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机器人教育对学生综合能力有哪些培养

   日期:2013-05-20    


 

电脑机器人活动是20世纪初国际发达国家风靡的一项青少年科技活动,是在青少年电子、信息技术不断普及应用的基础上,逐步兴起的一项青少年科普教育活动。中国青少年电脑机器人活动是以弘扬科学技术,突显创造与创新,强化团队贡献,培养科学素质,关联当今世界面临的问题与机遇为宗旨。组织青少年在参加电脑机器人的活动中,将现实世界的事物与“动手做”活动相结合,放手让青少年通过活动,去发现解决问题的方法,并获得那些当今科学家和工程师们所面对的机会,培养青少年的科技创新精神和动手实践能力,让他们能够更好地适应21世纪的科学技术发展的趋势;鼓励更多的青少年电脑机器人爱好者在信息、自动控制等高新科技领域,激发他们对科学的兴趣,提高他们的科学素质,培养其信息素养。

一、 树立正确的机器人教育理念

21世纪需要的是有创新意识、具有创新精神和创新能力的人才,然而创新意识和创新能力并不是先天就有的,它需要通过后天的有目的培养才能获得。为了培养具有创新意识的21世纪型人才,我区从04年以来大力开展中鸣教育机器人活动,利用“中鸣教育机器人”这一新的教学载体,在实施机器人教育、进行创新教育方面进行了一定的实践和尝试。在进行机器人教育教学和活动的过程中,我们注重开发学生的创造能力,培养学生的创造性思维,鼓励和启发学生主动思考,善于思考,学会独立思考,突出创新意识的培养,强调创新能力的提高。

当今社会对人才的要求已不仅仅局限于对知识的复制,而是新颖的构想、创造力和新的思维方式。智力也不再是拥有知识的多少的问题,而是关系到你在面对困难时知道如何去应对的问题。引导学生突破传统思维,倡导并鼓励学生敢于质疑、敢于实践、敢于创新、敢于超越。

二、 正确引导学生所提问题

爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决问题更重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学商或实验上的技能而已,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度去看待旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志科学的真正进步”。从爱因斯坦的话中,我们应该正确看待学生在学习机器人的过程中所提出的问题。其实“提出问题”本来就是机器人教育活动的前提,也是其关键所在。

一个学生他喜欢提问、关于体委且乐于追根问底,那是因为他有很旺盛的好奇心和求知欲。我们应站在他们的角度,理解问题的提出,从而挖掘问题的“闪光点”。不能用粗暴的态度否定孩子们提出的问题,应该循循诱导、用发展的眼光、激励性较强的言语鼓励、看待问题的提出。要允许、鼓励“耍小聪明”的学生、“半桶水” 的学生、使用“雕虫小技”的学生、敢于“吃螃蟹”的学生提出的问题,保护学生强烈的求知欲望和创造欲望。

三、 设置合理的情景,培养学生兴趣

培养兴趣这一环节是学生自己主动建构知识的前提,是开启学生心智、培养创新精神的重要途径之一。

当一个人对事物产生兴趣时,他们的积极性会得到巨大的发挥,他们总是积极地、主动地、心情愉快地去观察、接触、探索。我们要敏锐地抓住学生对机器人所产生的兴趣,鼓励他们积极投入机器人活动中去。要帮助学生去解决问题,使学生的兴趣更加浓厚,让他们得到获得新知识和成功的体验而带来的满足。

为实现这一目标,作为教师应适当地设置合理的情景和任务,给学生提供一个想象的空间,使其对原本枯燥乏味的理论知识产生浓厚兴趣,使之融入到想象的海洋中探寻各种有利于问题解决的思路和方法,能大胆、无所顾虑地表达自己的想法,能鼓足勇气和信心提出质疑。

例如,06年的西部科技机器人夏令营中,通过一套系统化的教学方案对刚接触机器人活动的学生进行一周的封闭式训练。但要用抽象的概念、单调的理论知识来让学生们做任务实在一定的难度。我作为培训教师首先将要学习的所有知识点细化,按相近知识点分类做成任务,然后再用一根主线将所有的任务串联起来。而这条主线正是吸引学生的关键,用探险寻宝作为主题是用来满足爱玩游戏的学生再好不过的题材了。整个夏令营全都沉浸在所营造出的探险寻宝的氛围之中。

四、 在动手动脑中,培养创新

“实践是检验真理的唯一标准”,这句话同样适用于机器人的教学上。我们时常有这种感受,就是你用计算机所编出的程序,在理论上是正确的,也是能够通过编译的,但当传输到机器人身上想让它按照你的思路做出各种动作,至于是否能一次性成功那就是个未知数了。只有通过不断调试,观察机器人所作的反应修改程序,才能达到最终目的。

在学生接触一个新的项目的时候,应当用已有的方案作为引导对学生进行教学。当学生完全熟练掌握后,则可以让学生对已有方案中不足之处自行修改,修改之后再来看成效,如有不足则要进行思考,之后再进行调整。通过实践,学生的认识从接受、研发到理性产生飞跃,把课本中学到的知识和自己领悟到的知识紧密结合。每个项目都是要经过“实践——认识提高——再实践——再认识提高”的一个过程。在这个过程中,学生会在一次次的失败中吸取教训、克服困难、积累经验、提高认识。

以07年科协比赛高中组常规赛为例,针对登月采矿这个项目我区采用了中鸣套装,首先是让学生熟悉掌握公司提供的方案,按照方案一步一步来完成任务。但是在完成任务的同时,学生就发现一些地方不尽如人意,采矿机器人的机械手臂夹起矿石模型后,在转弯处矿石很容易掉落;当登月机器人到达月球基地后采矿机器人与登月机器人由于红外线传输时常被干扰,所以效果不佳。通过学生一系列问题的思考,将采矿机器人的机械手臂进行了改进加工,用一个伺服电机来控制手臂的升降,再用两个伺服电机作机械手来夹住矿石,这样一来就相当牢靠了;解决登月机器人与采矿机器人之间通信的问题,是用无线模块取代了红外模块,将外界干扰的几率降到了零。最后,通过学生的改造达到了预期的目标。

五、 指导学生用清醒的头脑及时总结

在每个机器人项目教学基本告一段落时,及时总结经验教训十分必要。这是培养学生的创新能力的重要环节。 总结时要引导学生清醒地认识到自己在制作或编程过程中的发现、存在的问题,引导大家进行质疑、思考、讨论、提炼新的问题,然后再质疑......力求完善。及时总结经验教训,有利于开发学生的个性潜力,有利于学生知识拓展迁移,培养学生创新思维。这个过程在潜移默化中培养了学生的综合能力,虽然短期内效果不突出,容易被人忽略,但还是应该引起教育工作者的重视。

科教兴国,是个大的方针,为了实现这一目标,教育部、中国科协、及各省市有关部门举办了科技创新大赛和机器人大赛等活动,这些活动给青少年提供了一个广阔的空间来施展才华,更重要的是,这些活动内容培养了学生的综合能力,教会了学生创新的方法,让学生在实践中懂得创新、学会创新,让学生在主动探索中感受机器人教育带来的无穷乐趣。

 
  
  
  
  
 
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