小学教育机器人研究

我国的机器人教育在全国中小学计算机教育研究中心及众3361303066多知名专家以及一些发达省市的大力推动下，有了很大的发展。（请参见一中的“专家论述”）教育机器人逐步成为中小学技术课程和综合实践课程的良好载体。新的高中课程标准在“信息技术”科目中也设立了“人工智能初步”选修模块，迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。我国两大主要研究部门：全国中小学计算机教育研究中心北京部、全国中小学计算机教育研究中心上海部。共举办了两界“全国中小学程序设学计与机器人教学研讨会”。2005年启动了“全国中小学机器人教学实验区、实验学校”项目，由苗逢春主任担任项目负责人主 。打造了机器人教育交流的全国性网络平台：机器人教育在线。从各地情况来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法，是由学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。只有极少数的地区和学校将机器人教学纳入了正规课堂教学。2000年，北京景山学校以科研课题的形式将机器人普及教育纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学机器人课程教学。2001年，上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开始以“校本课程”的形式进行机器人活动进课堂的探索和尝试。2005年，哈尔滨市正式将机器人引入课堂教学，在哈尔滨师范附小、60中、省实验中学等41所学校开设了“人工智能与机器人”课程，用必修课形式对中小学生进行机器人科学方面的教育。此外，香港在高中及高等教育新学制的改革中，也在高中“设计与应用科技”课程中增设了机器人制作的课程。2012年，河北省部分城市也将机器人教学课程纳入到信息技术课当中，全国各地机器人教育遍地开花，足以证明我国对机器人教育的重视，相信不久之后我国的信息技术知识方面会有一个大的提升。北京、上海、广东、山东、湖北、黑龙江、浙江、辽宁、河北、陕西、等省市已经开展了较大规模的机器人教学实验。这说明，我国青少年的机器人普及教育正在迎来一个快速发展的新时期。在国际上获过奖项的省市有：上海、山东、北京、广州、成都、大连、西安。 中国青少年机器人竞赛青少年机器人世界杯全国GBC挑战赛全国中小学电脑制作活动全国中小学信息技术创新与实践活动（NOC）中国城际家庭机器人挑战赛未来伙伴杯中国智能机器人大赛石家庄首届机器人大赛

在欧美、俄罗斯等国家和地区，青少年机器人教育普及程度很高，参与范围广泛，在许多发达国家的中小学教育中，都把机器人教育纳入了信息技术课程。我国机器人教育正在迎头赶上，一些地方已试行将机器人教育作为选修课进入课堂。机器人课程是一个让学生更加自信的课程。机器人的课堂是由无数个大小任务组成的课堂，每一位学生，无论他多么的不自信，也无论他的文化学习成绩多么的不好，在泊思地的机器人活动过程中都会因为能够完成与他相适应的任务而充满自信。此外，机器人课程是一个丰富学生知识、使学生适应时代要求的教育活动。机器人技术融合了电子、造型、传感器、机械、人工智能等当今多项领域的先进技术，它不仅体现了对未来科技发展的认识，也是培养新世纪人才的重要举措。机器人教育能够将孩子学习兴趣激发出来让孩子在玩闹中学到知识是机器人教育追求的目标，现在机器人教育游戏也是当前专家学者研究的一个热点。学习兴趣是任何一个学生成功的重要因素，而机器人教育正好能够将孩子的学习兴趣全部激发出来，以后孩子对于学习就不用你操心了。机器人教育能让孩子具有团队协作精神正常的机器人拼装都是以小组的形式展开的，学习的过程其实就是团队合作的过程，长时间这么学习是能够锻炼孩子的沟通能力的，具备了团队协作精神，在这方面的效果跟普通教学方式相比更加的有效。机器人教育锻炼孩子的独立处理问题的能力在机器人的学习过程中，会遇到很多的问题，这些问题都是需要他们自己去解决的，这样独立处理问题的能力就会得到锻炼，这样的能力等到以后走上社会都是有用的。

在国外，机器人教育一直是个热点：早在1994年麻省理工学院（MIT）就设立了 “设计和建造LEGO机器人”课程(Martin)，目的是提高工程设计专业学生的设计和创造能力，尝试机器人教育与理科实验的整合；麻省理工学院媒体实验室“终身幼儿园”项目小组开发了各种教学工具，通过与著名积木玩具商乐高公司的紧密合作，该项目组开发出可编程的乐高玩具，帮孩子们学会在数字时代怎样进行设计活动。同时，国外的一些智能机器人实验室也有相应的机器人教育研究的内容。日本,美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。自1992年开始,美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划,高中生可免费获得70公斤重的一套零件,自行组装成遥控机器人,然后可参加有关的比赛。日本发展机器人起步比号称“现代机器人故乡”的美国晚了十年,但是在机器人产业化发展道路上,已经走在了欧美国家的前面。这跟日本高度重视机器人教育和机器人文化的普及是分不开的。在日本,每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容,每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛,既有国际性高水平比赛,也有社区性中小学生参加的比赛。新加坡国立教育学院(NIE)和乐高教育部于2006年6月在新加坡举办了第一届亚太ROBOLAB国际教育研讨会，通过专题报告、论文交流和动手制作等方式，就机器人教育及其在科技、数学课程里的应用进行交流，以提高教师们开展机器人教育的科技水平与应用能力。

