浅谈机器人课堂教学
机器人技术，是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志。因此，机器人技术是世界强国重点发展的高技术，谁能够掌握它，谁将在21世纪取得更为广阔的生活空间。机器人是一种能够自动完成任务的自动化机器，它具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。真正意义的机器人应该是具有一定智能的计算机控制系统。它是人类制造的一种高级工具，是按照人类的某种方式进行工作的一种机器，因此我们又称它为“智能机器人”。
“智能机器人” 引入课堂教学，不仅有利于信息技术教育的发展，有利于我们探索教育改革和人才培养的新途径、新方法，还为我们实施素质教育提供了一个可操作性的实践平台。我校根据素质教育和校外教育的要求，引进乐高课堂机器人对中学生开展了机器人教育活动，取得了良好的教育效果。在近两年的教学实践和探索中，我逐渐对机器人课堂教学有了一定的思考和认识，现总结如下：
一、注重师生交往，让学生有主人公的感觉。
在传统的教学模式中教学基本上就是教师讲、学生听，这往往使学生处于被动的学习状态。新课程改革中,教育理论工作者与教师们达成了一种共识：教学是教师的教与学生的学的统一，这种统一的实质是交往。教学是一种对话、一种沟通，是合作、共建，是以教促学、互教互学。 以这种教育观点为指导，大胆尝试性的在机器人课堂教学中采取了这种交往式的教学方法。在基础理论的讲解中，我精心设计了大量的问题，学生可以自由发表不同见解，同时学生也可以随时提出有关的问题供大家进行讨论。在机器人身体搭建、大脑编程部分，我和学生共同讨论、设计机器人的不同组成与功能部分，最后有效控制和选择实现。这样一来，学生就会很自然的融入到整个教学活动过程，充分体验到了学习主人公的感觉，调动了学生的兴趣与积极性，达到了很好的教学效果。
二、以任务为驱动，通过解决问题来进行学习。
智能机器人课堂教学的方法有很多，如讲授法、直观演示法，任务驱动法，自主探究法，讨论法等等。我们应当针对本校实际教学情况选择恰当的教学方法。在讲授机器人基本理论知识时，可采用讲授、讨论法；在完成简单的机器人制作时，可采用自主探究、任务驱动法；在描述某个竞赛项目，可采用直观演示等方法，总之教学时要因地制宜，灵活应用。
在机器人编程教学环节中，我主要采用以任务为驱动的教学方式，设计了形式多样的任务，让学生在“做”中学，力求引导学生勤动脑、多实践，通过任务的完成，让学生发现问题，深入分析，总结规律，引导学生参与问题的探究、思考，让学生通过一系列问题的解决来进行学习。例如，在“小区巴士车的运行”这个项目中，我首先向学生说明问题的情景“小区内有一辆巴士车，要经过四个站台，完成一个完整的线路行驶，四个站台呈正方形格局。”然后提出问题“想一想，这辆巴士车的工作流程是怎么样的？我们能否编程实现这一流程，使这辆巴士车成为小区内的无人驾驶智能车？”通过这种方式，鼓励学生以小组为单位进行问题的分析与讨论，结合所学的知识，设计出一套完整的解决方案并编程实现。在课堂上学生们试着将具体的任务要求抽象为编程的思想，再用图形化编程语言在计算机上编成程序，然后通过计算机和机器人之间连接的数据线，将程序下载到机器人的大脑中，通过观察机器人的运行情况来调试、验证、反思、改进程序。这样在设计、搭建、编程和调试等一系列过程中，不但能够让学生学到很多知识，还让学生体验到了挑战困难，获得成功的快乐，增强了自信心和创造力。
三、激发学生潜能，培养与提高学生的综合能力。
在机器人课堂教学中，通过搭建，在搭建机器人的身体过程中，可以很好的锻炼学生的动手能力，空间想象与再现能力等，通过机器人大脑程序的编制，可以发展提高学生的抽象思维能力、逻辑思维能力和分析解决问题的能力，通过机器人竞赛可以培养学生的团队合作能力和竞争意识。
我们在实际教学过程中，可以综合运用各种教学方法和手段，利用各种教育教学资源，精心设计，努力激发学生的潜能，培养与提高学生的综合能力，促进学生的全面均衡发展。 团队合作能力是当今社会非常重要的一种能力，在我们的机器人课堂教学中有很多方式可以很好的培养与提高学生团队合作的能力。例如：机器人竞速比赛项目就要求学生以小组为单位共同完成机器人的设计、搭建、编程与调试等一系列工作，然后与其他组的同学进行比赛。在这期间，不但同学间要配合默契，而且他们控制的机器人也要配合有序。这就要求小组成员分工合作，发挥每个人的聪明才智，这样才能取得成功。
