中小學(xué)信息技術(shù)教育的新載體──智能機器人

1、  中小學(xué)信息技術(shù)教育的新載體智能機器人   論文摘要：我國的信息技術(shù) 教育 是從原來 計算 機教學(xué)的基礎(chǔ)上 發(fā)展 到今天的，其 內(nèi)容 也將會隨著信息技術(shù)的發(fā)展而變化。過去我們對信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的理解與信息技術(shù)的發(fā)展狀況和信息技術(shù)教學(xué)載體（計算機）的惟一性是相關(guān)的。而智能機器人作為中小學(xué)校信息技術(shù)教育的另一載體的出現(xiàn)，不僅充實了信息技術(shù)教學(xué)的內(nèi)容，也使我們對中小學(xué)校信息技術(shù)教育有了一個新的認識。使中小學(xué)的信息技術(shù)教育更全面的體現(xiàn)了信息技術(shù)的內(nèi)涵。我國中小學(xué)智能機器人教育方興未艾，有識的信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的決策者和工作者應(yīng)該抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機，將我國

2、的信息技術(shù)教育推進到一個新的水平上。當今的教育是為以后的 經(jīng)濟 和 社會 發(fā)展打基礎(chǔ)的。有超前意識的教育工作者，應(yīng)該關(guān)注經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，思考未來社會對人才培養(yǎng)的需求，并為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才打好基礎(chǔ)。當今信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，計算機作為一種信息處理工具被廣泛的普及使用。正是由于這個原因，我國逐步將中小學(xué)校的計算機課程改為了信息技術(shù)課程。而眾所周知的是信息技術(shù)的基本內(nèi)容包括：感測技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)。特別是20世紀中后期以來，在以上四種技術(shù)中，智能技術(shù)又處于核心地位。它已經(jīng)無孔不入地滲透到其它三種技術(shù)中。我國的信息技術(shù)教育是從原來計算機教學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展到今天，其內(nèi)容也將會隨著信息技術(shù)

3、的發(fā)展而變化。多年來計算機作為信息技術(shù)教育的載體成為中小學(xué)信息技術(shù)教育的惟一工具，這種狀況決定了中小學(xué)校信息技術(shù)教育的教學(xué)內(nèi)容。也引發(fā)了對中小學(xué)信息技術(shù)教育內(nèi)容的爭論。例如：關(guān)于信息技術(shù)教育是否只要 學(xué)習(xí) 計算機使用的爭論和信息技術(shù)教育內(nèi)容中是否要有程序設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的爭論。過去我們對信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的理解與信息技術(shù)的發(fā)展狀況和信息技術(shù)教學(xué)載體（計算機）的惟一性是相關(guān)的。而智能機器人作為中小學(xué)校信息技術(shù)教育另一載體的出現(xiàn)，不僅充實了信息技術(shù)教學(xué)的內(nèi)容，也使我們對中小學(xué)校信息技術(shù)教育有了一個新的認識。使中小學(xué)的信息技術(shù)教育更全面的體現(xiàn)了信息技術(shù)的內(nèi)涵。一、讓智能機器人走進中小學(xué)校的信息技術(shù)教育隨著

4、智能技術(shù)的發(fā)展，智能機器人的教育走進中小學(xué)校已經(jīng)成為可能和必然趨勢，智能機器人技術(shù)融合了造型技術(shù)、機械、 電子 、傳感器、計算機軟件、硬件和人工智能等眾多先進技術(shù)，充分地體現(xiàn)了當代信息技術(shù)多個領(lǐng)域的先進技術(shù)，是信息技術(shù)的重要內(nèi)容，更是智能技術(shù)的結(jié)晶。智能機器人的教學(xué)內(nèi)容必將給信息技術(shù)基礎(chǔ)教育帶來新的活力，智能機器人會成為中小學(xué)生能力、素質(zhì)培養(yǎng)的智能平臺。在中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中智能機器人將會與計算機一起成為信息技術(shù)教育的工具，承載起信息技術(shù)教學(xué)載體的任務(wù)。智能機器人教學(xué)內(nèi)容作為信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容之一的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面。1使學(xué)生了解智能機器人這個信息技術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和 應(yīng)用 狀況，了解智

