以智能機器人教學為平臺

西城區(qū)教育研修修學院現(xiàn)代教教育技術(shù)中心心朱慧西城區(qū)自忠小學學陳長鑫內(nèi)容摘要：信息技術(shù)不同于于其它學科，它它是需要同時時培養(yǎng)小學生生的形象思維維能力和抽象象思維能力，并并將抽象思維維滲透于形象象思維之中，在在生動的教學學過程中提高高學生的素質(zhì)質(zhì)。由于智能機器人人能動、能唱唱、能發(fā)光，還還能夠在程序序的操控下執(zhí)執(zhí)行一些較為為復雜的動作作，非常容易易引起學生的的興趣，這樣樣就給我們提提供了一個信信息技術(shù)教學學的新思路：：我們可以利利用智能機器器人這個平臺臺，由興趣入入手，逐漸深深入，使學生生了解機器人人為什么能夠夠看到光線、聽聽到聲音，能能夠行走，進進而讓學生自自己用自己編編寫的軟件程程序操控機器器人。在這個個過程中學生生用眼、用耳耳、用腦、動動手，可以發(fā)發(fā)揮最大效能能來進行學習習，一方面可可以學到了知知識，另一方方面還可以提提高分析問題題和解決問題題的能力。主題詞：智能機機器人分析問問題解決問題人臺-養(yǎng)與的一、問題的提出出隨著科學技術(shù)的的迅猛發(fā)展，信信息技術(shù)已經(jīng)經(jīng)成為在各個個行業(yè)都發(fā)揮揮著無可替代代的重要作用用。為了使學學生能夠適應應未來科技發(fā)發(fā)展的要求，真真正成為“第一生產(chǎn)力力”的生力軍，在在小學階段高高科技的教育育是必不可少少的，作為高高科技的一個個重要組成部部分，信息技技術(shù)教學愈發(fā)發(fā)凸現(xiàn)重要。信息技術(shù)不同于于其它學科，它它是需要同時時培養(yǎng)小學生生的形象思維維能力和抽象象思維能力，并并將抽象思維維滲透于形象象思維之中，在在生動的教學學過程中提高高學生的素質(zhì)質(zhì)。心理學研究表明明,當人對某某一事物發(fā)生生興趣時認識識就快，如果果毫無興趣,,認識就慢或或者不予接受受。若想激發(fā)發(fā)創(chuàng)新性,就就必須首先激激發(fā)學生的學學習興趣。那那么學生的興興趣從何而來來呢?蘇霍姆姆林斯基曾說說過:“興趣”的源泉在于于體會到智慧慧能統(tǒng)帥事實實和現(xiàn)實,人人的內(nèi)心里有有一種根深蒂蒂固需要一一一總要感到自自己是發(fā)現(xiàn)者者、研究者、探探索者。在兒兒童的世界中中,這種需要要特別強烈?！芭d趣”是一種推動學生學習的內(nèi)在動力,它激發(fā)了學生強烈的求知欲望,從而為創(chuàng)新性的產(chǎn)生奠定基礎。在學生最初接觸機器人課程的時候會把機器人當作一個玩具，興趣非常高。但是隨著教學的逐步深入，問題逐漸復雜，學生解決問題的能力就凸現(xiàn)不足。有一部分同學盡管沒有能夠?qū)栴}最終解決，但還能夠積極思考解決問題；另一部分同學則不愿再動腦思考，而是在等同學的研究結(jié)果或老師給出的答案。這樣非常不利于培養(yǎng)學生分析問題解決問題的能力，會使學生出現(xiàn)進行性的負面分化，思維受到壓抑。這完全是與素質(zhì)教育的要求背道而馳的。由于智能機器人人能動、能唱唱、能發(fā)光，還還能夠在程序序的操控下執(zhí)執(zhí)行一些較為為復雜的動作作，非常容易易引起學生的的興趣，這樣樣就給我們提提供了一個信信息技術(shù)教學學的新思路：：我們可以利利用智能機器器人這個平臺臺，由興趣入入手，逐漸深深入，使學生生了解機器人人為什么能夠夠看到光線、聽聽到聲音，能能夠行走，進進而讓學生自自己用自己編編寫的軟件程程序操控機器器人。在這個個過程中學生生用眼、用耳耳、用腦、動動手，可以發(fā)發(fā)揮最大效能能來進行學習習，一方面可可以學到了知知識，另一方方面還可以提提高分析問題題和解決問題題的能力。所所以，我們選選用“智能機器人人”作為信息技技術(shù)教學的一一個重要平臺臺。二、課題實施過過程1、制定課題實實施目標