培养具有创新能力的人，是时代赋予教育的职责。事实证明，机器人课堂教学是培养学生的动手和创新能力的一个优秀载体，在教学实践中通过提问、评价和总结，引导学生积极思考，提出解决问题的新方法，从而提升学生创新能力的发展。强烈的好奇心和旺盛的求知欲是驱使人积极进取、主动思考,从而提出独创性思想的动力。因此，我们可以在教学中通过提问，鼓励学生进行发散性思维，发挥各自聪明才智，探寻解决问题的方法，进而引导创新。同时，及时对学生的表现进行评价，可以使他们获得成就感，从而提高学生的自信心和学习机器人的兴趣，进而达到鼓励创新的目的。在教学实践过程中我们还要及时总结经验教训，引导学生讲述自己发现和存在的问题，让学生进行质疑、思考、讨论、提炼出新的问题，促进学生创新能力的进一步发展。 让智能机器人教学走进中小学课堂
智能机器人是科技发展的前沿领域，是一门具有高度综合渗透性、前瞻未来性、创新实践性的学科，蕴涵着极其丰富的教育资源。
教育要面向现代化。让智能机器人教育走进中小学，开发机器人文化的教育功能和发掘智能机器人的教育价值，对推进教育创新，促进教育改革和教育现代化，具有重要的现实意义和战略意义。教育要面向世界。日本、美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响，已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。要赶超世界教育先进水平，机器人教育必须从中小学抓起。教育要面向未来。21世纪中期，人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代。在基础教育领域开展智能机器人教育，是为了让中国今天的中小学生能够有准备地迎接属于他们的明天——智能机器人时代的到来。如何把智能机器人教学引入中小学课堂具有着深远和重大的意义。
通过几年的实践，如何将智能机器人教学引入中小学课堂，如何在智能机器人教学中培养学生综合能力，总结出几点肤浅的体会：
一、创设情境，培养学生兴趣，调动学生学习积极性
创造力首先来自于思维的能力，而思维的能力来自于学习。在中学阶段的计算机语言与智能机器人教学上，我力争给学生一种开放的教学环境，这种环境不强调教师的权威，它提倡师生间的共在与共知，它强调对于生活世界与生活意义的关注。例如：安排“随机走的智能机器人”教学内容时，由于考虑到中学生直观性比较强，而且对有关电机的知识了解不够，采用三名同学到讲台前，第一个同学扮演电脑，发号施令，一个同学扮演智能机器人的左轮，另一个扮演智能机器人的右轮，他俩手牵手面向大家，当电脑发出前进的命令后，两名同学就会同时前行；当下达左转的命令后，一名同学会后退，一名同学前进，就会实现智能机器人左转。台上的同学们表演时，下面的同学认真观看。表演结束后，鼓励大家畅所欲言，讨论当智能机器人前、后、左、右移动时，两个轮子的运动情况，通过表演与讨论得出智能机器人运动的原理。课后留下作业：注意观察马路上汽车轮的运动情况，看看和我们课上得出的结论有无出入。这种情景化的教学方式，学生通过自己看、说、讨论去掌握有关知识，在理解的基础上得出结论，因此印象深刻，不易忘记。在这样的教学过程中，学生不但掌握了知识，也锻炼了自学、概括的能力，培养了理解、表达能力。学生的主体意识得到了张扬，学习的主体作用得到了发挥。
二、自主设疑，把学习的主动权交给学生
一位老教师说得好：“学习的灵感不应在静如止水的深思中产生，而多是在积极发言中，相互辩论中突然闪现。”传统的教学模式，注重有序的课堂秩序，这样学生往往是被遏制住兴奋，压抑着学习的冲动，只能被动地接受知识。这样使得学生对所学知识只能单纯地死记硬背而不能灵活运用。最主要的是学生没有形成自主学习的能力和自主学习的意识，这样的学习是机械式、填鸭式的，是会对学生今后的学习造成制约。 在计算机语言与智能机器人的教学活动中，我们安排每两人一组进行互助式学习，课上允许他们自由讨论、分析。在固守传统的某些人眼中，这时的课堂秩序是有些乱的，但我发现在这样的氛围中，学生编写程序的积极性更高了，思路也更开阔了，这在一定程度上激发了学生学习的主动性，他们真正成为了学习过程的主体。他们喜欢争先发言，还经常会为一个问题争得面红耳赤，这时就应需要教师进行引导和点拨，适时把他们引至问题的关键处。这是一个开放的、体现学生主体作用的课堂，这里有他们自由表达意见的空间。对于学生来说，重在学会使用技术，会用头脑自主的思考。因此教学中，通过用计算机语言控制智能机器人的方式，让学生通过自己的感官和切身的体验来理解计算机语言是智能控制的灵魂。还不失时机地鼓励他们用各种方式进行探索。
