刊名: 课程·教材·教法
Curriculum, Teaching Material and Method
主办: 人民教育出版社 课程教材研究所
周期: 月刊
出版地:北京
语种: 中文
开本: 大16K
ISSN: 1000-0186
CN: 11-1278/G4
历史沿革:
1981年创刊期刊荣誉:
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊
中国期刊网来源刊
2011年度核心期刊,国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊,中国期刊网来源刊,百种重点期刊,社科双百期刊,首届全国优秀社科期刊。
机器人课堂对小学生科创素养的启发作用
【作者】 徐世泽
【机构】 四川省眉山市东坡区盘鳌乡晋凤中心小学
【正文】 智能机器人技术是一门跨学科的综合性的科学技术。它涉及自动控制、计算机和网络技术、传感器、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。智能机器人引入到中小学教学活动中,有利于培养青少年从小对机器人产生积极兴趣并激发创新思维和创造意识,从而积极实践。
针对小学生机器人课程中的能力启发,怎样去设置任务,怎样去开发课程,让孩子有一个系列的学习机会,而不是半途而废,笔者浅谈以下几点机器人课程中教学任务设置与学生能力培养的几个有机结合点。
1、动手能力培养
在小学低年级中:学生要学习器材的搭配使用。认识器材、熟悉器材是每个机器人活动最开始需要准备的,只有烂熟于心,孩子们才能在后期的创新制作中非常熟练的知道该用什么样的器材来搭配和完成。教学中可以加入生活中常用的热熔胶枪、线钜、改刀、手摇钻等工具的使用方法,器材上可以选择对冰棒棍进行操作,然后结合马达控制制作完成机器人。让学生首先熟练对冰棒棍的处理,利用线钜、直尺、热熔胶枪、手摇钻等进行加工。然后设置任务“蚂蚁雄兵”、“万兽之王”等,让学生将工具的使用加入到机器人的制作中。这样就实现了机器人课程与数学课程的结合,是知识的迁移与巩固,对学生操作能力要求提高。
在完成工具的认识之后,我们通过设计多个生活中常见的物体进行模拟改进,用机器人器材将其实现出来,在此过程中,加入对基础科学知识的讲授。如:“来一场古代的战争”让孩子们回到远古冷兵器时代,利用投石器开战。投石器的原理,涉及杠杆和弹力,教师讲授基本原理,孩子们通过结构制作,探究射程远近、力量大小与杠杆长短、弹力大小之间的关系,然后再设计出自己满意的投石器武器;孩子们可以将知识连贯,也可以有更多创新的空间。
2、知识迁移与应用能力培养
在高年级课程中,我们将竞赛项目与基础教学相结合,这就要求学生对机器人结构的设计更稳定,动手能力要求更强。例如,我们讲解接力赛机器人时,怎样让我们的机器人在行走的过程中能更稳更快,这不仅要求机器人的传感器能够准确的反应出场地的各类值,还需要让我们的机器人前臂传感器更靠近两边的黑线;在机器人足球赛中,我们常常发现自己的机器人高速运行时,突然发生侧翻。这是因为我们的结构重心过高,学生应该将重心降得越低越好!机器人的制作,是一个纷繁复杂的过程,尤其在常规赛中,几乎没有哪个生产厂家会正对常规赛进行策略研究或者结构指导的,这就要求我们的学生能够利用生活中的器材进行创作。
3、创新思维培养
在低年级结构机器人制作中,我们首先完成机器人的基础制作,如“萤火虫一闪一闪像灯笼”,然后要求学生争对本小组特点,利用彩纸、剪刀、彩色笔等进行“包装”创作,这是一个开放性的任务,学生可以根据自己的喜好进行。比如说,我们在讲小的时候,有的同学制作制作出来了凤凰,有的制作出了小兔,还有的做成龙的造型,可谓尽显学生创意思想。
在小学高年级中,由于学生已经有了几年的机器人学习基础,因此高年级整个学年段定义的教学内容主要围绕”我的智能生活”来进行。学生通过对未来生活进行畅想,在电脑中绘制未来家园模型,开拓思维,去想象未来家园中的智能化设施,从而进行创作实现。
4、团队协作能力培养
在机器人课堂中,我们不是一个个体,一般都是两个人一组,设置更多,选出小组长,全权负责本组任务完成过程中各成员工作的安排。小组成员之间必须通力合作完成。我们在课堂教学中建立机器人学习卡,要求每节课根据实际情况进行填写,其中就涉及到本小组各成员的工作细节、本次教学任务完成情况及本小组对制作作品的创新点等。同时,我们还在教学任务中安排小组竞赛环节,对取得优异成绩的小组进行奖励,激发学生之间的团结精神。在惩罚上,一个小组的成员犯错,将会使得整个小组接受惩罚,因此,成员之间更加注重自身素质对小组成绩的影响,逐渐养成了团结合作的学习态度。