通過一一段時間的訓訓練，學生能能夠在編寫程程序時，根據(jù)據(jù)具體情況提提出有價值的的問題。

學生遇遇到問題后知知道怎樣解決決，使學生養(yǎng)養(yǎng)成獨立思考考問題的好習習慣。提出問問題后，在解解決問題的時時候能夠自己己先分析問題題，嘗試解決決，如果還是是不能夠解決決問題時再去去向同學、書書本、老師請請教。

培養(yǎng)學學生的合作意意識。

問題解解決后能夠進進行反思，培培養(yǎng)學生的創(chuàng)創(chuàng)新意識和能能力。2、制訂課題題教學思路為了解決這個問問題，教師首首先要充分認認識智能機器器人教學是培培養(yǎng)學生能力力的一個重要要契機，要在在設計教案時時充分考慮如如何不斷刺激激學生的學習習興奮點；同同時兼顧所有有學生，把課課堂的“主動權(quán)”交給學生，充充分調(diào)動全體體學生自主學學習的積極性性。在這個思想的指指導下，我們們進行了課程程研究，制定定了一個總體體思路：通過過指導學生編編寫機器人程程序，使得學學生能夠：第一步第二步第三步第四步第五步提出問題通過各種途徑分析問題嘗試解決問題找出解決問題的思路與方法進行反思學生只有提出有有價值的問題題，對問題進進行分析，才才能去想辦法法解決問題，進進而找到合理理的程序思路路，編寫出正正確的程序。在在反思中找到到更加巧妙思思路。3、制訂課題題研究的策劃劃為了實現(xiàn)上述教教學思路，我我們運用過程程方法，將每每節(jié)課的總結(jié)結(jié)工作和下節(jié)節(jié)課的準備工工作結(jié)合起來來，設計了以以下教學過程程：

教學過過程的策劃：：課前準備1．

將每節(jié)節(jié)課的內(nèi)容分分解為2-33個任務；2．

歸納出出切入點，精精心設計教學學方法，以利利于學生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題，從而而順利地解決決問題，使每每個學生都有有成功的體驗驗。課上實施3．

對學生生明確提出任任務要求和要要達到的目的的；4．

根據(jù)任任務要求，學學生在操作中中就會遇到困困難進而提出出問題；對于于學生提出的的非常有新意意的問題加以以記錄，作為為課后研究資資料。5．

將學生生分組，在小小組討論問題題，并指定負負責人歸納討討論結(jié)果，歸歸納總結(jié)任務務由教師指定定每個小組的的組成人員輪輪流承擔，使使每一個學生生都主動參加加到問題討論論中。6．

讓學生生自己動手，在在機器人仿真真環(huán)境中通過過實際運行驗驗證問題是否否解決。7．

填寫表表格，記錄思思路、保存編編寫的程序。課后小結(jié)8．

進行課課后反思，請請同學們想一一想還有更好好的方法嗎？？把自己的想想法寫在表格格中，并在下下節(jié)課集體討討論是否可行行。9．

進行評評價、組內(nèi)互互評、自評相相結(jié)合。在設計了教學思思路后，我們們又制定了一一個評價標準準，以測定學學生分析問題題解決問題的的能力是否提提高了。

制定課課題研究的評評價標準1．

在進行行評價時以班班為單位，將將某個班的全全體學生作為為母本，隨機機抽取學生作作為樣本。我我們用于說明明的是五年級級的一個班級級，學生人數(shù)數(shù)剛好是300人，在確定定度量標準的的時候是按照照抽樣率進行行定義的，是是一個相對指指標。但為了了更好的說明明問題，在文文中個別指標標按照30人人的基數(shù)轉(zhuǎn)換換為了絕對指指標。2．