三、主动探索-------给学生创造广阔的施展舞台
传统的教学习惯是：一堂新课，授课老师就像剥笋一样一层一层地剖析，直到最后水到渠成，自然地揭示出主题。这样以来一堂课的时间就在教师的讲解中度过了，学生没有动脑思考、动手实践的机会。我认为智能机器人教学，是理论与实践结合的课程，课堂上学生的动手时间应占用多半，只有这样，学生才能在实践的过程中，充分掌握计算机技能，破除对智能机器人的神秘感。因此，在教学中事先设疑，让学生先思考、动手实践，一旦出现问题，再组织学生集思广益地找出问题的症结所在，去解决它。 每次的课堂小结，都是学生自己来进行的，学生之间互相补充，弥补不足。这样不仅使他们能知其然，更知其所以然。将时间留给学生，可以进一步激发学生求知的欲望，发挥他们的主体能动性，培养他们主动学习的意识。无论何种形式的智能机器人课程，都必须通过教师创造性的劳动来开发。在智能机器人教育进入中小学课程教学模式的探索中，始终贯穿了教师对专业成长的探索和实践。教师主体意识、责任感，主体能动力量和创造精神的提升使教师的课程开发能力、教学实践能力、创新能力得到跨越式的发展。教师的发展带来的是课程的发展、学校的发展，最终是学生的发展。
四、重视总结、评价，体验成功。
评价可以包括自我评价、同学评价及教师评价。智能机器人的任务完成情况评价，可以从完成任务的方式和完成任务的效率上进行衡量，用最简单的方式、最快的速度完成特定的任务一般就是最佳方案。在同学互评过程中，教师要引导学生多进行正面的、鼓励性的评价。另外，教师在评价的过程中也应该重视人文性，对于学生的合作精神、钻研精神等应该予以充分的肯定。例如教学《智能机器人感官世界》中，可以将机器人的硬件看作一个刚刚出生的孩子，而学习为机器人编程序的过程是学生赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能的过程。学生在学习的过程中始终感受着失败的遗憾和成功的喜悦，对遗憾和喜悦的感受必然形成学习的动力和兴趣。之后的教师评介和鼓励将成为学生的内在动力.
总之，智能机器人作为信息技术教学的内容在小学信息技术教育中出现，会给信息技术教育带来新的内容、新的思考和新的活力。借助智能机器人学生可以进行多项目的研究性学习。为学生将来可以更容易地适应各种技术革新，也更容易在未来的信息时代获得成功。 机器人学习总结及活动开展计划
我校开展机器人活动收获不少,对机器人活动尤其是外省开展机器人活动情况和经验以及比赛有了进一步了解现总结如下: 各省市开展机器人活动情况: 通过学习了解了些其他学校开展活动的形式和内容,有不少可以我们借鉴的地方.首先,已经开展了机器人活动的学校基本都是各地,地区重点学校或者是实验学校,条件比较好.有专门的人员负责该活动,活动在全校广大学生中选人.条件好的学校建立了专门的机器人活动中心(也就是机器人实验室),硬件条件好,各学校机器人数量从7,8多台到20多台不等,甚至开课的学校达到30多台机器人用于教学活动,有专门的电脑室和机器人改装室和比赛场地等几个专门的活动室;其次活动形式,基本上大部分学校是选拔部分动手能力强.灵活,聪明编程基础比较好的学生参加,也有部分学校(尤其是已经取得好成绩的学校,比如前全国灭火冠军黑龙江的,比如广东省一直成绩突出的南海实验中学)专门开设了机器人课,用他们的话来说开课主要是为你比赛和活动培养和发现好的苗子进一步发展,广大学生的参与让他们有很多新的思路和设想能够更好更多的改进和创新的思路.第三活动经费和比赛安排,每年机器人项目都因为有新的想法,思路,新的比赛规则和项目都要涉及到新的设备零件的添加,还有就是机器人维修,所以基本上学校每年都有固定资金的投入,负责活动的老师也从1-3人不等,一有机会就去参加比赛至少去观摩.机器人活动具体软硬件方面大家通过广袤达的授课和交流学习了一些新的硬件改造和软件方面的知识.主要是硬件改造方面:比如加测距卡干扰声音启动的改造,踢球装置的改造,远红外感应器的灵敏度的改进等,这些方面的收获很重要可以很大程度上提高比赛的成绩.机器人比赛经验和规则方面今年全国比赛又有新的改变,灭火比赛增加了一个房间,还可以选择救援,增加了机器人舞蹈项目(表演项目);增加了积分系数这样更有利于比赛的公平进行,不同的启动方式,寻找方式等都有系数.