在课程中,我们也加入了灵活多样的展示才能活动。每次的课程,我们都要留下10-15分钟的时间,一是让老师检查每个小组的作品,二是让每个小组孩子展示自己的作品的独到之处,创新之处,让孩子学会去表现,去表达。有的孩子就是“戏精”,在制作中不能展示长处,在程序中也不行,但是在展示中却可以把自己小组的作品展示的头头是道,非常适合演讲,并且也有的孩子在这个过程中发现了自己的长处与特点。这对学生的组织能力和表达能力都是一个极大的锻炼,学生在这个平台中也得到了成长。
5、学习能力的培养
在机器人课程的学习中,我们需要编写程序,以及不同学年段使用不同软件进行机器人操作。虽然各个厂家之间生产的机器人产品都有自己的特点,有自己独立的软件,但是在使用过程中,大体使用方法都很类似,因此,我们在教学中注重学生知识的迁移能力培养。例如,在讲解中鸣机器人中的马达模块,我们花了大量时间强调马达模块的属性设置。Which表示我们要将马达硬件与主控器相连接,需要我们选择针位进行定义;state表示状态,各个传感器的状态值不一样,表达的含义也是不一样的。学生可以通过属性框下方的提示栏进行选择设置;speed表示速度,是专属于马达模块的。那么学生在了解了几个单词的含义以及属性框提示栏的使用方法后,在学习其他传感器例如伺服马达、风扇模块、红外传感器等,都基本能按照任务要求进行属性设置。
6、学生应赛能力的培养
学生对机器人课程的学习,最好的检验结果就是参加各级各类竞赛。2017年12月,我校学生首次出征眉山市青少年机器人竞赛活动,并斩获三个一等奖,5个二等奖,1个三等奖的好成绩,在2018年5月中,我校学生参加四川省机器人竞赛活动,获得二等奖的好成绩。在学校中,他可能是一个不爱说话的小男孩,课堂上也不能 积极回答问题,但是在赛场上,他却能和同伴一起,应对赛场中出现的各种状况。很多老师家长认为,“玩物丧志”是应用在机器人上的,然后他却没有看到孩子在机器人课程和机器人竞赛上的自信与开心。
现在的小学生,许多都存在这在象牙塔中长大的心理素质,学生的心理承受能力较差,考试不好要哭,不能承受不好的事物。而参与竞赛也可以让孩子的心理承受力得到锻炼。在经历竞赛的洗礼之后,他能更坦然面对自己的付出与收获,自己的失败与成功,在对学生的综合素质也是一个提高。
不断培养小学生的科技创新能力,提高小学生综合素质,为将来成就科创人才,打下科创培养基础,是我们基础教育应该贡献的一份力量。相信在以后的科创教育路上,我们可以在总结自己经验教训的基础上,将机器人教育开展的越来越好,青少年学生在学习过程中,各项能力都能得到提高!
针对小学生机器人课程中的能力启发,怎样去设置任务,怎样去开发课程,让孩子有一个系列的学习机会,而不是半途而废,笔者浅谈以下几点机器人课程中教学任务设置与学生能力培养的几个有机结合点。
1、动手能力培养
在小学低年级中:学生要学习器材的搭配使用。认识器材、熟悉器材是每个机器人活动最开始需要准备的,只有烂熟于心,孩子们才能在后期的创新制作中非常熟练的知道该用什么样的器材来搭配和完成。教学中可以加入生活中常用的热熔胶枪、线钜、改刀、手摇钻等工具的使用方法,器材上可以选择对冰棒棍进行操作,然后结合马达控制制作完成机器人。让学生首先熟练对冰棒棍的处理,利用线钜、直尺、热熔胶枪、手摇钻等进行加工。然后设置任务“蚂蚁雄兵”、“万兽之王”等,让学生将工具的使用加入到机器人的制作中。这样就实现了机器人课程与数学课程的结合,是知识的迁移与巩固,对学生操作能力要求提高。
在完成工具的认识之后,我们通过设计多个生活中常见的物体进行模拟改进,用机器人器材将其实现出来,在此过程中,加入对基础科学知识的讲授。如:“来一场古代的战争”让孩子们回到远古冷兵器时代,利用投石器开战。投石器的原理,涉及杠杆和弹力,教师讲授基本原理,孩子们通过结构制作,探究射程远近、力量大小与杠杆长短、弹力大小之间的关系,然后再设计出自己满意的投石器武器;孩子们可以将知识连贯,也可以有更多创新的空间。
2、知识迁移与应用能力培养
