示教機器人在信息技術課堂的應用

摘 要：近幾年，基礎教育信息化飛速發展，有關機器人的教育教學也越來越受到人們的重視。機器人教育是信息技術教育發展的前沿領域，它具有創新實踐性和高度的綜合性。機器人教育教學能有效地激發學生的好奇心和學習興趣，引導學生積極探索未知領域，提高學生的邏輯思維能力，分析問題、解決問題的能力、創新能力和團隊協作能力。

關鍵詞：示教機器人；信息技術；課堂教學；創新

隨著機器人技術的飛速發展，教育理念不斷地更新，人們也越來越認識到培養機器人設計和操作人才的重要性。示教機器人是一種適合學生的實驗平臺，融合了多種高科技技術，可以完成電子、機械設計、傳感器、人工智能、計算機等多種課程的實訓實驗，不僅有利于機器人相關知識的學習和運用，而且能更好地提高學生的綜合素質和能力。因此，為了滿足中小學學生素質教育的需求，達到人才素質整體提高的目的，需要一種適合中小學學生學習和使用的高性價比的智能教學機器人平臺，學生可以根據自己的思想設計、拼裝、編程和調試機器人，這是一個復雜的過程。在這個過程中，需要學生之間的合作、溝通和交流，以培養學生的獨立思考能力、創新實踐能力、團結協作能力等為主要目標。

一、示教機器人國內外研究現狀

1.國外研究現狀。國外大部分的教學機器人采用的是教學和工業兩用的方式，以實用和教育教學為主要目的。德國生產的直角坐標機工業/教學機器人和日本安川公司生產的 MOTOMAN-UPJ工業/教學機器人不僅被廣泛用于工業，而且也適用于教學和培訓，但是不具備一定的開放性。在歐洲，丹麥樂高公司率先開發了智力風暴系列的教學機器人。目前國外具有代表性的教學機器人平臺是樂高推出的“課堂機器人”，它是由美國麻省理工大學、美國TUFTS大學、樂高公司和美國國家儀器公司共同開發研究的。它將機器人的搭建和計算機編程方式有效地結合在一起，使得用戶能夠按照自己的思想設計和搭建機器人，以培養動手能力和創新能力為主。

2.國內研究現狀。近幾年來，國內也相繼開發了不同功能和不同結構的教學機器人，廣茂達機器人采用JC語言編程方式，提供了很多底層庫函數，編程也較容易。北京通用依耐特機器人使用的是BASIC語言編程，但可供使用的庫函數很少，編程相對較煩瑣。在眾多科研院所中，哈爾濱工業大學機器人研究所研制的機器人產品種類較多。在眾多企業中，首鋼莫托曼機器人有限公司開發的機器人RTLab具有一定的開放性和高度的可靠性，適用于教學科研領域。

二、示教機器人在信息技術教學中的優勢

1.教育部相關課標的要求，是課題研究實施的基礎。機器人教育是適應信息時代發展的教育。在國家教育部相關課標的要求中已經明確指出信息技術教育中的部分內容及目標，要求學會設計和制作機器人，以機器人為載體，體驗并初步學會通過程序設計解決問題。

2.機器人教育是促進信息技術教育的重要載體。隨著機器人技術的飛速發展，機器人技術的研究和應用逐漸由工業生產領域向人類生活領域擴展，而且已經進入到教育等領域。機器人教育是促進信息技術教育的重要載體。目前，信息技術學科的教學內容存在“重軟輕硬”的傾向，特別是傳感器、控制器等部分缺乏相應的教學平臺，而機器人技術具有高度的綜合性，可以使學生了解到諸多領域的先進技術。

3.建構主義學習理論有利于提升學生的綜合能力。在機器人教學中，要啟發學生自主建構知識，進行發現學習，強調學生的探索過程。要強調學生的積極參與，讓學生親歷觀察、設計、制作、試驗等過程，讓學生了解和掌握機器人的基本知識和技能，培養學生的創新能力和動手實踐能力，從而全面提高學生的綜合能力。

三、示教機器人在初高中信息技術課堂中的應用

為了激發學生學習算法的興趣，讓學生更直觀感受到算法的魅力，教師將已經搭建好的機器人引進學生課堂，由于中學生知識的有限性，還不能設計出一個完整的機器人，所以學生只需編制算法、運行程序，讓機器人動起來。

學生以小組的形式，4到6人為一組，每組學生借助Northstar圖形化的軟件平臺，自己設計算法、編制程序，賦予機器人生命，最后運行程序，讓機器人動起來。每組最后進行成果展示，教師最后給予評價，組與組之間進行互相評價，在這個過程中，教師給予適當的指導。

機器人的智能性和神秘感不僅能引起學生極大的興趣，激發學生探索奧秘的熱情，而且機器人教育中所特別強調的“做中學”的教學理念，在學習過程中強調動腦與動手的結合，從而有利于改變傳統的教學方式，為學生的學習打下了良好的基礎。同時，能引導學生學會觀察、學會表達、學會思考、學會創新，適應新課程改革的需要，符合新課程標準素質教育的要求。

機器人教育為素質教育提供了廣闊的空間，可以培養學生的信息素養、技術素養、動手能力、創新能力和團隊精神，為培養高素質和創造性人才提供了良好的平臺。同時，機器人教育必將給基礎教育帶來新的動力和契機。

參考文獻：

[1]楊德智.教育機器人[J].科學雜志，2006（7）：31-32.

[2]閆志超.開放式教學機器人系統控制研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2007.