虚实结合的高中机器人教学实践与相关研究

王健

随着科技信息时代和教育改革的不断发展和深入，在传统教育越来越难以满足当今教育需求的情况下，机器人教学因其创新性、实践性、趣味性和跨学科性，逐渐成为培养学生动手能力、计算机应用能力和创新思维能力的重要方式，提高了教学效果，同时也培养了一大批科技爱好者.近年来，许多学校结合自身信息化教学特色，利用虚拟机器人和实物机器人各自的特点，开展了虚实结合的机器人教学实践.

一、虚拟与实体教学机器人概念

实体教学机器人是指有实物的智能机器人，是依靠机器人的自身动力和控制能力来实现特定教学功能的一种机器.“麻雀虽小五脏俱全”，实物机器人融合了计算机软硬件、开闭环系统反馈机理、机械建模、传感器和人工智能等众多先进技术.机器人的行动通过程序指令导入到处理器中，由处理器指示各传感器和执行部件进行相应的动作.实物机器人教学可以加强学生的实际操作、团队协作等能力，还能很好地激发学生的学习兴趣.与之相对应，虚拟教学机器人是指利用计算机虚拟仿真技术，模拟相应的空间环境，将实体机器人的各部件进行虚拟和仿真，组装成2D或3D机器人，再通过程序指令使得机器结构在虚拟环境中完成给定的任务，也就是软件机器人.虚拟机器人在实际教学中不需要机器人硬件，完全用软件的方式在计算机上对机器人及其运行的场景进行模拟和仿真，不受现实空间限制，降低了学习机器人的成本，因而具有独特的便捷性和经济性.

二、虚实结合的高中机器人教学实践与探究

学校在实际教学中应该结合实物机器人和虚拟机器人各自的特点，虚实結合，进行互补性教学.具体方式如下.

1.通过虚拟机器人学习，让学生掌握一定的机器人的基础和知识.学习虚拟机器人因为面对的是计算机，与实体机器人相比，学生可能会觉得沉闷，所以在机器人教学中教师可设置一系列由易至难的任务引导学生学习，增加其趣味性，激发学生的挑战欲，让学生在完成任务中获得成就感.此外，教师还可组织开展对抗赛，如跑道竞速等活动，让学生在竞技中激发兴趣，学习知识.

2.进行实物机器人教学，全面提高学生能力.经过虚机器人的任务式学习，在学生掌握一定知识、基础和技能后，再进行实物机器人教学，全面提高学生能力.让学生在学习虚拟机器人时产生的想法和创意体现在实体机器人身上.机器人教学的意义和价值是通过课程的开发和教学实践来实现的，因此，机器人课程，必须通过教师创造性的劳动来开发.这也就要求教师在高中机器人教学过程中要不断加强自身的学习能力和创造能力.

3.通过诊断性评价了解学生的实际学习效果，在实际机器人教学中不断改进教学方式.对与学生机器人课堂学习的诊断性评价主要分为三个步骤：课前，教师通过诊断性评价了解学生的知识基础和学习信心等内容，做针对性备课；课堂上，教师通过了解学生的学习进度和存在困惑，及时调整教学进度和教学侧重点，有效提高课堂效率；课后，教师通过对学生的总结性评价，反思自身教学，提高教学质量.

三、以小组形式进行团队合作教学

团队合作培养学生的协作能力.机器人教学大多以小组形式出现，机器人的学习、竞赛实际上是一个团体学习的过程，它需要参与者团结协作、合理分工.在小组合作过程中，每个队员发挥自己的优势，包容其他成员的短处与不足，学会与他人进行有效的沟通与交流.

四、通过激励式和评价式教学对学生进行激励

通过对学生进行激励式教学和肯定的评价，让学生体验成功的乐趣.在高中机器人课堂教学中，要全方位、多角度地看待每一个学生的学习，对学生进行相应的激励和肯定，激发学生的兴趣，促进学生主动学习.在高中机器人教学中的评价，不仅要关注学生的学习结果，更要关注学生的学习过程.通过关注学生在机器人课堂学习和相关实践活动中所表现出来的情感与态度，对于学生进行鼓舞和激励，让学生在学习中不断建立信心.为此，教师对学生的每一点进步与成功都应及时给予表扬和鼓励，随时让学生有成就感和自豪感，让他们在学习过程中始终感受着成功的喜悦，以此激励激发学生的学习兴趣和热情.

由于时代的不断发展以及信息技术推陈出新，机器人教学也应该与时俱进，其内容和形式也应不断进行革新和完善.因此，在高中机器人的实际教学过程中，教师也应不断加强学习自身学习，及时转变教育观念，要紧跟信息时代的节奏变化，在教学过程力求充分挖掘学生的聪明才智，积极引导学生学习和获取新的知识.