在高年级课程中,我们将竞赛项目与基础教学相结合,这就要求学生对机器人结构的设计更稳定,动手能力要求更强。例如,我们讲解接力赛机器人时,怎样让我们的机器人在行走的过程中能更稳更快,这不仅要求机器人的传感器能够准确的反应出场地的各类值,还需要让我们的机器人前臂传感器更靠近两边的黑线;在机器人足球赛中,我们常常发现自己的机器人高速运行时,突然发生侧翻。这是因为我们的结构重心过高,学生应该将重心降得越低越好!机器人的制作,是一个纷繁复杂的过程,尤其在常规赛中,几乎没有哪个生产厂家会正对常规赛进行策略研究或者结构指导的,这就要求我们的学生能够利用生活中的器材进行创作。
3、创新思维培养
在低年级结构机器人制作中,我们首先完成机器人的基础制作,如“萤火虫一闪一闪像灯笼”,然后要求学生争对本小组特点,利用彩纸、剪刀、彩色笔等进行“包装”创作,这是一个开放性的任务,学生可以根据自己的喜好进行。比如说,我们在讲小的时候,有的同学制作制作出来了凤凰,有的制作出了小兔,还有的做成龙的造型,可谓尽显学生创意思想。
在小学高年级中,由于学生已经有了几年的机器人学习基础,因此高年级整个学年段定义的教学内容主要围绕”我的智能生活”来进行。学生通过对未来生活进行畅想,在电脑中绘制未来家园模型,开拓思维,去想象未来家园中的智能化设施,从而进行创作实现。
4、团队协作能力培养
在机器人课堂中,我们不是一个个体,一般都是两个人一组,设置更多,选出小组长,全权负责本组任务完成过程中各成员工作的安排。小组成员之间必须通力合作完成。我们在课堂教学中建立机器人学习卡,要求每节课根据实际情况进行填写,其中就涉及到本小组各成员的工作细节、本次教学任务完成情况及本小组对制作作品的创新点等。同时,我们还在教学任务中安排小组竞赛环节,对取得优异成绩的小组进行奖励,激发学生之间的团结精神。在惩罚上,一个小组的成员犯错,将会使得整个小组接受惩罚,因此,成员之间更加注重自身素质对小组成绩的影响,逐渐养成了团结合作的学习态度。
在课程中,我们也加入了灵活多样的展示才能活动。每次的课程,我们都要留下10-15分钟的时间,一是让老师检查每个小组的作品,二是让每个小组孩子展示自己的作品的独到之处,创新之处,让孩子学会去表现,去表达。有的孩子就是“戏精”,在制作中不能展示长处,在程序中也不行,但是在展示中却可以把自己小组的作品展示的头头是道,非常适合演讲,并且也有的孩子在这个过程中发现了自己的长处与特点。这对学生的组织能力和表达能力都是一个极大的锻炼,学生在这个平台中也得到了成长。
5、学习能力的培养
在机器人课程的学习中,我们需要编写程序,以及不同学年段使用不同软件进行机器人操作。虽然各个厂家之间生产的机器人产品都有自己的特点,有自己独立的软件,但是在使用过程中,大体使用方法都很类似,因此,我们在教学中注重学生知识的迁移能力培养。例如,在讲解中鸣机器人中的马达模块,我们花了大量时间强调马达模块的属性设置。Which表示我们要将马达硬件与主控器相连接,需要我们选择针位进行定义;state表示状态,各个传感器的状态值不一样,表达的含义也是不一样的。学生可以通过属性框下方的提示栏进行选择设置;speed表示速度,是专属于马达模块的。那么学生在了解了几个单词的含义以及属性框提示栏的使用方法后,在学习其他传感器例如伺服马达、风扇模块、红外传感器等,都基本能按照任务要求进行属性设置。
6、学生应赛能力的培养
学生对机器人课程的学习,最好的检验结果就是参加各级各类竞赛。2017年12月,我校学生首次出征眉山市青少年机器人竞赛活动,并斩获三个一等奖,5个二等奖,1个三等奖的好成绩,在2018年5月中,我校学生参加四川省机器人竞赛活动,获得二等奖的好成绩。在学校中,他可能是一个不爱说话的小男孩,课堂上也不能 积极回答问题,但是在赛场上,他却能和同伴一起,应对赛场中出现的各种状况。很多老师家长认为,“玩物丧志”是应用在机器人上的,然后他却没有看到孩子在机器人课程和机器人竞赛上的自信与开心。
现在的小学生,许多都存在这在象牙塔中长大的心理素质,学生的心理承受能力较差,考试不好要哭,不能承受不好的事物。而参与竞赛也可以让孩子的心理承受力得到锻炼。在经历竞赛的洗礼之后,他能更坦然面对自己的付出与收获,自己的失败与成功,在对学生的综合素质也是一个提高。
不断培养小学生的科技创新能力,提高小学生综合素质,为将来成就科创人才,打下科创培养基础,是我们基础教育应该贡献的一份力量。相信在以后的科创教育路上,我们可以在总结自己经验教训的基础上,将机器人教育开展的越来越好,青少年学生在学习过程中,各项能力都能得到提高!


