中小學(xué)開展簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育的實(shí)踐研究

1、    中小學(xué)開展簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育的實(shí)踐研究    吳麗香摘  要：2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，明確指出：應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育。開展有關(guān)中小學(xué)簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育的實(shí)踐研究，努力探索出一條符合機(jī)器人教學(xué)與科學(xué)學(xué)科整合的教學(xué)捷徑，使得中小學(xué)簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育得到有效的實(shí)施與推行，促進(jìn)我國(guó)素質(zhì)教育的發(fā)展。關(guān)鍵詞：中小學(xué)  簡(jiǎn)易機(jī)器人編程  實(shí)踐研究：tp242    ：a ：1672-3791（2020）02（a）-0114-02隨著

2、中小學(xué)信息技術(shù)課程的普及，社會(huì)上一些青少年編程教育課程也逐漸活躍起來(lái)。2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，明確指出：應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育。簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育中編程知識(shí)的學(xué)習(xí)范圍，受限于選擇的機(jī)器人，是以調(diào)用編程模塊指令讓機(jī)器動(dòng)起來(lái)為目的。通常需要編程的模塊，是已經(jīng)寫好存儲(chǔ)在模塊里的，中小學(xué)生做的只是將模塊以不同的方式拼接起來(lái)。為了更好地推廣和實(shí)施機(jī)器人編程教育，展開了有關(guān)其實(shí)踐的探討。1  簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育的意義1.1 培養(yǎng)編程思維編寫程序，最重要的是如何把老大難問(wèn)題分割成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)易的小問(wèn)題并逐個(gè)擊破，化繁為簡(jiǎn)。在

3、過(guò)程中，中小學(xué)生必須學(xué)會(huì)思考：如何將代碼合理地安排在整個(gè)程序中，才能使得程序更加流暢地處理輸入演算輸出，整個(gè)過(guò)程將對(duì)中小學(xué)生的邏輯思維能力有著大大的鍛煉和提升。1.2 培養(yǎng)學(xué)生的專注力和耐心編程培養(yǎng)中小學(xué)生細(xì)心、專注和自我糾錯(cuò)的能力，如果在編寫過(guò)程中錯(cuò)了一個(gè)代碼，就會(huì)造成程序大亂。因此，編程不僅能培養(yǎng)中小學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的做事品質(zhì)，也能培養(yǎng)中小學(xué)生解決問(wèn)題的能力，提高中小學(xué)生的探索創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)合作能力。1.3 敢于試錯(cuò)的勇氣犯錯(cuò)是編程過(guò)程中總需要面對(duì)的，機(jī)器人編程教育鼓勵(lì)不斷試錯(cuò)并最終找尋到解決問(wèn)題的辦法和當(dāng)前的應(yīng)試教育有著很大的區(qū)別，應(yīng)試教育的犯錯(cuò)成本較高，因此，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生對(duì)犯錯(cuò)較為抵

4、觸，同時(shí)在心理上也較為脆弱，在面對(duì)失敗和挫折時(shí)其心態(tài)還無(wú)法及時(shí)調(diào)整，但是機(jī)器人編程教育就是鼓勵(lì)試錯(cuò)，使得學(xué)生在不斷試錯(cuò)過(guò)程中，鍛煉了其面對(duì)失敗和挫折的勇氣，其自身的心態(tài)也是積極且向上的，因此進(jìn)行機(jī)器人編程教育，可以幫助學(xué)生培養(yǎng)其良好的心理狀態(tài)，成為其終身受益的技能。2  中小學(xué)開展簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育的有效途徑2.1 大力開展簡(jiǎn)易機(jī)器人編程校本課程首先，進(jìn)行初始課的講解，激發(fā)興趣。利用多媒體技術(shù)和信息化技術(shù)，向?qū)W生展現(xiàn)智能機(jī)器人世界，在此過(guò)程中會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生對(duì)智能科技的好奇與驚嘆，從而增強(qiáng)其對(duì)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣。其次，在興趣的基礎(chǔ)上，教師要向?qū)W生傳授機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，幫助其完整

5、地認(rèn)知到機(jī)器人編程在機(jī)器人技術(shù)中的重要性和關(guān)鍵性，利用實(shí)物以及教學(xué)課件等，對(duì)其機(jī)器人基本控制的方法以及控制程序進(jìn)行介紹，了解其機(jī)器人的基本工作原理及重要組成部分。最后，進(jìn)行仿真軟件的學(xué)習(xí)和操作，讓學(xué)生在操作過(guò)程中了解其程序設(shè)計(jì)方法。同時(shí)在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，要因材施教，以學(xué)生為主體，根據(jù)學(xué)生的接受能力，合理地安排其機(jī)器人編程培訓(xùn)內(nèi)容。2.2 綜合多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行教學(xué)將機(jī)器人編程技術(shù)和物理學(xué)科知識(shí)相結(jié)合。教師在教學(xué)中可以將復(fù)雜的物理知識(shí)和學(xué)生興趣濃厚的現(xiàn)代智能科學(xué)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，將物理理論知識(shí)與科學(xué)技術(shù)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)。機(jī)器人編程技術(shù)和數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)相結(jié)合。數(shù)學(xué)知識(shí)是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，