首先机器人的知识比人类涉及的范围广，他能很好的传授知识，系统而又细致，不会出现知识残缺等现象。其次，机器人是没有情感的，现实生活中，一个老师可能因为学生过于调皮而无法教他们，但是机器人不会，我们在设计编码时，可以让他们很有耐心的教下去。再者，机器人教育还没有广泛实施，学生对此抱有很大的兴趣，这就促进了他们对于教育的渴望。最后，机器人教育也节省了很大的财力物力人力，有利于社会经济的发展。

一、巧妙激疑问难，诱发创新欲望，培养创新思维《新课程标准》中指出：“动脑筋、有创意的生活是时代对儿童提出的要求，他旨在发展儿童的创造性和动手能力，让儿童能利用自己的聪明才智去探索和解决问题，增添生活的色彩和情趣，并在此过程中充分发展并提升自己的智慧，享受创造带来的欢乐。”因而在教学中，要切实保护学生的好奇心和创造火花，鼓励学生质疑问难，激发学生求知的强烈愿望，让学生在已有的知识基础上去创新去探索，给学生的想象机会，从而培养学生的创新能力。人的创新能力不仅要以其知识和智慧作基础，而且要与其积极的情绪，强烈的创新欲望相关。因此，教师必须为学生创造民主、宽松、自有的学习气氛，使学生敢于质疑，引导学生灵活地采用讨论、争论和辩论的方式，培养学生的创新思维。二、提倡标新立异，培养创新精神，促进创新思维。思想品德课的内容一般比较抽象，条条框框原则性强，如果老师只是照着书本讲，学生听起来显然索然无味的。针对这一实际问题，我在思想品德课教学中注意把课堂教学与课堂研究讨论相结合。这样，在抽象的内容，经过课堂讨论，学生也会“津津有味”。正如《新课程标准》中所指：“讨论是最常用的儿童学习、交流活动形式，可以是小组的，也可以是全班的；可以是随机的，也可以是专门安排的。讨论活动能使儿童有机会运用多种方法表达自己的感受、想法，展示自己的成果，分享交流，锻炼表达能力等。”培养学生的创新精神，首先要给学生创设一个民主和谐的学习环境。托兰斯认为：创新的核心目的就在于创造一种“易起反应的环境。”所以，我们要改变过去那种权威式的教学方式，不是让学生在教师、家长的压力下学习，而是自主的，主动的去学习。教师要爱学生，要承认学生的差别，允许他们在学习上有选择的机会，在教学中有思维的空间。例如在教学《讲究效率》一课时，可引导学生开展“怎样提高效率”的讨论，通过个人-小组-集体的反复讨论，总结出多种生活、学习中提高效率的方法，学生的思维十分活跃，学习的欲望格外高涨，深刻地领会到“讲究效率”的内涵，学生的主体作用发挥出来以后，其创造力是惊人的，他们有的提议成立“提高学习效率小组”，有的提议“让我们每一天都有新创造”的设想，有的提议开展讲究效率的竞赛活动。学生充分发挥主体作用，敢于大胆地说，使整个课堂成为学生交流、思想碰撞的活动场所。

目前教育机来器人的发展有点迅自猛，数不清的机器人培训机构开业，也有大量的机器人比赛举办。就连大疆，无人机做的好好的，早段时间也发布了自己的教育机器人 ，并随后发布了比赛的消息。越来越多的资本涌入机器人教育这行业，目前来说前景是很好的

1.机器人教育的教学目标尚欠科学。小学、初 中、高中机器人教学的分阶段目标内的划分不够明确与合容理，导致相关教材的区分度低、特色不强。 智涛机器人教育采用全系列乐高教育，根据3-16岁不同年龄段细分为6大课程体系，每个课程都有固定的主题。2.缺乏科学规划与教学设计。目前机器人教学的"教材"质量不高，大多属于"产品说明书"或"用户指南"式的，缺少课程与教学专家的参与和指导。 智涛机器人教育从教学一线挖掘重组了最优的师资团队，，全方位的培养孩子各项能力。3.教育机器人产品缺少规范。目前教育机器人的品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低。另一方面，适应于不同学段的性能价格比高的教育机器人产品却很少。 智涛机器人选用全系列乐高教具，保证了课程研发的连续性，完整性。

