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机器人教育课程是怎样在教学中运用的?

已有 82 次阅读  2018-02-01 18:12
近年来,机器人技术的应用正逐步面向的生产领域,向更为广泛的人类生活领域拓展。高度智能化的机器人技术开始应用在教育、环境、社 会服务、医疗等领域。运用于教育领域将是机器人的一个重要应用场景,那么机器人教育课程是怎样在教学中运用的呢?

基于机器人平台的核心知识学习,包括:工具的操控、对传感器设备获取的数据进行计算和处理、通过软件编程以及变量修正来进行决策评 价、对于机器人执行程序的效果进行观察。具体来说,如果要制作一个基于乐高的机器人,在设计、搭建以及编程的过程中,学生们会专注 于相关机器人环境的所有工具的掌握和控制。

这些工具包括:乐高积木块、编程环境以及所有传感器等。由于机器人开发环境内容的丰富性,使得学生为了控制机器人完成特定任务,需 要测量环境参数,通过传感器数值的设定来进行计算,评价时间变量,并且通过编写程序来测试这些变量。学生们通过观测这些测试的结果 ,来进行相应的调整。操控、观测、计算以及评估这四个过程与创造力培养中所要求的思维技能特征相吻合。

在机器人课程中,学生们同样需要关注计算机程序,在调试一段编写好的程序过程中,学生们需要进行科学推理,这与科学过程技能培养中 的一些内容相吻合。科学过程技能,包括:变量控制、假设生成与测试以及结果评估等多个方面。学生们在调试软件程序或者修订技术设计 的过程中,这些科学过程技能都会运用到。例如,机器人编程环境是一个多变量环境,学生如果要成功完成一个复杂的程序,在调试程序时 ,必须学会如何控制让某些变量值恒定,以检查另外一些变量在程序执行中的运行效果。

如果学生同时改变程序中的多个变量值,那么将无法有效区分每个变量在程序执行过程中的数值变化规律,以及实际表现效果。因此,科学 过程技能中,有关如何保持变量恒定,以测试其他相关变量的独立变化规律方面的技能,就是成功调试计算机程序的基础。所有这些能力培 养,都是我们当前“记忆力”教育模式所不具备的。

最后,调试过程是一个包含重要反馈循环的过程。一旦学生们开始对他们的机器人进行编程,就会测试程序,并通过得到的中间反馈信息来 评价程序质量。这样的反馈循环过程包含多个重复的,由观测、假设、假设测试以及结果评估过程组成的完整流程。这样的反馈循环过程, 不是一般的培养过程所具有的。但是对于科学家来说,他们在科学研究过程中,是运用同样的反馈循环流程的。

学生们在学习机器人时,同时学习到了机器人知识以及获得了创新性人才所需要具备的基本技能,包含了创新型人才定义中所要求的三个主 要目标:技能、思维技巧以及解决问题的综合能力。

从我国机器人教育的现状来看。我国的机器人教育,是完全脱胎于机器人竞赛,也就是说:先有竞赛,后有教育,所以机器人教育一直和竞 赛密不可分。

教育模式:机器人教育平台+竞赛

到目前为止,对于家长来说,机器人教育的最大价值,还在于竞赛。学机器人,就是为了参加比赛拿奖,在孩子升学时,主要是在小升初时 ,能有一定的帮助。特别关注能否通过科技特长生认定,进入名校。所以大多数校内外的机器人学习机构,都是选择一些基础平台,让学生 学习一些机器人基本知识,之后就是针对竞赛项目,进行竞赛培训。家长需要关注机器人教育的核心价值,要教育与竞赛相辅相成,关心孩 子的学习兴趣和收获。

目前的机器人教育虽然发展很快,但是距离创新人才培养的目标,还有较大差距。要想通过机器人教育平台培养出国家期望的创新型人才, 还需要我们进一步的努力和提升。

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