比赛方面,学生是关键所以平时要多训练多和其他学校尤其是外面的学校友谊赛(因为一个地区大家的思路基本上一样的,和外面比赛有利于发现新的问题和战术,尤其是足球比赛)增加比赛经验,平时一定要现在学校自己内部多练习,才能在大赛的时候有遇到问题随机应变.根据培训学习与其他省市学校的交流结合我校开展机器人活动的情况对我校将来机器人活动的开展和一下几点设想和计划: 首先完善机器人活动设备: 争取申请一个机器人活动室,场地一定要挂上窗帘(折光窗帘),修复机器人比赛场地.没有一个符合比赛要求场地和环境不可能指望在比赛中能够取得好的成绩,以往比赛前临时几个星期要学生回来训练平时一切老师搞定是不可能长期做下去的,比赛靠的是学生老师都不能进入场地观看,所以一定要加大学生训练的力度,争取更多机会让学生自己动手.最基本场地要求:所有窗帘要有很好的遮光,场地要平整,有专门的改装平台和工具(以前是临时的废弃课桌)机器人保管柜,2台专用的比赛用笔记本(要有com口,配置不用很高,平时训练可以只要一台就可以了,现有的联想机都可以),模拟训练的时候可以在计算机房上课和培训,但是还是要加大实地场地的训练力度.完善学生辅导机制固定时间和地点辅导,每个星期都应该2次以上的辅导时间.最好能够开展机器人实验教学,辅导最好要有专门的辅导教材.完善比赛每年全国,全省,市都有那么几次比赛,争取每次都能够参加,就算不能参加也要派人去学习,只要走出去了才能有更多的思路,有条件可以开展校际间的比赛,尤其是和实验中学,高中等的比赛每次都没有新的收获,及了解了别人的情况又丰富了学生大赛经验,很有必要进行.现在已经有说法教育部准备把机器人活动课作为一个提高素质教育的选修课在全国范围内开展,机器人活动也将在全国广泛的开展起来.我们已经走在大多数学校的前面,更应该重视,它不仅仅是为了参加比赛更应该是培养素质教育提高学生爱科学探究学问的途径.时间过的真快，转眼就又到年底了，经过了一学期机器人活动小组的教学，感觉大家的收获还是很大的。
这学期的机器人活动兴趣班主要是由高
二、高三年级的学生所组成的。对于高一的学生来讲，学习操作机器人还是有些困难，难能可贵的是，这帮孩子很听话，很好学，很乐学，进步令人欣慰。 要想操控好机器人必须具备三个条件，一是要有好的遥控操作基础，能够熟练地操控遥控器；二是要对机器人的结构比较熟悉和了解；三是还要有理解程序能力与善于动手维修的能力。本来以为高一年级的学生在这些方面都比较陌生，可是令我意外的是，每当讲解过后，他们也能知晓一二，并且兴趣很浓厚。于是，在接下来的培训活动中间，着意对其多倾斜了点，希望他们早日成长。
这次与孩子们一起开展机器人兴趣活动，没有像以前那样先教孩子们一个个熟悉机器人软件的使用，也没有谈太多的理论知识。因为总结以前的经验，我发现这些对于高中阶段的孩子们都不太适合，在他们这个好奇心强、持续性短的年龄阶段，他们习惯的就是见识真实的、能看的见、摸得着的机器人，并且有机会能很快自己动手做出来，亲自操控它。根据孩子们的这种年龄和知识特点，我选择了这样的教学方法，那就是不直接讲解程序的设计与程序的意图，而是在一次次简单的机器人操作中让孩子们来感知程序的存在和重要性，并想知道程序到底是怎么样来帮助人实现自己的意图，让机器人按照自己的意图行动和完成任务的。用任务驱动式的教学方法来引导孩子们参与机器人活动，激发兴趣，保持兴趣。
经过这学期的学习活动，孩子们从刚开始时自己头脑中想象的、不具体的机器人开始，到现在都已经掌握了操控机器人的方法与知识。如对机器人结构的了解，对遥控器与机器人运动方式的掌握，对竞赛规则的学习，对竞赛实战的模拟。还有个别孩子表现很是突出，在数百人的观摩现场都能游刃有余的操控机器人进行比赛，真是很棒的。 当然，活动小组也有些准备不充分、考虑欠周到的地方，比如，时间方面，刚开始时，时间定在周
一、周
二、周
三、周四的七八节，但是由于后来要参与学校会议集体备课等相关教学活动，又不得不改在了周二和周三，看到现在孩子们的表现，又自责刚开始时对高一的孩子们估计过低，不过，两位高年级的老队员表现很不错，为活动小组的开展做了不少的贡献，看着孩子们一天天的成长起来，为这些聪明的孩子感到骄傲的同时，也感觉到自己肩膀上的担子的分量日益加重，在接下来的一学期里我将继续努力准备与组织好孩子们参与和学习机器人的活动，同时也要积极更新自己的知识与技能，与孩子们一起成长。
