单位文秘网 2020-09-09 10:19:35 点击: 次
汉中市陕飞二小 黄勋娟
【摘要】信息素养是一种综合能力,包括选择获取识别信息、加工、处理、传递信息并创造信息的能力。机器人教育在小学以竞赛活动提高学生的信息素养,以项目式开展机器人社团活动,学生能够主动学习和锻炼、体验动手实践的成功与乐趣,集趣味性、动手动脑于一体对孩子们的全面发展提供了很大的帮助,提升解决问题能力和创造能力,沟通能力和创新实践能力,同时也激发团队协作精神。
【关键字】机器人教育 人工智能 信息素养
国务院印发关于落实《政府工作报告》加强新一代人工智能研发应用,信息时代,更需要培养孩子们快速而精准地获取有效信息,并且正确分析处理解决问题的能力。“十三五”规划纲要中提出提升全民教育水平,推进教育现代化,为每一位学生提供能激发其创新潜能的教育,促进其个性化发展。让学生从解决问题入手,给学生提供探究问题和动手、动脑参与的机会,提升学生在实践中发现问题、分析、解决问题的能力。中小学信息技术课程《信息技术课程新课程标准》的主要任务是:培养学生对信息技术的兴趣和意识,让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能,了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息传输信息处理信息和应用信息的能力,教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化和社会等问题,正确的使用信息技术;培养学生良好的信息素养,把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段,
为适应信息社会的学习工作和生活打下必要的基础。
以项目学习 STEAM 跨学科整合教育,鼓励孩子在科学、技术、工程和数学领域的发展和提高,培养孩子的综合素养,学生通过项目学习完成,获得知识与技能,同时获得创新能力的培养。机器人作为增强学生的动手能力,促进学生思维发展,创新能力训练的有效工具, 在教育界逐渐得到认同。机器人教育是指通过设计、组装、编程、运行机器人,激发学生学习兴趣、培养学生综合能力。通过指导学生参
加机器人项目活动:以学生在“玩中学”,“做中学”为宗旨,让学生主动参与基于项目的学习,通过科学探究和工程设计过程及跨学科的学习,让学生学会运用计算机知识、数学知识、物理知识、结构学知识等。
机器人教育在小学机器人社团活动中开展,通过指导学生参加机器人活动,让学生主动参与基于项目的学习,了解科学探究、工程设计过程、主动参与动手实践获取知识研究、策划、设计、组装和测试等。以小组为单位,形成互相帮助、互相支持的团队合作氛围,有利于激发学生内在的自我学习意识、合作意识和创新意识,提高青少年的科技创新能力,激发创新思维潜能,帮助他们了解人工智能等。学习教育机器人具有以下好处:
一、学习机器人结构知识,培养孩子的空间想象能力
机器人制作需要学生自己动手搭建机器人模型,通过各种零件的组合,可以搭建出各种结构,在创意赛项目有时候还需要结合其他材料,学生自己设计、加工、改造。老师充当引导者角色,以学生为中
心,以问题为驱动,学生自己设计、组装、操作。在反复调试验证过程中,拼装模型体验工程师工作的艰辛,并理解机器结构的奥妙从而掌握计算机知识、数学知识、物理知识、结构学知识、科学知识等。机器人教育课程以知识传授和技能培养为目标,机器人项目的设计、制作、调试具有实践性强、探索性强和综合性强的特点,因此,项目式主题活动都促使学生主动进行探究式学习,充分发挥学生的主动性和创造性。例如:在《2019FLL 工程挑战赛》项目研究中,根据主题
相关任务要求,学生提出自己的想法,并主动去探索、去研究、去观
察、去发现、去搭建、去编程,去测试,然后再反复调试验证,最后让机器人在场地上胜利地完成各项挑战任务。在调式中孩子们发现机器人和机械臂的缺点。如:行驶速度太慢、完成“达到逃逸速度”任务力度不够、完成“生产粮食”和“有氧运动”任务时转弯角度太大, 导致任务失败、完成“将流星投到指定区域”任务时投偏了……通过
