借助智能机器人教育培养学生基本能力

周琦

中小学信息技术教育发展到今天，其内容也随着信息技术的发展而变化，多年来计算机作为教育载体成为中小学信息技术教育的惟一工具，这种状况决定了中小学校信息技术教育的教学内容，也引发了对中小学信息技术教育内容发展的争论。而智能电脑机器人作为中小学校信息技术教育领域新载体的出现，不仅充实了信息技术教学的内容，也使我们对中小学校信息技术教育有了一个新的认识，使中小学的信息技术教育更全面的体现了信息技术内涵。随着社会智能技术的发展，智能电脑机器人教育走进我们的课堂已经成为必然趋势，智能电脑机器人技术融合了机械造型、电子传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术，而这些充分体现了当代信息技术多个领域的重要内容，更是智能技术的结晶。智能电脑机器人作为学生能力、素质培养的智能平台之一，必将承载起信息技术教学新载体的任务，给信息技术基础教育带来新的活力。 因此，根据我校智能机器人教学开展的实际情况，并结合我们学校主课题及综合组的校级子课题，我确定了个人的研究课题“在动手操作活动中培养学生多种能力的研究”。本文就学生多种能力的培养谈谈自己在《搭建红绿灯》一课教学中的几点体会。

一、培养学生的综合应变能力

一个完整、能够完成任务的机器人，往往要用光、声、电、机械等各种器件，机器人因涉及多门类、多学科的知识和原理，通过教学可以拓展学生各学科的专业知识，又可将各学科的知识横向联系起来，对各学科所学知识起到巩固作用。首先，机器人教学实践活动中，学生按照图形要求或设想将几十种、甚至上百种各种零配件搭建成一个完整的能执行任务的机器人，每一个搭建步骤都必须自己或小组协同完成，这大大提高了学生应用各种工具的技巧和灵活的动手能力、空间想像能力。其次，在搭建前要构思巧妙完成的方式、方法和途径，对可行性要进行分析，得出最佳方案。在这一过程中，学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力都得到了培养。例如，我上课伊始就出示了事先搭好地红绿灯，让它进行闪烁，从而激发学生兴趣。至于怎样搭建红绿灯的方法并没有教授，而是让学生分组，通过小组协作、自主尝试的方式完成搭建任务。

二、培养学生处理信息的能力

智能机器人工作过程完全是靠各部件，如触发器，灰度检测卡、红外发射与接收器等来接收信息，然后对信息进行分析并作出反映。信息收集已经成为这个活动发展过程中非常重要的一环。对于机器人能够收集——处理——反馈信息的过程，学生充满了好奇和无限的激情，他们渴望能把设想变成现实。因而，机器人教学能很好的培养学生的信息意识和收集、分析、处理信息的能力。在本课一开始，我让学生交流收集到的有关红绿灯的信息，不仅为学生自主搭建红绿灯埋下伏笔，而且培养了学生良好的信息意识和收集、交流信息的能力。

编写程序是以智能电脑机器人为平台的学习内容之一，在编程序的过程中学生要了解智能电脑机器人的结构功能、工作原理，并根据机器人要完成的某项任务来编写程序。学生要充分了解机器人的各种传感器，通过程序来控制传感器，使机器人感知外界的环境，并对接受的信息做出感应。学习为机器人编写程序的过程可以用拟人的方法循序渐进的进行。例如：可以将机器人的硬件看作一个刚刚出生的孩子，而学习为机器人编程序的过程是学生赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能的过程。学生在学习的过程中始终感受着失败的遗憾和成功的喜悦，对遗憾和喜悦的感受必然形成学习的动力和兴趣。

三、培养学生的创新能力

机器人技术具有科技含量高，综合性强、创新性强的特点。在教学过程中，一方面，教师要调动学生的主观能动性，鼓励学生勇于探索，使用与众不同的方法、思路进行搭建，按照自己的策略编写程序。另一方面，学生会根据自己的实践和认知，认真思考，提出各种设想，创造性地搭建各种机器人。学生为实现自己的梦想，会充分挖掘自己的能力，将自己的设想付诸实践，想尽各种办法检验自己的创意和设计。因此，机器人教学可以培养学生创新能力。例如，在学生实践中，学生为了完成红绿灯发光的任务，通过不断地研究和调试程序，有的小组而创新性实现的几种不同的红绿灯的闪烁方式，问他们为什么要这样做，他们的回答是“我们认为这样的红绿灯的闪烁方式比较有效，更利于指挥马路交通”。不得不佩服其实学生的创新能力是无限，就看我们的老师给学生怎样一个发挥、想像的空间，他们一定会给我们一个大大的惊喜。

四、培养学生的合作能力

青少年学生由于受到自身学识和能力的局限，往往要采用小组形式教学。小组共同分析、探讨策略的可行性，共同设计、改装机器人；协同完成机器人部件的搭建；一起设计、调试程序，一起观察、探讨、纠正机器人运行过程中出现的各种问题。小组成员既要分工又要合作、既合作又竞争往往会形成了一个很好的团队，他们的团队精神就得到了培养。在机器人课堂，你看不到以往传统的教学模式，课堂里的主角不再是老师，老师在这里只起辅导、帮助的作用。我们都知道，在积极主动的参与过程中所获取的信息留给学生们的印象是最深的。当他们全身心投入创作过程中时，他们进入了最佳的学习状态。学习机器人的学生们，首先是他们对学习的内容充满了兴趣；其次是一些概念的东西经过他们自己的实践总结出来并上升到理论高度的，因而，不需死记硬背；再次是学生们以组为单位，有负责设备管理的，有负责搭建机器人模型的，有负责编制程序的，大家分工合作，依靠集体的力量完成自己本组机器人的设计工作。 例如，我设计了搭建红绿灯比赛的这一环节，让学生通过分两人一组合作完成搭建任务，看哪个小组用时最短，就是优胜，通过这样的形式学生的学习兴趣高涨了，团队精神也得到充分的培养。

机器人教育是一场教育的革命，在这场革命中，我们教育者应该引导学生抢先一步占得先机，抢占制高点。在学生成长的过程中，不仅要传授他们知识，更要培养他们的综合能力，创造能力。为学生搭建好这样一个平台，使学生在活动中得到极大的喜悦和满足，鼓励学生以更大的热情投入到下一次教育活动中，确保学生能力意识的加强，培养他们成为适应未来发展的综合人才。

【作者单位：昆山市周市中心小学校 江苏】