原创《机器人教育分步走》
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文 山东省日照港中学 李 栋
机器人的发明、研究及应用实践是以科学研究和社会生产为需求的,进入教育行业是其领域的扩大与发展.由于机器人涉及知识的广泛性和技术的综合性,使得它对教育而言具有更多的价值.
6岁到12岁是培养儿童抽象逻辑思维能力的关键时期.机器人工作依靠的是逻辑编程语言,所以机器人课程能很好地培养孩子的逻辑思维.
编程是以机器人为平台的学习内容之一,在编程过程中,学生要了解机器人的功能、结构和工作原理及各种传感器,用程序控制传感器,使机器人感知外界的环境信息,并对感知的信息做出决策和响应,以使机器人完成规定的任务.
孩子们可在机器人搭建和程序设计中体会到科学探索的乐趣,在动手过程中提升分析、解决问题的能力.
根据各年龄段孩子成长发展的特点,我在机器人教学实践中通过分层次、分模块、分阶段,以不同的教学目标、教学方法和教学内容,培养孩子的各项素质和能力.
一、科技兴趣阶段
本阶段一般起始于3岁,适合3岁~5岁的儿童.课程主要通过搭建家居、社区、城市交通以及动物等主题模型,让孩子在搭建过程中初步了解运动方式,学会基本的生活常识,养成良好的行为习惯,并通过搭建模型增强对世界的好奇心,培养动手能力和想象能力.
二、科技启蒙阶段
针对4岁~6岁儿童,以建筑和交通工具为主题,通过搭建各种不同的主题模型,让孩子学会如何构建、认知外部事物.在“做”中学会观察,了解建筑的种类、基本结构,初步了解交通工具的运动方式和工作原理.通过介绍、描述自己搭建的作品,提高语言组织和表达能力.
三、机器人入门阶段
针对6岁~8岁儿童,以建筑与初级的机械模型为主题.通过搭建不同的建筑物,让孩子了解建筑的结构特征,如从简单的平面结构到复杂的空间结构,以及各个国家不同建筑的风格、人文知识等.
孩子们通过制作相关的机械模型,了解杠杆、滑轮、齿轮、轴的用途,掌握初步的机械知识,同时利用简单的物理知识发现、分析、解决现实中可能出现的问题,初步培养沟通、协作能力.
四、机器人基础阶段
针对7岁~9岁儿童,基于力学、机械、电磁等知识,通过系列模型制作、原理讲解、现象演示、生活举例、拓展探究等,充分了解和掌握与机器人有关的基础知识.
这些知识与现行教育体系中的物理、科学、自然、数学逻辑等知识高度融合,学生可直接、形象、深刻地理解和掌握这些知识,初步培养自身的思维方式、学习习惯、分析问题、解决问题的能力,激发探索和创新的潜能.
五、机器人进阶阶段
针对10岁~12岁儿童,本阶段将为孩子们打开一扇通往人工智能的大门.孩子们不但要组装机器人,还要编写运行程序,让机器人具有思想,能够按照编写的程序运动或工作.另外,还要给机器人添加各种传感器,编写传感器控制程序,让机器人和周围的环境相互“沟通”.为了控制机器人的动作,还需学习控制机器人的舵机.
六、机器人提高阶段
本阶段以通过参加机器人竞赛提高能力和水平为主,适合在机器人学习中表现出浓厚兴趣和机器人技术特长的孩子.
机器人竞赛是多种机器人技术的综合竞争,涉及机器人机械、电子、传感器、软件控制等技术,所以本阶段将是前期学习的深化和升华.课程紧扣机器人大赛项目,在广度和深度上学习多种传感器的控制、机器人混合编程以及人形机器人的控制技术.
本阶段的最终目的是让孩子通过参加国内和国际的机器人竞赛,充分展示自身分析问题、解决问题的能力,以及探索创新、团队协作能力等.
作为增强学生的动手能力,促进学生思维发展,提升创新能力训练的有效工具,机器人在教育界逐渐得到认同.机器人教育已经成为呼声很高的创新教育平台,并且正在大踏步地走向基础教育.
为使肩负未来社会重任的学生们能够成长为具有创新能力的人才,我将在机器人教育中继续探索.
机器人论文参考资料：
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