【摘要】随着教育机器人进入大众视野,机器人教育的应用范围非常广泛,如教育机器人产品、机器人教材、机器人竞赛和机器人教学等相关活动。机器人教育引入不仅能够满足高校信息技术基础教育建设和发展的需求,还能帮助学生进行多学科知识的学习,培养学生处理问题的能力,提升学生的创新能力和创新意识。通过开展机器人教育教学,促进机器人教育评价研究、机器人教育师资培养与强化“产政学”的合作,为社会提供更多创新型人才。
【关键词】教育机器人;机器人教育;创新人才;创客教育
一、机器人教育的研究现状
(一)机器人教育的目的与意义
1.对教育创新的促进
机器人教育是指通过设计、组装、编程、运行机器人,激发学生学习兴趣,培养学生综合能力。机器人教育和传统的教育相比具有一定的创新性,主要体现在机器人教育可以促进各方面的教育,如素质教育、STS教育,等等。另外,机器人教育可以和设计相结合,帮助学生提高基本技能和创新能力。乐高教育Chris Rogers教授认为,教育和机器人相结合有利于体现教育的创新性。
2.对于教学模式与策略
给予改进机器人是新时代的产物,把机器人和教学结合后可以促进教学方式变化。传统的教学模式和教学策略和机器人教学有着较大区别,在整体改革过程中会涉及多方面,如教学方法、教学策略、教学设计、教学形式,等等⋯。机器人与教育结合后,教学方式会有非常大变化,从传统的、单一的教学方式向复杂、多元化的方式转变,机器人教育的教学方法非常值得深人研究,有利于促进相关教学创新,拓展发展空间。
3.对学生整体素养的提升
机器人和教育相结合的教学方式有利于学生整体素质提高。学生的素质包括许多方面,如学习能力、创新能力、素质能力和实践能力等。机器人与教育结合可以帮助学生进行学习,更好地发挥教育作用。机器人融人教育更加有利于开展教学工作,对学生各方面能力塑造起到非常重要的作用。
(二)教育机器人技术开发与创新
教育机器人是由生产厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件,专门用于教育领域。教育机器人应用领域广泛,起到了不可替代的作用。随着教育机器人应用,国内外许多相关领域专家也开始关注教育机器人并进行了相关性研究,其中比较著名的就是Thomas Hsiu等人,他们对教育机器人改造进行了深入的研究,尤其是Trikebot机器人。Trikebot机器人是一款非常全面的机器人,Thomas Hsiu在研究中对机器人的器件构造、通信、编程等方面都进行了比较详细的研究,并提出了改进方案,随后改进后的机器人应用于教学领域中,并且得到了非常好的教学成果。另外,我国研究者也针对教育机器人进行研究,湖北十堰职业技术学院教师干国胜自主设计并且开发了机器人Robot一Ⅲ,Robot一11I,研发成功后已经投入到了具体的教育工作中并完成了相关的教育工作,这些研究对于教育机器人的发展和研究都起到了非常重要的作用。
(三)机器人教育的教学设计与方法
机器人教育的教学设计与方法是非常重要的,好的教学设计在教学中可以起到事半功倍的效果。机器人与教育教学相结合的过程中应加大对机器人在教育领域的应用和发展。LOGO是一种编程语言,也正是这种语言最早开始研究把机器人与教学相结合,可以说是教育机器人的开创者。LOGO语言是由Seymour Papert创造开发出来的,设计的初衷是希望可以把机器人和教育结合为学生学习创造更多可能,为学生建立起更加全面的知识体系,学生在学习过程中可以更加直观地学习到知识。ADruin是非常著名的教育研究者,他在自己的作品中对于机器人应用教育领域进行了较多描述,在这些描述中涉及到了许多不同种类的机器人与教育的结合,并且对教育机器人的应用前景也进行了非常详尽的描述。我国在机器人教育领域的研究也是非常多的。而且在相关领域中也取得了不少成果,对教育机器人的教学方式、教学策略都进行了非常详细的论述。
二、机器人教育融合传统教育课程创新人才培养新模式
(一)因“才”施教,设计教学
因“才”施教就是要针对不同的学生有设计地进行教学。首先,合理运用传统的教学方式,在专业课程中融人机器人教育。机器人技术具备许多不可替代的优势,有着非常强的综合性,可以和相关的专业课程结合突出专业的优势,学生在学习的过程中也会更容易接受,获得更多可能性。例如在学习过程中对机器语言的学习就比较单调,而把这些设计和机器人相结合后,可以让学生更加直观地了解所学习的内容,教学手段也更加丰富,也可以融人更多教学内容,让学生以一种不同于普通教学的方式了解相关的案例效果,让课堂学习更富有趣味性,激发学生学习兴趣,提升学生学习动力,也更易于学生接受这些具有抽象性的知识。其次,机器人与传统教学环节融合让课堂更具有实践性。从教育角度来看,实践性是机器人非常重要的特点。教育过程中需要实践性是机器人非常重要的特点。教育过程中需要培养学生的综合性素质,而教育机器人的综合性强,非常适合培养学生的综合性的素质。机器人本身具有趣味性,可以让学生更加直观地了解知识,让学生可以在玩的过程中学习、在学习的过程中体会快乐,通过这样的方式大大提高了学生的动手能力、实践能力,使学生的综合能力得到全面的提高。再次,发挥机器人的优点与课外活动相结合,培养学生的创造力。教育机器人在相关的零部件的设计过程中,一般会以开放性、扩展性为主要原则,让学生在创造的过程中发挥想象力。