5、能機器人的概念和工作方式，破除中小學(xué)生對智能機器人的神秘感，為進一步學(xué)習(xí)智能機器人技術(shù)的有關(guān)知識打下基礎(chǔ)。2使學(xué)生掌握為一種智能機器人下載程序的 方法 ，了解智能機器人的傳感器和驅(qū)動裝置的作用。理解體會程序是智能機器人的靈魂，了解體會智能機器人是怎樣在人的指揮下工作的。學(xué)習(xí)為一種智能機器人編寫程序，通過為機器人編寫程序?qū)W到 科學(xué) 而高效的思維方式，提高規(guī)劃能力，提高學(xué)生的 分析 問題 和解決問題的能力。3通過完成項目任務(wù)和比賽項目，使學(xué)生在為機器人擴充功能的過程中學(xué)習(xí)有關(guān)數(shù)字電路方面的知識，在組裝擴展機器人的過程中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。智能機器人教育走進普通中、小學(xué)校的可能性

6、和必然性，已經(jīng)在近兩年中得到了充分的體現(xiàn)。智能機器人教育在中、小學(xué)校中主要是從下面的方式體現(xiàn)出來的。1以校外 科技 活動為動力，在校內(nèi)以科技活動小組的方式出現(xiàn)。2以信息技術(shù)課內(nèi)容之一的方式出現(xiàn)在中、小學(xué)的信息技術(shù)課上。二、信息技術(shù)教育中的程序設(shè)計與智能機器人程序設(shè)計是中小學(xué)校信息技術(shù)學(xué)科教育的重要內(nèi)容之一。在80年代初我國開展信息技術(shù)教育之初就是以程序設(shè)計為主要教學(xué)內(nèi)容的。在中學(xué)程序設(shè)計能力強的同學(xué)在其它學(xué)科的學(xué)習(xí)中產(chǎn)生正遷移現(xiàn)象也屢見不鮮，程序設(shè)計課程在培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維上起著非常重要的作用。程序設(shè)計是計算機這一 現(xiàn)代 工具為基礎(chǔ)教育帶來的一種培養(yǎng)綜合能力的

7、新方法和新手段。在強調(diào)程序設(shè)計 教育 作用的同時反思 目前 程序設(shè)計教學(xué)中存在的 問題 是必要的。對于初學(xué)程序設(shè)計的中小學(xué)生來說興趣是 學(xué)習(xí) 的動力，而利用以往的程序設(shè)計媒介很難使初學(xué)者 看到程序設(shè)計 應(yīng)用 的效果，體驗成功的樂趣，這是目前程序設(shè)計教學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)兩極分化的主要原因。程序是智能機器人的靈魂，讓中學(xué)生通過為機器人編程序來學(xué)習(xí)程序設(shè)計的知識是程序設(shè)計教學(xué)入門的最好 方法 。在學(xué)習(xí)為機器人編寫程序的過程中學(xué)生會獲得成功的喜悅、會建立成功的信心，從而取得程序設(shè)計學(xué)習(xí)的興趣。將智能機器人作為程序設(shè)計學(xué)習(xí)的載體，會從根本上解決目前程序設(shè)計教學(xué)中存在的問題。智能機器人使程序設(shè)計的學(xué)習(xí)與信息技術(shù)

8、的前沿領(lǐng)域緊密的結(jié)合在一起。智能機器人對學(xué)生引發(fā)的程序設(shè)計的興趣還會對算法的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，使學(xué)生通過程序設(shè)計更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的算法知識。三、能力培養(yǎng)的綜合平臺學(xué)習(xí)為智能機器人編寫程序是以智能機器人為平臺的學(xué)習(xí) 內(nèi)容 之一，在編程序的過程中學(xué)生要了解智能機器人的功能、結(jié)構(gòu)和工作原理，并根據(jù)要機器人完成的任務(wù)來編寫程序。學(xué)習(xí)者要了解機器人的各種傳感器，并通過編程序來控制傳感器，使機器人感知外界的環(huán)境信息，并對感知的信息做出決策和響應(yīng)，以使機器人完成規(guī)定的任務(wù)。學(xué)習(xí)為機器人編寫程序的過程可以用擬人的方法循序漸進的進行。例如：可以將機器人的硬件看作一個剛剛出生的孩子，而學(xué)習(xí)為機器人編程序的過程是學(xué)

