完成一项任务。但是连堂课也有弊端，老师很辛苦，也不宜推广。只用一节课行不行呢？我认为如果全班每个人像有语文、数学书一样，都有自己的一套机器人，那么、机器人的拼装就可以在家里完成，老师也可以像布置家庭作业一样，布置一个和上课有关的任务。我们在教学的时候，把知识点一个一个的整理出来，每节课只讲一到两个知识点，让学生逐个逐个的吸收，剩下的时间就去探究，老师只是帮助和引导。这样可以节省很多时间，也更能突出机器人教学的优势。做到了这一点，一节课完成教学任务是完全可以的。但问题是现在机器人还没有完全进入课堂，连一本标准的教材都没有。要想人手一套机器人还很困难。所以现在一堂课要完成教学任务还是比较困难。连堂课不管从教学效果还是实际操作上说应该都是合适的。我们学校也只是处于机器人教学试验阶段，但迈出第一步是很不容易的，出现了很多问题，也解决了很多问题，为以后的发展铺平了道路。相信随着机器人教学的不断深入，还会出现更多的问题，虽然机器人教学的道路充满了艰辛，需要做的工作还有很多，但有一点是肯定的，机器人教学的未来是美好的。因为，每个小学生都蕴含着巨大的潜能，机器人进课堂，给学生提供了一个展示自己的平台，作为老师的我只要善于利用这个新载体来培养学生的综合能力，给学生自由发挥的空间，就能赋予学生想象的翅膀，点燃他们心灵中创新的火花。
三、小学自然、劳技、信息课与机器人创新设计制作研究项目的结合人工智能技术在教育中的应用主要有两大领域：智能教学代理与机器人教育。机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。本文已提出并论述了机器人教育的定义。该探讨小学自然劳技信息课与机器人创新设计制作研究项目的结合的研究与实践。
一是优化教与学的效果，二是优化教师与学生的劳动方式。前者强调以较少的教育投入（尤其是小学：包括人力、物力、财力、时间等）取得较大的教育效果（主要指学生的知识获得、技能形成、情感培养等）。后者是指采用机器人这种教与学的劳动工具，能改善教学方式与方法，减轻师生的劳动强度，缩短劳动时间，提高劳动效率。
实施机器人灭火或足球教育的方法组成和关键技术基本相通，所以我只能利用自然或信息课分机器人灭火组或足球组展开活动。对于初次接触机器人的师生，仿真比赛是一个很好的选择,仿真的目的在于突出机器人设计中的决策设计问题,将视觉、通讯、行动方向策略等问题全部交由仿真平台来模拟完成,学生所需要提供的只是策略部分。
当前我校C语言程序设计语言课程还不成熟，因为小学生还没有一定的程序设计基础，现在开展机器人灭火或足球机器人研究还是采取图形化交互式C语言(VJC)和方法进行,以第二课堂活动为主，成立机器人灭火、足球比赛业余兴趣小组学习研究,让学生掌握下载仿真平台和将程序加载到平台的方法,理解体会程序是机器人的灵魂,了解机器人是如何在人的编制指令下进行工作的,提高学习计算机语言的兴趣,学会为机器人编写程序,提高逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力,掌握科学研究方法,促使现有基础上有所突破C语言。由于灭火和足球机器人集成了机器人学、人工智能、自动控制、智能控制、无线通讯、图像处理、实事推理和规划、信息融合等知识,我们科技实验教师对灭火和足球机器人的研究是连接基础研究与实际应用的中介和桥梁,是展示信息自动化前沿研究成果的窗口和促进学习、探究、制作结合的新途径。
四、结论
“机器人创新设计制作”学科是一个综合科学技术学科，其中以计算机技术为代表的信息技术将来在人们未来生活中扮演十分重要的和不可缺少的角色,将灭火、足球机器人教学和机器人创新设计制作比赛引入小学教育是对未来创新人才培养的一个新尝试。师生通过设计、制作、编程开发、比赛等环节有效地培养科学精神和创新能力，从而真正提高学生的综合素质。
五、问题
“机器人创新设计制作进入小学教育”据我调查还只是停留在少数几所小学，为什么不能普及？我个人认为阻碍“机器人教育”进入小学有三无原因：
1.当今“光说不做”教师众多，就是缺少有综合操作能力的教师而无法有效地组织“机器人创新设计制作”活动。（无机器人教学专业师资队伍）
2.机器人配套材料价格昂贵，（如：乐高简易积木套件3000元/套、广茂达足球基本套件3500元/套、中鸣灭火基本套件2800元/套……）一般学校或小学生无法承受。“机器人教学”更需要上百万元的专用活动场所和专用器材设备，而今教育配置机构暂时无法办到。（无机器人教育专项投资）
3.“机器人教育能提高师生的综合素质”早已得到大家的共识。但习惯于“纸上谈兵”的教育工作者认为：搞机器人教育投入大、风险高、收获小；不如搞调研写论文投入少无风险、出成绩留痕迹。（无未来教育理念）
