機器人的發明、研究及應用實踐是以科學研究和社會生產為需求的,進入教育行業是其領域的擴大與發展。由于機器人涉及知識的廣泛性和技術的綜合性,使得它對教育而言具有更多的價值。
6歲到12歲是培養兒童抽象邏輯思維能力的關鍵時期。機器人工作依靠的是邏輯編程語言,所以機器人課程能很好地培養孩子的邏輯思維。
編程是以機器人為平臺的學習內容之一,在編程過程中,學生要了解機器人的功能、結構和工作原理及各種傳感器,用程序控制傳感器,使機器人感知外界的環境信息,并對感知的信息做出決策和響應,以使機器人完成規定的任務。
孩子們可在機器人搭建和程序設計中體會到科學探索的樂趣,在動手過程中提升分析、解決問題的能力。
根據各年齡段孩子成長發展的特點,我在機器人教學實踐中通過分層次、分模塊、分階段,以不同的教學目標、教學方法和教學內容,培養孩子的各項素質和能力。
一、科技興趣階段
本階段一般起始于3歲,適合3歲~5歲的兒童。課程主要通過搭建家居、社區、城市交通以及動物等主題模型,讓孩子在搭建過程中初步了解運動方式,學會基本的生活常識,養成良好的行為習慣,并通過搭建模型增強對世界的好奇心,培養動手能力和想象能力。
二、科技啟蒙階段
針對4歲~6歲兒童,以建筑和交通工具為主題,通過搭建各種不同的主題模型,讓孩子學會如何構建、認知外部事物。在“做”中學會觀察,了解建筑的種類、基本結構,初步了解交通工具的運動方式和工作原理。通過介紹、描述自己搭建的作品,提高語言組織和表達能力。
三、機器人入門階段
針對6歲~8歲兒童,以建筑與初級的機械模型為主題。通過搭建不同的建筑物,讓孩子了解建筑的結構特征,如從簡單的平面結構到復雜的空間結構,以及各個國家不同建筑的風格、人文知識等。
孩子們通過制作相關的機械模型,了解杠桿、滑輪、齒輪、軸的用途,掌握初步的機械知識,同時利用簡單的物理知識發現、分析、解決現實中可能出現的問題,初步培養溝通、協作能力。
四、機器人基礎階段
針對7歲~9歲兒童,基于力學、機械、電磁等知識,通過系列模型制作、原理講解、現象演示、生活舉例、拓展探究等,充分了解和掌握與機器人有關的基礎知識。
這些知識與現行教育體系中的物理、科學、自然、數學邏輯等知識高度融合,學生可直接、形象、深刻地理解和掌握這些知識,初步培養自身的思維方式、學習習慣、分析問題、解決問題的能力,激發探索和創新的潛能。
五、機器人進階階段
針對10歲~12歲兒童,本階段將為孩子們打開一扇通往人工智能的大門。孩子們不但要組裝機器人,還要編寫運行程序,讓機器人具有思想,能夠按照編寫的程序運動或工作。另外,還要給機器人添加各種傳感器,編寫傳感器控制程序,讓機器人和周圍的環境相互“溝通”。為了控制機器人的動作,還需學習控制機器人的舵機。
六、機器人提高階段
本階段以通過參加機器人競賽提高能力和水平為主,適合在機器人學習中表現出濃厚興趣和機器人技術特長的孩子。
機器人競賽是多種機器人技術的綜合競爭,涉及機器人機械、電子、傳感器、軟件控制等技術,所以本階段將是前期學習的深化和升華。課程緊扣機器人大賽項目,在廣度和深度上學習多種傳感器的控制、機器人混合編程以及人形機器人的控制技術。
本階段的最終目的是讓孩子通過參加國內和國際的機器人競賽,充分展示自身分析問題、解決問題的能力,以及探索創新、團隊協作能力等。
作為增強學生的動手能力,促進學生思維發展,提升創新能力訓練的有效工具,機器人在教育界逐漸得到認同。機器人教育已經成為呼聲很高的創新教育平臺,并且正在大踏步地走向基礎教育。
為使肩負未來社會重任的學生們能夠成長為具有創新能力的人才,我將在機器人教育中繼續探索。endprint