評價的的定量度量標標準采用100分制，100分為最好，11分為最差：：（如表所示示：）各個階段評價手段度量標準評價學生理解任任務要求的情情況通過簡單問卷或或者隨機提問問的方式了結(jié)結(jié)學生對本節(jié)節(jié)課所提出要要求的理解情情況，按照110%-155%的抽樣率率，用時不超超過3分鐘。1．

滿意（99-10分）：：答案樣本完完全滿足要求求。2．

基本滿滿意（7-88分）：1個個（按10%%抽樣時）或或2個（按115%抽樣時時）答案樣本本不滿足要求求3．

不滿意意（7分以下下）：2個以以上答案樣本本不滿足要求求評價學生提出問問題的情況通過有目的提問問的方式了結(jié)結(jié)學生的提問問能力，按照照20%左右右的抽樣率實實施1．

非常滿滿意(10分分)：樣本答答案中至少有有1個非常有有新意，其他他答案滿足要要求2．

滿意（88-9分）：：所有樣本答答案滿足要求求，但都沒有有太多新意3．

基本滿滿意（6-77分）：多數(shù)數(shù)（60%）樣樣本答案滿足足要求4．

不滿意意（6分以下下）：滿足要要求的答案樣樣本低于600%評價學生解決問問題的思路通過評價學生小小組討論的情情況來確定學學生解決問題題的能力，將將分組數(shù)量作作為母本，抽抽樣率1000%1．

非常滿滿意(10分分)：樣本答答案中至少有有1個非常富富有新意，其其他思路各不不相同且基本本正確2．

滿意（88-9分）：：絕大多數(shù)（880%）思路路不相同，只只有少量思路路是錯誤的3．

基本滿滿意（6-77分）：多數(shù)數(shù)思路各不相相同（60%%），其中有有部分思路是是錯誤的4．

不滿意意（6分以下下）：多數(shù)答答案雷同或者者，多數(shù)思路路是錯誤的。評價學生在仿真真環(huán)境中驗證證問題解決的的情況通過評價學生小小組操作仿真真環(huán)境的操作作情況，按照照20%左右右的比例進行行抽樣1、非常滿意((10分)：：所有操作結(jié)結(jié)果樣本均已已達到期望結(jié)結(jié)果2、滿意（8--9分）：絕絕大多數(shù)（880%）操作作樣本均已達達到期望結(jié)果果4、

基本滿滿意（6-77分）：多數(shù)數(shù)（60%）操操作結(jié)果樣本本達到期望結(jié)結(jié)果5、

不滿意意（6分以下下）：多數(shù)操操作結(jié)果樣本本沒有達到預預期結(jié)果。因為機器人教學學內(nèi)容有很多多值得思考的的問題，學生生在操作過程程中會遇到各各種各樣的問問題，學生出出現(xiàn)的問題可可以通過上述述標準進行檢檢測而且檢測測比較容易實實現(xiàn)，這是一一個比較容易易操作的行為為，根據(jù)統(tǒng)計計學的一些原原理我們設計計了這樣一個個評價標準。下下面是我們在在課上實施過過程的一個案案例。教師學生1、

紅外測測障

機器人人在前進的時時候只有正前前方有障礙物物嗎？

今天我我們就來研究究當機器人遇遇到其他方向向的障礙物時時怎么辦？

為什么么會出現(xiàn)這種種情況？他的的正前方有沒沒有障礙物？？沒有應該執(zhí)執(zhí)行那一邊的的分支？可是是他沒有辦法法前進為什么么？（右前方方有障礙物）現(xiàn)在應該怎怎么辦？（直直到說出再增增加一個紅外外測障模塊）在在那個分支？？

