用智能机器人培养合作创新能力

陈浩

摘要：随着科学技术的快速发展，智能机器人已经从科学家的实验室走进了中小学校的课堂。如何开展机器人教育活动，作者结合自己多年开展机器人教学与活动的经验与体会，从教学方式的选择、教学活动的开展和学生能力的培养等方面进行论述，为探索智能机器人进入小学生课堂培养创新能力提供了经验。

关键词：小学;智能机器人;教学;活动

国际人工智能与教育大会今年5月16日在北京召开。国家主席习近平向大会致贺信。习近平指出，把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。

一、智能机器人教学目前在学校的状况及存在问题

随着科技的发展，教育观念的转变，教育机器人正以快步跑的方式进人学校的课堂。在基础教育领域开展智能机器人教育，具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，不但有利于学生迅速接触前沿研究，提高学生的创新能力和科学素养，更使开展机器人教育的老师获益匪浅。

如何在现有条件状况下把智能机器人教学工作扎扎实实地开展下去，使學生喜爱机器人、了解机器人、驾驭机器人，在教学活动中培养合作与创新是每一个信息技术教师都要进行探究的问题与使命。

目前各学校开展智能机器人教育主要有两种形式：一是依据上级教育行政主管部门设置的课时教学计划开设信息技术课，在信息技术课中完成教材涉及机器人部分内容的教学任务。二是具有前瞻性的学校领导看到未来发展的形势，以兴趣小组活动的形式开展智能机器人教育活动，重在普及机器人知识、发展学生的兴趣、培养创新人才。

二、信息技术课堂教学重在普及知识、增强能力

我校采用电子工业出版社出版的小学信息技术教材，机器人知识在第8册第3单元“我的机器人朋友”，只有5课时的教学任务。主要对机器人的相关知识作简要的介绍，通过学习使学生初步了解机器人的结构原理和应用特点，体验机器人的硬件搭建和编程控制过程。

为了达到和完成教学目标，一方面我把收集到的与机器人相关的照片与视频制成PPT专题，并及时补充机器人最新发展的新闻图片与视频，在课堂教学时播放展示，扩大学生的知识面，激发学生的学习兴趣。另一方面，用现有实物拆解展示或演示各种机器人和传感器的形状、功能与应用，让学生有实实在在的感知、了解机器人主控的芯片与传感器的作用并应用所学知识分析出家用扫地机器人选用了什么样的传感器，还能说出为什么这样选择。在介绍机器人的搭建时尽量做到易实现，让学生在较短的时间内体验到搭建和控制机器人的乐趣。

根据学校现有条件，我有机地选择和改造教学示例和教学任务，精心设计教学方法，根据实情创设情境，让学生在和谐、激进的情绪下学习机器人知识，以利于学生发现问题，解决问题，使每个学生都有成功的体验。

如，教学“我制作的机器人”，我创设了这样一个情境：出示一段机器人创意比赛的视频，让学生欣赏并思考哪些我们能办到，激发学生探索机器人奧秘的欲望。接着观看教师用智能机器人演示跟人走，并思考两个问题：（1）机器人要实现此功能，必须安装哪种传感器？（2）跟人走的程序要解决哪些问题？

同学们通过讨论得出：我们要让机器人陪我散步，必须要让机器人能够看见我，这就要用到红外传感器或超声波传感器，它就相当于机器人的眼睛。在机器人搭建环节，有的小组还搭建出非常有创造性的机器人结构出来。在编写程序环节，重点是培养学生分析问题与解决问题的思路，教师采用问题引导，小组合作，在学生充分思考与讨论的基础上教师才用课件展示、讲解合理的程序设计流程并共同把程序编写好。当某小组在下载程序演示失败，我会指导学生，但不帮助学生分析找原因，通过学生自我分析、相互讨论找出问题并解决，让学生在失败中得出经验，学生的各种能力也在解决失败问题的过程中提高。

三、兴趣小组活动是培养合作精神和创新人才的重地

我校机器人兴趣小组，学生自主报名，利用课余时间进行学习、操作、探究等活动，每次活动结束要求学生严格按规定填写活动记录总结得失，发现好的苗子重点培养参加各级机器人竞赛。一名参赛选手必须经过系统训练，过了“三关”：“编程关”、“动手关”、“设计关”并不断相互竞争才能具有参赛资格。参加机器人比赛不是目的，重要的让学生在机器人活动中信息素养及各种能力得以提高，形成以竞赛促进学生学习机器人活动这样一个“以赛促学”的良性循环模式。

机器人是现代科技最前沿的东西，在学生中开展机器人活动是要把机械、电子、集成电路、程序设计等多方面综合知识结合小学生的特点变成有趣的一个个小任务让学生来操作、探究完成，使学生的动手操作能力、逻辑思维能力、想像创新能力都得到提高，这种提高是其它方式所无法相比的，可以说是跨越式的提高。

由于我校机器人都是广茂达（现未来伙伴）公司的产品。我首先从广茂达VJC1.5仿真版入手，教会学生在仿真环境下编写程序使机器人动起来，等有了一定的基础后再用真实的机器人对学生编写的控制程序进行验证调试。由于频繁地在计算机上编程→下载运行机器人→发现问题再在计算机上修改程序，学生发现如此盲目地反复调试既花费时间有时还找不到原因，远不如先在VJC1.5仿真版上编程调试，等成功了再下载到机器人上，只要简单调试一两次就会成功完成任务。高宇同学就是在VJC1.5仿真版上用他自己创造的“走弧线法”成功快速地完成我交待的任务而受到同学们的追崇，学生们趣称这种走法为“高宇法”。宣欣岩同学在“高宇法”的基础上进一步探索实验写出小论文“用单探头实现机器人沿墙走”。

经过兴趣班学习的很多学生，思维方式与其他学生明显不同，到中学阶段各科学习成绩都很突出，并顺利考上理想大学，甚至影响到部分学生在大学选择的还是与人工智能、机器人相关的科系。

常说“一分耕耘，一分收获”，付出的汗水终能得到回报，国家的政策导向清楚地显示人工智能、智能机器人进人课堂是势在必行。“天时、地利、人和”，在今日这么好的时代，我们更应加倍努力为完成教育使命、培养智能高端人才贡献力量。

参考文献：

[1]国家主席习近平向国际人工智能与教育大会致贺信.

[2]电子工业出版社小学信息技术教材和教师用书.