搭建不断的优化机器手臂,采用一体化设计,多任务组合完成,改变行驶速度时而快时而慢,大大提高了比赛效率……在反复调试验证的过程中不断的精准任务方案,改良机械臂结构,优化任务路径等,学生的动手能力也得到了锻炼,通过这些生动、直观、有趣的实际情境, 激发了学生的兴趣和参与热情,培养孩子的空间想象能力。
二、细心的观察编写程序,培养孩子的逻辑思维能力
机器人活动可以培养学生良好的观察习惯,通过编写程序提高观察能力和逻辑思维能力。在主题式项目研究过程中要求学生留心观察机器人的运动轨迹情况、观察周围光线环境、观察黑线的位置、路口
等,要求学生有敏锐的观察能力。如超级轨迹赛项目和 wer 能力风暴普及赛项目,机器人巡线时,经常会出现脱离轨迹的现象,学生会通过自己仔细观察判断,在电源充足的情况下,由于马达的功率,光感
安装的位置高低不同,所采集的数据也相差很大,以降低光感离地面的高度,安装位置降低提高机器人的精确度。
三、自己动手搭建、调试、操作、运行机器人的过程,加强学生的动手能力培养了学生的探索精神和创新能力
搭建机器人整个过程的设计、计划、步骤的拟定,到机器人结构中大小齿轮的选择、场地位置的摆放,都需要调动学生的积极性发挥学生的主观能动性。在《太空挑战赛》项目中,学生首先要研究场地任务,然后再根据场地任务设计、搭建机器人和设计手臂装置,并编写挑战任务程序,最后经过反复调试直到胜利完成任务。在这个过程中,学生动手动脑积极思考,如何让机器人走最优路线?如何为节省时间?优化手臂多个任务组合的方法?在制作、调试过程中不停的遇到新的问题,并不断的解决问题。为了能解决这些问题,学生必须认真细心地分析问题的原因,大胆尝试、不断改进,激发了学生的探索精神和创新能力。
四、在学习教育机器人的过程中,有利于培养学生的团队意识和合作精神
机器人活动涉及的知识面很广泛,必须要有多名同学的协作,并在协作的过程中相互探索、发现有用的信息,然后和其他成员共享。例如:《FLL 机器人工程挑战赛太空之旅》要求设计的机器人必须在
150 秒内完成启动太空之旅、调整太阳能板、3D 打印、穿越陨石坑、取样、换空间站模块、太空紧急行走、有氧运动、力量训练、生产粮
食、达到逃逸速度、入轨、使用望眼镜、捕捉流星、着陆、以及 4 组合任务等多个任务,机器人从基地出发,完成任务。要求学生在八至十周内完成,包括场地赛机器人设计、课题研究答辩和表演赛等任务。要想在这么短的时间内很好地完成各项任务,必须充分调动学生的学
习积极性,也需要小组全体成员的共同努力,把任务细化,将“大任务”分拆为多个“子任务”再分配给每位组员,使每个学生既要对自己所负责的部分全力以赴的学习和研究,又要依靠小组其他同学的帮助完成最终的作品,通过这种小组合作的形式进行机器人技术的学习与研究,学生探讨采用框架式的结构组合多任务,发现框架式有如下好处:结构紧凑、方便安装、可携带的机械臂多一次能完成的任务较多。在这些活动中有利于激发学生内在的自我意识、合作意识,在组员相互配合更换手臂中不仅提高自身的科学素养,还能尊重他人,让小组学生之间形成互相帮助、互相支持的团队合作氛围。
秉承着“参与体验、动手创新”的创客教育理念,创客从小众走向大众,成为“大众创业、万众创新”,通过机器人教育让孩子在做中学,成为“劳动者”,在造物的过程中流下自己的汗水、发挥自己的聪明才智,体味“劳动的光荣”,提高孩子的动手能力,培养学生跨学科解决问题的能力和创新能力。在小学开设机器人课程普及机器人教育参加机器人活动为莘莘学子架起了多元发展的彩虹桥,给学生们提供一个放飞自我的科技平台,培养学生们的工匠精神,在体验中
共同研究,在设计问题时相互协商,在比赛中共同成长,不断培养青少年的科技创新能力,激发创新思维潜能,提高学生的信息素养。
[参考资料]
1.国务院关于印发《新一代人工智能发展规划的通知》国发【2017】
35 号
2.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)
3.中小学《信息技术课程新课程标准》
4.2019《FLL 机器人工程挑战赛太空之旅》《太空挑战赛》比赛规
则
5.中小学信息技术教育《STEM 教育带来课堂结构变革》 江丰光
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