机器人基础教育发展趋势

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：机器人教育为创新教育提供了广阔的空间，是开发每个学生特长和潜能、培养高素质创造性人才的好素材。因此，机器人教育是开展创新教育的重要方法。

1.机器人教学作为创新教育课程平台的优势

机器人涉及机械、电子、计算机等多学科知识，是培养学生创新思维的最佳学科。但其过强的理论性又使教学工作难于开展。探索一种既能结合多学科知识，又能在一种“轻松”甚至是“玩”的气氛中进行“创新教育”的方法与载体是人们一直在追寻的。通过面向全校各专业学生开设的校选修课为教学平台，以创新训练为主线，利用教育机器人套件（它包含机械构件、微型电机、各种传感器、气动元件、计算机接口及控制软件等）实现各种机器人功能的设计、制造、控制等，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿到整个教学过程中。这种“创新思维训练课程”面向全校各类学生，具有较宽的适应面，可以在规定的课程时间里尽可能地提升学生的学习兴趣，达到训练、激发和培养学生的创新思维和创新能力的目的。

1）多元化教学方法

（1）课堂教学和实践教学相结合：在课堂教学时，引入典型工程案例设计，利用该平台，进行演示实验，加深对所学习理论知识的理解，同时提高学生实验兴趣。很多学生在实验室，把课堂仿真实验在实际实验设备上进行验证。

（2）工程案例教学法：提出1～2个工程案例，进行设计讨论，利用实验设备讲解工程案例中系统构成的各工业设备和部件，使学生对广泛应用的变频调速系统、交流伺服系统及计算机控制系统的构成，以及各工业应用部件及作用有一个直观认识。然后结合工程案例，引导学生进行每一单元的实验［如电机特性、编码器检测、D／A输出、PID（比例积分微分）调节、系统特性分析等］，逐步认识每一单元、每个知识点在控制系统中的地位作用。

（3）开放式自主实践教学方式：学生通过计算机获得实验指导书，实验平台软件使用引导，以及一些用于实验的工程案例等材料，利用实验平台自己设计实验，培养学生自己获取知识的能力。以团队组织形式自主实践活动，在这个实践活动中，主要采用讨论教学法和引导教学法。

（4）指导学生参与实验平台软件设计：毕业设计或学生科研时，学生根据实验要求，设计实验系统软件，并在平台上调试。

2）网络信息化教学平台

在网络平台上向学生提供教学内容、网络课件、电子教案、学习辅导、电子书籍、电子手册、应用资料、网络链接等网络教学资源；建立网络交互平台，进行课程问题实时发布、专题讨论、网络释疑、学生意见反馈，教学情况调查等教学辅助工作。利用网络这一现代教学手段，打破传统实践教学在时间和空间上的限制，可以在任何时间、任何地点，通过网络进行自主学习、交流讨论。

3）分层次的实验设置

开展多层次的实验教学，根据实验教学要求和内容的难易程度以及循序渐进的教学规律，由易及难，分别开设“演示性”“验证性”“设计性”“综合性”和“创新研究性”实验，充分挖掘学生综合运用能力和创新能力。

2.机器人教育可以作为创新教育和教改的切入点

机器人是人类创新能力和创新成果的载体，是永无止境的研究课题。机器人教育为创新教育提供了广阔的空间，是开发每个学生特长和潜能、培养高素质创造性人才的好素材。在毕业设计教育改革中，根据创新教育的任务和要求，结合机器人教育自身的优势和特点，以学生为主体，在教师的引导下按照学生自身的特点，进行个性化教育，能突出培养学生的创新精神、创新能力和创业意识。在设计过程中，从设计课题的方案制定到方案实施，整个过程由学生独立完成，这就激发了学生的学习兴趣和求知欲望，使学生的学习从被动向主动转化，培养学生的自学能力和选择知识的能力，同时理论联系实践，提高了学习的深度和广度，培养了学生的创造精神、实践能力以及独立分析问题和解决问题的能力。因此，机器人教育是开展创新教育的重要方法。

实践是创新的源泉。在课题设计的制作和调试过程中，学生能够拓宽知识面，提高理论水平，开阔眼界，了解国内外的科技发展前沿，从而培养学生的现代专业技能和动手能力。学生通过动手和实践获得实际经验，增强解决实际问题的能力，因此，机器人教育是提高实践能力和开发现代专业技能的好教材。

培养现代意识和提高素质，是学生适应现代社会的需要，也是教育改革的要求。在课题设计中，勤奋刻苦、废寝忘食、一丝不苟的敬业精神，互相学习、团结协作、不计较个人得失的奉献精神，勇于创新、勇于实践、不怕挫折、顽强进取、严谨推理、实事求是的科学态度是完成设计任务的思想保证。通过课题设计，使学生增强团队精神和环境适应能力，提高创新能力和社会责任感，从而得到了全面协调发展。

机器人教育具有趣味性、创新性和可操作性等特点，它的生命力是非常旺盛的。机器人教育具有以下几种发展趋势。

1）向个性化教育发展

我们已经看到掌上英语学习机这种电子产品的普及速度，以及它对英语教育的价值作用，甚至它在内容上向着多学科多元化发展，在更新方式上向着网络化发展。教育机器人完全也可以这样，以其智能化、小型化的特色成为个性化教育的主力军团之一。随着教育机器人产量的扩大、价格的降低，它向个人应用的普及风潮一定也会出现，从而给个性化教育带来革命。

2）向社区化教育发展

机器人在教育方面可能会有一种与其他教育不同的方式，那就是教育社区化。就像书画培训、音乐培训这类已经非常成熟的社区教育已经给我们的教育一样，机器人教育活动中的机型丰富、投资持续、适合团队等特点给社区教育的组织带来可能。在商家的联合、社会团体的组织下，机器人社区教育会在时间上更充分、组织活动更灵活、资金循环更顺利等，这会给机器人教育带来生机。

3）向课堂化教育发展

课外活动小组毕竟是小部分人的活动，虽然这对于特长教育有着不可否认的作用。但是，课外活动的系统性、普及性和公平性都得不到保证。对于机器人教育这个新鲜事物，课外活动小组的引导作用是非常重要的，但是如果不向学科课程发展，其教育理论、教育方法的成熟是缓慢的。所以，随着下一步新课程的实施，机器人教育走进课堂成为一种必然的发展方向。向课堂教育发展，需要包括教材建设、教法研讨等几个步骤，是一个持续发展、革新的过程。

总之，机器人教育受科技发展的影响其创新性、实践性、发展性是非常强的，对学生的技能教育、科技的社会化都具有重要的意义，它给我们的教育内容和教育形式都带来更多的惊喜与期待。

机器人基础教育发展趋势

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