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机器人教学初探--作者:陈秋燕
                             新疆兵团第四师六十六团一中                  835219
     机器人教学是信息技术发展的前沿领域,是一门具有高度综合渗透性、前瞻性、创新实践性的学科。利用机器人教学对培养学生探索能力、协作能力和创新能力具有极大的促进作用,是值得我们在实践中不断探索的问题。
 对于刚接触机器人这门课的学生,在信息技术教学开始的过程中主要向学生介绍机器人的基本结构、机器人的基本特征机器人怎样改变我们的未来,及向学生展示各种各样的机器人应用于不同的领域的图片、视频等方式来吸引学生对机器人的认识和感受学习机器人这门课的重要性。例如我会从网上下载一些宠物机器人、骑车机器人、排爆机器人、工业机器人、人形机器人等形形色色的机器人视频、图片让学生去看。或其它学校学生制作的机器人作品,让学生从感性上认识机器人的概况,了解机器人这个学术前沿领域的发展和应用状况,了解机器人的概念和分类和主要的发展方向,初步了解机器人的结构和工作原理,以及计算机人给人们工作、学习、生活带平的便利和帮助。为进一步学习打下基础。并让学生探究、交流自己见到的机器人,拓展出你会创造出什么的的机器人来为我们服务。让学生进行交流和讨论。
机器人的拼装涉及很多内容,如杠杆、齿轮配比、轮子和轮轴、主控制器、各种马达等。中小学生对搭建知识一知半解,根据学生这一特点,我在让学生接触机器人拼装时,从简单的日常生活中的一些物品入手,先让学生拼装一些生活中经常接触的桌子、椅子、相架、跷跷板等,然后介绍一些简单的杠杆、齿轮等知识。接着在教学中积极引导学生学会观察、思考和创新,在已学习过的拼装基础上进一步改进,拼装一些他们感兴趣的东西。例如;手摇风扇,声控小车等等.这样既能使学生保持对机器人持久的好奇心和兴趣,又能成功激发了学生的创新思维。兴趣是最好的老师。学生一旦对学习产生强烈的兴趣,就会激发潜在的学习愿望和动机,努力探索,乐在其中。例如在教学《拼装靠椅》这一课时,部分学生在拼装靠椅后部的倾斜的靠背部分时,有的学生把轴套放在靠背上,总也放不上去,我先让他们去观察轴套的角度和靠背的角度不同,要用到“连接”中的手动拼装面这个功能,学生马上动手操作,果然拼装成功了,看到他们脸上的喜悦,我深刻地体会到学生对获得知识的渴望以及探索知识的主动。
在学习虚拟机器人拼装过程中,有些学生一开始对机器人拼装保持着很高的学习兴趣,但是这种兴趣往往不能持久。我发现,学生最初的兴趣来自于对机器人的神秘感,但是随着学习的深入,结构搭建越来越复杂和编程难度的增加,学生会有种挫败感,从而产生放弃的念头。而机器人拼装到了后期,仿真环节对拼装不对的地方要不断的修改,需要重复试验,不断地修改程序,这种枯燥的重复也导致学生的兴趣大大降低。这对正常开展机器人学习是十分不利的,更谈不上创新能力的培养了。
如果学生能在机器人活动中克服枯燥感、挫败感,把学习机器人作为一种乐趣和发自内心的一种愿望,他们就会在活动过程中不断地去探究、思考,会去总结自己的失败经验,从而再下一次的程序设计或者结构搭建中改进,真正做到自主创新!
在教学过程中利用分块任务驱动,激发学生的创造力。在机器人教学的过程中,将问题细化、任务分块。例如在教《碰撞小车》这一节时。先让学生做在遇到障碍物时做简单的直行、转弯动作,然后在这个过程中需要不断改变场景中的对象,改变行走的路线,并不是直行、转弯,走四过形、圆等路线,一次又一次的改进,不同的学生就能创作出不同的行走路线去遇到障碍物。接着在这辆小车的基础上,再完成其中一个任务,学生的创新能力在这个过程中发挥得淋漓尽致,有时候一个小任务可以有三四种完全不同的完成方式。到最后再想办法把所有的任务集合在一起完成。在这个过程中,学生进行的是渐进式的学习,再加上图形化的编程容易被学生接受,学生很容易找到成功感,克服对程序设计的恐惧,保持对机器人学习的持续兴趣。
    同时还鼓励学生主动探索、动手实践,设计自己的机器人,并为机器人编写程序,让它完成自己想让它做的事情。这种自由式和开放式的学习使得学生的创造力和想象力得到了很好的发挥,他们就像真正的工程师一样,针对项目主题进行研究、策划、设计、组装和测试。在这个过程中教师起着指导者、组织者、帮助者和合作者的作用,是师生学习共同体的一分子。这种平等和谐的师生关系也进一步激发了学生的创造性思维。当学生看到自己设计制作的机器人能出色地完成一系列的动作和任务时,他们都会有一种成就感和自豪感。这样极大地调动了学生的内部动力,培养了他们对机器人的兴趣,促进了他们创新思维的主动发展。同时我还以以小组为单位组织课堂教学,培养合作创新的能力。
    在教学过程中,我经常给学生设置一些比较复杂的任务让学生通过小组讨论协作完成。或者组织一次短而快的小比赛,比一比哪一组搭建的机器人结构最稳定最快,赛一赛哪一组编写程序最快最简洁。这样一来可以让学生形成互相帮助的氛围,增加团队凝聚力,二来可以培养学生合作创新的能力。此外,利用小组间的竞赛还可以训练学生的竞赛心理素质。
    在学习虚拟机器人的实践活动中,必须考虑到学生的长远发展,不以竞赛为唯一目标。在机器人活动过程中,教师应多方位、多角度地看待每一个学生的学习,少注重比赛结果,多注重学生自主学习、自主探究、自主创新的过程,对于学生的每一点进步、每一点成功都及时地给予表扬和鼓励,随时让学生有成功的自豪感,这样能使他们在学习的过程中始终感受成功的喜悦。这种愉悦的心情反过来促使学生充满兴趣、自主、自愿地投入到学习、探究、创新中。
 
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