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        興趣驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)探索與實(shí)施

        2017-07-14 21:39:50王玲玲富立何力洋楊文靜
        課程教育研究 2017年23期
        關(guān)鍵詞:中學(xué)生

        王玲玲+富立+何力洋+楊文靜

        【摘要】針對當(dāng)前國內(nèi)中學(xué)生機(jī)器人教育呈現(xiàn)的普實(shí)程度低、創(chuàng)新能力不足等問題,在分析國內(nèi)中小學(xué)機(jī)器人教育現(xiàn)狀基礎(chǔ)上,本活動(dòng)以發(fā)現(xiàn)興趣-激發(fā)興趣-培養(yǎng)興趣-勇于創(chuàng)新為主線,開發(fā)了面向中學(xué)生的大-中聯(lián)動(dòng)實(shí)用機(jī)器人教學(xué)平臺(tái),設(shè)計(jì)了系列緊密結(jié)合生產(chǎn)生活實(shí)際情境的機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)趣味性項(xiàng)目,并面向北航實(shí)驗(yàn)學(xué)校中學(xué)部不同年級(jí)學(xué)生的多次開課,取得了較好的實(shí)施效果。

        【關(guān)鍵詞】興趣驅(qū)動(dòng) 開放科學(xué)實(shí)踐 機(jī)器人實(shí)驗(yàn) 中學(xué)生

        【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2017)23-0254-01

        為了提高優(yōu)質(zhì)綜合教育資源的普及度,激發(fā)并提升學(xué)生的創(chuàng)新能力[1],北京市教育委員會(huì)提倡開展中學(xué)生開放性科學(xué)實(shí)踐活動(dòng),作為北京市深化教育領(lǐng)域綜合改革的重大措施。北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化與電氣教學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中心響應(yīng)號(hào)召,利用機(jī)器人開展相關(guān)活動(dòng),成為“北京市中小學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)基地”。

        一、中國中小學(xué)階段機(jī)器人教育現(xiàn)狀分析

        機(jī)器人教育2003年才納入中小學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)選修內(nèi)容。目前中小學(xué)機(jī)器人教育多數(shù)采取競賽為核心的教育模式[2-3],加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新能力、科學(xué)及工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。但這種小群體競賽的機(jī)器人教育模式在教育普實(shí)性層面存在一定弊端。美國卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院Robin Shoop教授指出,這種學(xué)習(xí)過程忽視了機(jī)器人學(xué)本應(yīng)有的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié),導(dǎo)致學(xué)生失去更多學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),造成機(jī)器人教育發(fā)展方向出現(xiàn)上述本質(zhì)偏移[4]。

        此外,教育機(jī)器人教學(xué)設(shè)施規(guī)范化以及專業(yè)性教學(xué)人員的缺乏也給機(jī)器人教育的普及增加了難度。采用何種機(jī)器人教學(xué)工具開展面向廣大學(xué)生的趣味活動(dòng)也成為機(jī)器人教育普實(shí)前行循環(huán)軌道上亟待解決的問題之一。

        二、“大-中聯(lián)動(dòng)型”的教學(xué)機(jī)器人平臺(tái)

        愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”。結(jié)合學(xué)生興趣點(diǎn)開發(fā)的機(jī)器人實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)硬件主體包括:北航-羅克韋爾聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室提供的羅克韋爾自動(dòng)化控制系統(tǒng)以及Delta機(jī)器人本體。基于該平臺(tái)開設(shè)了系列集趣味性和可操控性于一體的、面向不同年級(jí)學(xué)生的機(jī)器人多任務(wù)實(shí)踐項(xiàng)目,有效捕捉并激發(fā)中學(xué)生的興趣點(diǎn),在興趣驅(qū)動(dòng)下鼓勵(lì)中學(xué)生融入創(chuàng)新想法完成多種任務(wù)。