(二)因“材”施教,教学设计
因“材”施教可以更好地发挥机器人的特点,发挥其独特作用。因“材”施教一定要根据不同学生的特点,完成相关有针对性的教学。在具体的教育教学实践过程中,针对每一名学生不同的特点进行有针对性的教学设计,通过多方式、多种类、多层次的方式为学生提供更理想的教学平台。如在传统的教学过程中,教育机器人可以让学生完成分组选题,每名学生针对自己的选题进行任务分解,学生也可以发挥自己的长处完成相应的任务。通过这样的教学和学习方式可以循序渐进培养学生的学习兴趣和学习能力。
(三)以研促教,教研相长
科研和教学相结合是促进高校更好发展的前提,二者之间相互促进、相辅相成,不可分离。而科研创新可以为教学发展提供基础。目前,科技创新和传统教学相结合是教学发展的趋势,两者共同发展可以让高校育人环境更加良好。机器人教学的发展是离不开科研支持的,相关教师应该更新观念加大相关科研立项,把研究成果及时应用到教学实践中去,在教学中发现问题及时解决问题,为后续的科学研究提供帮助。
(四)以赛促研,以赛促教
机器人技术的综合性极强,同时也具有趣味性和创新性,非常适合开展竞赛等相关活动,而机器人竞赛活动的开展还可以促进对教育机器人的研究和相关教学研究。首先,竞赛可以促进教育机器人的科研。在比赛的过程中,各参赛队发挥创意,可以为以后的机器人研究提供参考。其次,机器人竞赛可以丰富教学研究。比赛的过程也是学习的过程,学生在竞赛中可以通过方案设计、机器人制作、调试到学和科研。最后的竞赛都在进行创新、学习和实践,这一过程就(四)建立产学研平台,加强校企合作是开放教学方式。再次,机器人竞赛可以提高学生机器人课程的成功和机器人的制造商的支持有的学习兴趣和学习热情,有利于学生全身心地投入最直接的关系,特别是教育、竞赛等相关的机器人制到以后的学习中。最后,通过竞赛还可以增加机器造者,这些是机器人运用于教学的基础。另外,高校人教育的受众,让其他有兴趣的学生也可以参与是教育机器人的实施平台,能够促进相关产品的不其中。断开发和升级,让机器人的产品可以更好地服务于
三、关于深化机器人教育的思考教学,只有二者协同发展,才能形成更加理想的产学
(一)开设机器人课程研平台
机器人与教育相结合在我国许多高校都进行了实践,尽管如此,目前我国各高校没有设置教育机器人专业。传统的教学过程中融人机器人教育可以针对学生的不同特点进行有针对性教学,让学生可以更好地融人到学习中去。另外,在专业课程体系中加入机器人的相关课程可以发挥其优点有利于学生理解,如机械化、物联网、电信专业、自动化专业、测控专业等。机器人技术有着很强的综合性,可以针对不同的专业调整教学方式,更好地促进教学与机器人的教学融合。
(二)构建教育机器人实验、实训室
机器人教育的实践平台大部分是由特定的专业教师根据具体的专业、课程进行设计的,要促进教育机器人实验,应该加强校企合作,建立机器人实验室,加大教育科研投人,使学校教师在教学实践中得到的成果和企业的科研成果直接引入教学中,使教学内容更有针对性,也更加符合学生的学习要求。构建教育机器人实验室有利于学校的实践教学,更好发挥机器人在教学中的实效性,以便得到更有价值的研究成果。
(三)构建机器人教育课外科研训练体系
构建机器人教育课外科研训练体系,以课外活动为平台对学生进行评分,让不同年级、不同基础的学生进行评分和管理,可以建立起相关的科研体系,在这一过程中可以更好地运用机器人进行相关的教
四、结语
随着我国科学技术发展不断加快,我国计算机软硬件技术水平也有所提高,机器智能已经可以改变我们的教育方式,教育机器人更为广泛地运用在教学的过程中,教育机器人广泛应用在教学中是大势所趋。在信息化不断发展的大背景下,教育和机器人不断融合,不但可以丰富教学内容,还可以促进机器人教育更好发展。可以看出,机器人在教学领域中起到了非常重要的作用,并且还在不断推动教育创新和教学上的革新。
浅探机器人教育融合传统教育课程的现状与创新模式研究来自哈尔滨职业技术学院学报,参考文献详见哈尔滨职业技术学院学报。