自己嘗嘗試一下

下面請請成功的同學學給大家講一一講

師小節(jié)節(jié)：程序運行行的過程機器人每前前進一步要檢檢測幾次？（22）先檢測正正前方是否在檢測右右前方是否。。。。。。。。

沒有成成功的同學修修改你的程序序

老師把把機器人拖到到右邊，該怎怎么辦？

一名同同學到前面講講一講思路2、練習

2個房間任選其其一讓你的機機器人走出房房間

一名同同學到前面演演示

沒有成成功的同學接接受別人的幫幫助3、條件判斷現(xiàn)在我們的機器器人已經(jīng)能夠夠檢測3個方方向的障礙物物了，他的本本領可大了，它它可以走房間間的迷宮了，但但是我們的機機器人要想戰(zhàn)戰(zhàn)勝別人的機機器人還要進進行一些改進進，我們先來來看一看機器器人是怎么說說的?！渤鍪綪PT課課件〕內(nèi)容如如下：聰明的同同學們你們好好，我是能力力風暴機器人人，首先謝謝謝你們教會了了我躲避3個個方向的障礙礙物的本領，可可是我每走一一步都要檢測測3次，讀33次數(shù)據(jù)，這這樣消耗了我我很多能源，而而且還會影響響我的速度，在在我進入火場場尋找傷員的的時候，由于于時間很緊急急，要用最快快的速度，要要想省時、省省電，你有沒沒有好辦法？？你們?nèi)ツK庫中中找一找，自自己試一試？？

你們找找到那個模塊塊？

（播放放幻燈片）自自己學習

請一名名同學給大家家講一講編寫寫程序的設計計思路。

還有沒沒有其它的思思路？

師：小小結(jié)學生回答學生根據(jù)情況回回答學生自己嘗試小組互相交流發(fā)現(xiàn)沒有障礙物物，該怎樣解解決？學生自己嘗試怎怎樣添加障礙礙物學生在模塊庫中中查找看幻燈片自己學學習解決問題題發(fā)散思維想一一想其它的思思路，反思一一下。

訓練點點問問題提出后對對問題進行分分析的訓練采采用不同的方方法解決問題題的訓練

訓練內(nèi)內(nèi)容《迷宮探險》一一課中的程序序：為了提高高機器人的速速度，紅外測測障模塊進行行一次檢測并并判斷前方有有沒有障礙物物，再用條件件判斷模塊判判斷左、右、方方的障礙物。請你你想一想還有有沒有更好的的方法？