        三、實(shí)踐活動(dòng)目的與思路

        在分析中學(xué)生認(rèn)知及其現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,結(jié)合真實(shí)現(xiàn)實(shí)世界的生活生產(chǎn)內(nèi)容,為不同中學(xué)生群體開設(shè)具有樂趣性的多類型、多任務(wù)機(jī)器人實(shí)踐項(xiàng)目,讓學(xué)生在活動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)自己的興趣點(diǎn),激發(fā)學(xué)生的求知欲望,逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并在活動(dòng)中增長知識(shí),開闊眼界,提高創(chuàng)新能力。

        四、活動(dòng)內(nèi)容及教學(xué)方法

        結(jié)合機(jī)器人的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用逐步引導(dǎo)理論學(xué)習(xí),使學(xué)生逐漸領(lǐng)悟到所學(xué)知識(shí)的實(shí)質(zhì)與用途,設(shè)置易于不同年級(jí)學(xué)生接受和實(shí)踐的活動(dòng)內(nèi)容,滿足中學(xué)生的好奇心與求知欲。

        根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)規(guī)律明確將活動(dòng)內(nèi)容劃分為“觀察-學(xué)習(xí)-實(shí)踐-探究”四個(gè)環(huán)節(jié)。在觀察環(huán)節(jié)利用視聽結(jié)合的多媒體引導(dǎo)學(xué)生了解機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí);在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)依托“大-中聯(lián)動(dòng)型”機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)機(jī)器人多方面的基礎(chǔ)知識(shí);在實(shí)踐環(huán)節(jié)依據(jù)學(xué)生的接受程度開發(fā)了形式多樣的可執(zhí)行項(xiàng)目,認(rèn)知與感悟科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)融合的魅力;探究階段主要發(fā)揮學(xué)生無限的想象空間。每個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容循序漸進(jìn)地開展,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣并提高效率。

        采用“學(xué)-思-做”互融實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)方法,通過學(xué)中思、思中做、做中學(xué)互融式教學(xué)閉環(huán)回路,引導(dǎo)學(xué)生走向成功。

        五、機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施與分析

        按照上述教學(xué)思路和方法,面向北航實(shí)驗(yàn)學(xué)校中學(xué)部初中學(xué)生開設(shè)活動(dòng)如圖1所示。

        活動(dòng)中讓學(xué)生按照自己的任務(wù)意圖,利用形象圖形化編程語言,設(shè)計(jì)不同任務(wù)進(jìn)程,自行下載到控制系統(tǒng)中,觀察并分析機(jī)器人運(yùn)行情況。對于實(shí)踐活動(dòng)的趣味性與綜合性看法,85.37%的學(xué)生認(rèn)為該活動(dòng)具有較強(qiáng)的趣味性,多數(shù)體現(xiàn)在男孩子看法上;只有1/3的女生對機(jī)器人活動(dòng)感興趣。可見,該類活動(dòng)更容易引發(fā)男孩心中“好奇”。此外,所有學(xué)生認(rèn)為該活動(dòng)涉及了多學(xué)科知識(shí)點(diǎn),具有很強(qiáng)的綜合性,讓孩子們深刻意識(shí)到學(xué)習(xí)時(shí)要均衡發(fā)展全面開花。

        六、結(jié)論

        機(jī)器人開放實(shí)踐活動(dòng)實(shí)現(xiàn)了面向多數(shù)學(xué)生開設(shè),提高機(jī)器人教育普實(shí)性的目的。活動(dòng)過程提倡興趣的驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新,教師密切關(guān)注并激發(fā)學(xué)生的興趣點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生將所遇問題抽象為新的解決方法?;顒?dòng)中經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題各個(gè)階段,使學(xué)生形成良好的科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王建華.重啟高等教育改革的理論思考[J].高等教育研究,2014,(05):1-10.

        [2]張秀杰.中小學(xué)機(jī)器人教育課堂教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].沈陽師范大學(xué),2013.

        [3]張國民,張劍平.我國基礎(chǔ)教育中機(jī)器人教育的現(xiàn)狀與對策研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2008,(05):92-94.

        [4]舒慧東.我國中小學(xué)機(jī)器人教育研究評(píng)述[J]. 中國教育信息化,2007,(08):29-32.

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