9、生賦予機器人行走、避障、避碰、說話、聽話、觀察等人類行為功能的過程。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中始終感受著失敗的遺憾和成功的喜悅，對遺憾和喜悅的感受必然形成學(xué)習(xí)的動力和興趣。智能機器人作為培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的平臺，除了要具有中學(xué)程序設(shè)計教學(xué)的程序設(shè)計語言系統(tǒng)和編輯系統(tǒng)。還要有適當?shù)挠布δ?。語言系統(tǒng)應(yīng)該是具有結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的語言系統(tǒng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過程中要能夠?qū)W到程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)即順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的功能。硬件要具有很好的可擴充性和可塑性，適合學(xué)習(xí)有關(guān)的硬件知識，便于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。智能機器人融合了多項先進技術(shù)，隨著智能機器人作為學(xué)習(xí)平臺在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，會有許多針對中小學(xué)生的機

10、器人產(chǎn)品應(yīng)運而生，教育機構(gòu)在選擇教學(xué)用機器人的時候，要結(jié)合基礎(chǔ)教育對能力培養(yǎng)的要求來選擇智能機器人學(xué)習(xí)平臺。智能機器人作為信息技術(shù)教學(xué)的內(nèi)容在中學(xué)信息技術(shù)教育中出現(xiàn)，會給信息技術(shù)教育帶來新的內(nèi)容、新的思考和新的活力。借助智能機器人學(xué)生可以進行多項目的 研究 性學(xué)習(xí)。智能機器人體現(xiàn)的知識的綜合性，使他不僅會成為信息技術(shù)教育的載體，也會成為中小學(xué)課程整合的新載體。四、讓我國中小學(xué)信息技術(shù)教育走在世界的前列據(jù)了解一些發(fā)達國家已經(jīng)看好智能機器人教育對未來高 科技 社會 的作用和 影響 ，他們在中小學(xué)的信息技術(shù)教育中都不同程度地對學(xué)生進行智能機器人知識的教育。在他們的課程中有讓學(xué)生認識機器人的教學(xué)內(nèi)容。

11、目標是讓學(xué)生認識各種由 計算 機控制的機器人的作用。例如，介紹機器人的由來，要求學(xué)生搜集各種機器人的圖片、小說或錄像等資料。讓學(xué)生分組討論有關(guān)機器人的功用和局限性及可能對人類產(chǎn)生的影響等問題。這些內(nèi)容主要穿插在 科學(xué) 概論、社會研究和計算機概論等課程教學(xué)中進行。美國教育界普遍確信，信息技術(shù)將在人們的未來生活中扮演十分重要和不可缺少的角色。如果現(xiàn)在的在校學(xué)生具有了這方面的素質(zhì)，他們將來可以更容易地適應(yīng)各種技術(shù)革新，也更容易在未來的信息 時代 獲得成功。我國中小學(xué)智能機器人教育方興未艾，有識的信息技術(shù)基礎(chǔ)教育的決策者和工作者應(yīng)該抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機，將我國的信息技術(shù)教育推進到一個新的水平上。當今的教育是為以后的 經(jīng)濟 和社會 發(fā)展 打基礎(chǔ)的。有超前意識的教育工作者，應(yīng)該關(guān)注經(jīng)濟的發(fā)展趨勢，思考未來社會對人才培養(yǎng)的需求，并為培養(yǎng)高素質(zhì)的人才打好基礎(chǔ)。 參考 資料：1讓智能機器人教育走進中、小學(xué)校      沙有威    2001年4月5日2程序設(shè)計教學(xué)的新載體智能機器人  沙有威