教育机器人是非复常有前景的，作制为一个新兴领域在实践应用中存在课程管理平台、相对应的学习内容和师资缺乏等诸多困难，但是随着教育机器人市场需求的日益增加，其发展前景是非常广阔和乐观的。预计2020年机器人技术市场在全球范围内预计将达到827亿美元，基于全球教育和机器人的相关市场调查报告及相似产品的发展历程预测未来5年(2016～2021年)全球教育机器人的市场规模将达111亿美金。在机器人发展前景大好的大环境下，我国也非常重视教育机器人的应用发展，不仅开展了各种比赛，教育机器人还被应用于课内外教学，如北京、上海、广东、江苏等地已经将教育机器人纳入地方课程或校本课程，从而促进学习者创新思维、设计思维和计算思维的培养。随着机器人技术的逐步成熟，研究教育机器人已成为一种必然趋势。教育机器人的出现，正在全面推动教育系统的革新与发展，它始终以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标，带动孩子在家学习的兴趣，通过寓教于乐、教育与日常生活相结合，促进孩子学习发展和健康成长。综合来看，教育机器人的实际应用潜力将会无限大。

　　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3135、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。智能机器人技术的发展水平已经成为一个国家科技发展水平的重要标志。面对未来的科技发展的外部竞争和现实的创新人才的培养，在大力实施中小学信息技术教育战略的进程中，抓住时机，在中小学引入智能机器人教育，提升学生对现代科技和信息技术的全面认识和理解，激发他们对创意和创新的兴趣，并作为一种培养创意思维和创新人才的新载体，是十分必要、迫切和切实可行的。　　● 开设机器人普及课程的实践　　智能机器人教育作为创新人才培养的新模式，在目前的教育教学实践中，应该说还仅处在“活动”层面，智能机器人教育大多是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展的。也的确有相当数量的中小学校能够积极组织学生参加各类智能机器人的活动或竞赛，但作为课程引入到教学中的却少之又少。为了让的学生能够接触机器人，培养学生的创新意识和动手能力以及团队合作意识，我校在2008年组建了机器人俱乐部，从2011年秋季学期开始尝试着普及机器人课程。　　1.课程实施　　（1）从2011年秋季学期开始，我校在小学三年级开展机器人普及课程。上学期主要学习中鸣实体机器人制作及程序编写，下学期主要学习创意机器人制作。　　（2）从2012年秋季学期开始，我校在尝试一年普及课程的基础上，在小学部三至六年级，初中一年级开设普及课程，课程安排两周一次，每次两节连堂，真正做到科普教育遍地开花，全校普及。通过机器人普及教学，让全校参加学习的学生都能认识机器人，都会制作机器人，了解科技创新的奥秘，体验到智能化带给我们生活的便利。通过在全校各年级开展科技普及课程，真正做到将我校建设成为科创校园、科普基地。　　（3）从2012到2013学年开始的这段时间内，我校组织组内教师、优秀机器人俱乐部成员，成立校本课程研究小组，探讨机器人科普教学内容，撰写机器人科普教学校本课程，补充和完善各类教学内容、教学设计，逐渐形成了特有的教学方式。　　2.教学方法　　根据本课程的特点，我们将俱乐部机器人普及课程教学的方法统一为：任务驱动、新知教授、实践应用。　　（1）任务驱动。教师根据每节课的学习内容，合理地设计教学任务。课时安排为每周两节课，两个课时已经足够学生完成一个作品的制作。学生根据任务要求，进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节，让学生发现问题，引起认知冲突，以便引入新知。　　（2）新知教授。学生将任务进行仔细剖析，并填写学生工程册（学习工程册是学生学习的一个凭证，也是学生进行任务分解、问题解决过程的记录）后，教师就可以根据学生反映的问题，引出本节课的教学内容。由于机器人普及课程的特殊化，我们可以将每个新知（一般的传感器的应用）分为“是什么、有什么作用、怎么使用、应用了哪些学科知识”几个部分。学生通过以上几个部分可以较为深入地认识每一个固件，也可以扩展学生思维，促进学生进行创作。由浅入深、理论联系实际，让学生能地将学习贴近生活，将生活的问题搬进学习中来。　　（3）实践应用。在一段时间的教学内，积极组织学生进行小组竞赛。教师应设计与生活相关的主题，让学生将生活与学习有效联系起来，达到培养学生体会生活、观察生活的目的，激发学生热爱科学、探索科学的精神。　　3.评价方式　　（1）评价主体多维化：改变单一评价主体的现状，指导学生自评、互评。由于作品要求体现各个小组的创新性及与实际生活的相联系性，因此我们还可以请学科以外的教师、学生甚至家长对作品进行评价。　　（2）评价内容多元化：不仅评价课内所学，还要评价课外的实践；不仅评价学生对课堂内容的理解掌握情况，还应着重考查学生对生活中细节的把握程度和将理论与实际相联系的能力。　　（3）评价过程动态化：评价不仅仅关心的是学生制作了多少作品、制作的作品创新性有多高，更应注重学生发展的过程。在学习中建立机器人普及课程的学生学习工程册，将学生分解问题、问题解决建议、提出和学生作品展示记录下来，让学生能力的提高建立在存量基础之上，遵循循序渐进的发展过程。　　（4）评价形式多样化：除了在课堂上进行评价之外，还应该组织学生进行作品展示、参加竞赛。让学生通过成绩的获得，感受到成功的喜悦。