6、設(shè)計(jì)者通過(guò)編寫的運(yùn)行程序來(lái)控制機(jī)器人的自動(dòng)化操作。所以，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，可以編寫一些小程序來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)運(yùn)行，從而激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的同時(shí)主動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)。2.3 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)程序的編寫，可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。在編寫程序時(shí)，學(xué)生需要做到對(duì)程序結(jié)構(gòu)的正確選擇以及對(duì)程序結(jié)構(gòu)的時(shí)間把控，如設(shè)置條件控制和循環(huán)結(jié)構(gòu)控制，這些都需要在合適的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。編寫的過(guò)程中就需要反復(fù)地進(jìn)行調(diào)試，以期達(dá)到最優(yōu)參數(shù)值。因此，在調(diào)試和試錯(cuò)的過(guò)程中，教師需要觀察學(xué)生執(zhí)行的動(dòng)態(tài)，而不是直接將最優(yōu)參數(shù)值告知，這樣可以讓學(xué)生增強(qiáng)受挫承受能力，鍛煉其意志，經(jīng)過(guò)反復(fù)的失敗，最后總結(jié)

7、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，體會(huì)到成功的喜悅和滿足，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。此外，在進(jìn)行機(jī)器人編程技術(shù)教學(xué)時(shí)，教師還需要不斷地啟發(fā)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自我思考，提出創(chuàng)意，并對(duì)其創(chuàng)意進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，通過(guò)編寫程序和親手制作，培養(yǎng)學(xué)生在此過(guò)程中的主動(dòng)思考和解決問(wèn)題的能力。2.4 分組合作，開發(fā)科技創(chuàng)新項(xiàng)目開展創(chuàng)意機(jī)器人比賽，進(jìn)行分組合作，開發(fā)科技創(chuàng)新項(xiàng)目。教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生多做調(diào)研，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出創(chuàng)新項(xiàng)目，同時(shí)對(duì)于學(xué)生提出的創(chuàng)意性項(xiàng)目，教師要給予積極的評(píng)價(jià)，首先展開有關(guān)項(xiàng)目的分析、論證和討論，將學(xué)生和教師的意見結(jié)合起來(lái)進(jìn)行觀看，然后對(duì)項(xiàng)目的可行性進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)項(xiàng)目方案的實(shí)施提出意見和形成一個(gè)完整的項(xiàng)目實(shí)施方案。接著

8、研究的項(xiàng)目進(jìn)行立項(xiàng)，進(jìn)行專題研究討論，確定項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中所需的硬件、軟件以及控制方法等相關(guān)問(wèn)題。在具體執(zhí)行過(guò)程中教師可以根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)進(jìn)行分組合作、制訂出研究計(jì)劃和進(jìn)度，培養(yǎng)他們進(jìn)行科研的基本素質(zhì)。學(xué)生在根據(jù)研究的需要和教師的要求，自主完成對(duì)機(jī)器人的外觀設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及重要的程序編寫等。比如以感光原理為基礎(chǔ)，制作智能臺(tái)燈、鬧鐘等。通過(guò)教師的幫助，學(xué)生開展動(dòng)手嘗試，從生活中發(fā)現(xiàn)機(jī)器人編程技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用，不斷地開拓其創(chuàng)新思維，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。2.5 鼓勵(lì)學(xué)生積極參加競(jìng)賽鼓勵(lì)學(xué)生積極參加市、省、國(guó)家級(jí)的各類機(jī)器人比賽。以學(xué)生的個(gè)人愛好和專長(zhǎng)為出發(fā)點(diǎn)，為學(xué)生選取適合他們的機(jī)器人項(xiàng)目

9、，充分發(fā)揮學(xué)生的所長(zhǎng)，例如機(jī)器人滅火項(xiàng)目、機(jī)器人足球等。在參加競(jìng)賽前，教師需要對(duì)機(jī)器人競(jìng)賽的規(guī)則進(jìn)行講解，并且為學(xué)生培訓(xùn)一些比賽過(guò)程中所需要的必備知識(shí)，如c語(yǔ)言編程基礎(chǔ)知識(shí)等，讓學(xué)生了解其編程的基本思想和原理，鍛煉其邏輯思維能力。然后，為了提高學(xué)生編寫程序的效率和準(zhǔn)確性，將c語(yǔ)言編程與vjc機(jī)器人軟件相結(jié)合，使學(xué)生在模擬中得到鍛煉。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生獨(dú)立自主的編寫完成相應(yīng)的項(xiàng)目程序，然后進(jìn)行調(diào)試。最后，教師提出機(jī)器人項(xiàng)目在實(shí)際運(yùn)行中可能存在的問(wèn)題和意外情況，學(xué)生在此基礎(chǔ)上針對(duì)問(wèn)題不斷地進(jìn)行嘗試和調(diào)試，對(duì)其程序進(jìn)行完善和優(yōu)化。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)和實(shí)踐培訓(xùn)，學(xué)生的實(shí)際操作能力和機(jī)器人編程能力就得到了一定的鍛煉，然后學(xué)生再選擇其參賽的具體項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)實(shí)戰(zhàn)，提高其編程能力。3  結(jié)語(yǔ)機(jī)器人技術(shù)是當(dāng)前世界科技發(fā)展的重點(diǎn)，在當(dāng)前及未來(lái)應(yīng)用前景極為廣闊，是時(shí)代發(fā)展的重點(diǎn)。機(jī)器人編程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)中的基礎(chǔ)部分，在機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)中具有重要作用。中小學(xué)生對(duì)于機(jī)器人編程的學(xué)習(xí)，不僅可以提高其科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)，對(duì)吃苦耐勞精神的培養(yǎng)，以及學(xué)生的專業(yè)技能的培養(yǎng)都是至關(guān)重要的。因此，教師必須努力更新教育觀念，努力探索一條符合機(jī)器人教學(xué)與科學(xué)學(xué)科整合的教學(xué)捷徑，大力開發(fā)簡(jiǎn)易機(jī)器人編程校本課程、綜合多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)以及鼓勵(lì)學(xué)生積極參加機(jī)器人競(jìng)賽等，使得中小學(xué)簡(jiǎn)易機(jī)器人編程教育得到有效