檢測形形式1、

在表格格中填寫思路路。2、

計算機機中保存自己己的程序。3、

小組互互評、自評。

檢測內(nèi)內(nèi)容1、

正確的的寫出程序的的過程2、

你還有有什么新的想想法？請你寫寫出來。3、

在場地地中添加障礙礙物的方法是是什么？今天學習的兩個個程序你認為為哪個程序比比較合理？優(yōu)優(yōu)點在哪？這一節(jié)課學生學學習了機器人人的第一個傳傳感器：紅外外傳感器。本本課是在上節(jié)節(jié)課的基礎上上繼續(xù)學習三三方避障。從學生的已有的的知識出發(fā)：：首先復習上上節(jié)課所學的的紅外測障模模塊，是檢測測正前方的障障礙物。由此此讓學生想一一想在機器人人行走的時候候是否只有前前方有障礙物物?學生肯定會想到到還會有其他他方向的障礙礙物，由此引引出課題------三方方避障。我在在講三方避障障的時候先出出現(xiàn)一個情境境，機器人遇遇到有前方的的障礙物，讓讓學生想辦法法解決這個問問題，把問題題拋給學生，教教師適時地加加以引導，學學生很快得出出結(jié)論：這時時我讓學生講講一講思路。接接著我又出現(xiàn)現(xiàn)左前方有障障礙物的情況況，學生有了了剛才的經(jīng)驗驗很快就得出出怎樣編寫程程序。在學生得出結(jié)論論后，教師又又一次講出這這個程序的小小缺點，費時時、費電請同同學想辦法找找出模塊，----條件判判斷模塊，之之后請同學們們自己學習。教教師給出兩個個迷宮的圖，請請同學們在學學習的基礎上上自己嘗試走走出迷宮。練練習條件判斷斷模塊。最后后我請同學們們講一講這樣樣編寫的思路路。在這個過程中學學生能夠切實實的體會到發(fā)發(fā)現(xiàn)問題分析析問題解決問問題的過程，同同時也突破了了難點，完成成了新授的難難點任務。本本課的思路安安排遵循了復復習，新授，鞏鞏固，提高的的學習方式，適適應學生的思思維曲線。拋拋棄了傳統(tǒng)上上先分析后實實踐的形式，以以學生為本，所所有任務都采采取先實踐，發(fā)發(fā)現(xiàn)問題，再再分析，解決決問題的形式式，有利于提提高學生實踐踐能力，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)問題能力以以及解決問題題的能力。從實際效果來看看，學生掌握握了三方避障障的程序設計計思路，并能能夠運用已有有的知識遷移移到新知識。學生能夠在老師師的引導下找找出程序的不不足，并能夠夠自己想出解解決的思路，自自學方面學生生通過看資料料能夠自己學學習，在實際際操作中基本本上學會了條條件判斷模塊塊。沒有掌握握的同學也在在同組的同學學的幫助下學學會了。學生生有比較充裕裕的時間練習習條件判斷模模塊。課后我們共同商商量，重新進進行調(diào)整，又又做了如下的的嘗試：第一次進行紅外外測障后進行行條件判斷，判判斷是否是前前方的障礙物物，后面是兩兩個條件判斷斷模塊，分別別判斷是左方方還是右方的的障礙物。如如果在紅外測測障模塊只進進行檢測而不不進行條件判判斷，后面是是三個方向的的條件判斷，這這樣程序是否否更完整。經(jīng)經(jīng)過實踐這樣樣編寫程序是是成功的，機機器人可以走走出迷宮，能能夠判斷出三三個方向的障障礙物，而速速度也提高了了。我們認為為這樣編寫程程序的思路更更加清晰。每一節(jié)課都有自自己的訓練點點，訓練點的的確定是根據(jù)據(jù)每節(jié)課的教教學內(nèi)容而制制定的。這只只是其中一節(jié)節(jié)課的一個展展示。在實驗驗中我們一共共進行了111次訓練，下下面是這111次訓練的數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計。三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分分析樣本五年級三班班學生人數(shù)數(shù)30人提出問題能力分析問題能力解決問題能力反思的能力1．

機器人人常識基本滿意（7）基本滿意（7）?D?D2．

直行和和轉(zhuǎn)向基本滿意（7）不滿意*（5）不滿意*（5）基本滿意（6）3．

多次循循環(huán)基本滿意（8）基本滿意（7）基本滿意（7）基本滿意（7）4．

正多邊邊形基本滿意（7）滿意（7）基本滿意（7）基本滿意（7）5．

起動電電機和延時等等待不滿意**（5）基本滿意（7）基本滿意（7）基本滿意（6）6.永遠循環(huán)和和發(fā)音滿意（7）基本滿意（7）基本滿意（7）滿意（8）7.紅外測障滿意（8）非常滿意（10）基本滿意（7）滿意（8）8.條件判斷滿意（7）滿意（8）基本滿意（8）滿意（8）9.迷宮滿意（8）滿意（8）滿意（9）滿意（8）10.亮度檢測測滿意（9）非常滿意（10）非常滿意（10）非常滿意（10）11.碰撞檢測測滿意（9）非常滿意（10）滿意（8）非常滿意（10）*發(fā)生不滿意的的原因：前一一節(jié)對機器人人結(jié)構(gòu)的鋪墊墊不夠，學生生也是第一次次接觸程序。**發(fā)生不滿意意的原因：實實物與仿真環(huán)環(huán)境對應有一一定問題，學學生在理解上上存在一定誤誤區(qū)。經(jīng)過一段時間的的試驗，我們們收集了大量量試驗數(shù)據(jù)，并并對數(shù)據(jù)進行行了統(tǒng)計。上上表是對數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)果的一個個結(jié)果展示。從數(shù)據(jù)統(tǒng)計的結(jié)結(jié)果來看，學學生在知識方方面掌握的很很扎實，比較較圓滿的完成成了教學任務務。學生對機機器人本身有有了比較深刻刻的認識，與與教師的配合合日漸默契。四、課題研究的的結(jié)果分析1