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第364期 总第5715期 2019年03月11日 星期一
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小学生机器人培训五部曲
来源:本站原创 作者:济宁市永丰街中心小学 赵永宏 发布日期:2019-03-11 13:53:23

如今机器人教育已经在不少学校开花结果,自己本身是一个信息技术老师,后来学校上了一系列机器人后,在厂家辅导、自己自学的基础上,不断探索、领悟,逐渐在机器人辅导方面有了自己的感受,现一起分享。


一、定位好小学生要学什么样的机器人


首先我们要定位好学生学习什么样的机器人最有助于其个性发展,创新进步。


我校原本购入了足球机器人和灭火机器人,像我们初次接触的教师也是充满好奇加未知,更何况是三四年级的学生。我们便从三、四年级精心挑选了一部分学生来学习。


学生的学习劲头十足,培训老师加班加点,经过这几年不断的学习、比赛,功夫不负有心人,学生在山东省机器人比赛中一、二、三等奖都拿过。在培训中我们也发现了一些规律,一是机器人比赛规律,二是学生在学习机器人时的心理变化及成长规律。
 

机器人的比赛规律,如足球机器人,过两年就要更新硬件,并且价格不菲,要不然马达就不行,无法在动力上与其它学校相抗衡。另外足球机器人重点是培养学生的动手组装能力,但缺少培养学生的创新能力。每次都组装成一样的,学生就缺少新意,缺少了玩的动力。而灭火机器人是重在编程,数线走,而缺少了动手能力,另外对于学生的创新能力的培养也有限。
 

因此我在思考,机器人教育能不能既培养学生的动手能力(拼装),又培养学生的创新能力,拼装成不同的类型,能随自己想法创造出产品,并且结合学生易上手学习的程序(Scratch),让拼装的作品动起来,转起来,根据意愿或任务的要求,完善程序,改进组装,优化编程,并不断获得成功的体验,这样的学习才真正的乐在其中。
 

因此,我现在培养学生主要以乐高、中鸣机器人为主。因为它除了可以组装成各种的机器人参加比赛之外,还可以组装成其它一些简易的好玩儿的积木或者是创新性的作品。这样学生在玩时乐趣十足,兴趣盎然。另外,软件编程利用了现在比较通用的Scratch,学生上手很快,能够把自己的想法用编程思维说出来做出来。现在就说说我的培养过程。


二、机器人培训五部曲
 

第一步,初级动手阶段。
 

三年级时注意培养学生的动手能力,让学生从拼装开始,从简单的折叠椅开始,折叠椅用几个直梁和轴简单的组装就可以完成,通过动手组装让学生理解,原来这些拼装这么有趣,拼成的折叠椅可以变形,既方便搬动,又节省了空间。然后拼装弓箭,学生拼装成功后,配上橡皮筋,可以试着进行打靶射箭,简单的造型让学生体验自己动手的乐趣,使学生体验到成功,增强自信心。三年级初步学习Scratch里最简单的小猫行走、更换背景,小猫运动停止等等。可以穿插一个小猫捉老鼠的小游戏在里面,让学生兴趣更加深厚,喜欢上小猫编程语言。


第二步,动手加编程阶段。


这一阶段我让学生组装稍微复杂的,比如风扇。通过直梁、轴、马达进行组装。组装之后,开始让学生尝试编程。我让学生从最简单的马达转动开始。一开始的命令是马达能转动就可以,从了解马达的转速、编码值等很多较浅显的语言,过渡到使用触碰开关控制马达进行转动,从而用会了“如果怎么样就怎么样”语句,还学会了重复命令及重复命令的跳转。让学生逐步理解编程软件要与机器人积木相互配合,机器人只有躯壳是不行的,需要有灵魂和思想,所以程序是必要的,并让学生学会程序下载到机器人的大脑中。学习一段时间,让学生进行总结梳理,可以帮助学生巩固知识,也让学生有了初步创新思想,思考或许自己就可以创造出生活便捷的东西。
 

第三步,创新阶段。


这个阶段,是利用学生的知识,然后利用各种传感器,进行创意思维的培养。


如风扇转动,如何让它更智能。老师提示,我们可以加上超声波传感器,当有人靠近风扇时,风扇自动转动,人离开,风扇自动停止。或者加一个温度传感器,让室内温度达到多少时,风扇自动转动。这样,老师提出一个设想,学生去完成,或者学生提出一个想法,师生共同去实现这个效果,编程的目的是解决实际问题。
 

以上任务完成之后,我会让学生组装更复杂一些的运动机器人,如机器人小车,利用马达控制器人前进、后退。让学生编程控制小车的运动。如果再复杂一些,可以加上光电传感器,做成在桌子上跑动的“悬崖勒马”的小车,当这个小车机器人移动到桌子边缘,光电传感器会发现光线值有明显变化,然后小车立即停止,自动后退,寻找更安全的道路再一次出发,这样,可爱的小车就增加了智能因素。
 

第四步,比赛阶段。
 

学生在经过一至两年的学习,可以参加一些比赛了。比赛前,一些厂家会提供参考图样的机器人,学生可以看图组装完成。然后购买场地、道具,实地训练。这样实地训练,练习会更有针对性,可以让学生在不断的练习中,把自己的机器人组装得更加合理,提高完成任务的成功率,从一开始完成任务的成功率不足20%,逐步提高到80%以上。不仅让学生在练习中提高了编程能力、动手能力,更让学生在实践练习中,有创新的思维,获得更熟练的动手能力的技巧。师生在比赛后,做好总结及反馈工作。通过比赛,了解其它兄弟学校的水平,从而有目的地调整,提高师生的眼界和水平。


第五步,建立起相对完整的机器人教育校本课程。


要想保质保量地完成机器人教育活动,必须建立相对完整、科学的机器人教育校本课程。根据学校实际和指导老师的水平,培训老师要围绕着机器人教育目标、教学内容、课程资源、练习设计等内容进行深入研究,把以上几个步骤加以完善,落实到纸面上,形成体系,并在实践中不断总结、改进。这是做好机器人教育工作必要的条件,也是指导教师成长的必由之路。这不仅需要指导老师善于学习、思考、研究,积极主动地与他人交流,向他人请教,还需要个人更多无私的付出和奉献。

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