论机器人与信息技术教育的融合

内容提要：作为一名工作在教学第一线的信息技术教师，一直是以计算机和网络为主开展教学，而我校去年初开设机器人课以后，引发了我的思考，并对信息技术和机器人教学整合进行了初步的尝试。我认为，机器人的出现为信息技术的发展提供了一个非常好的平台，能够成为信息技术教育教学的新载体。

关 键 词：信息技术、机器人、教学、融合

一、信息技术与机器人教学的关系

首先，认识一下机器人。机器人是一种通过电脑编程，可以依靠程序自动完成一定操作或移动作业的机械装置，它有视觉、听觉、感觉等功能，有识别功能和自主行动的功能。我认为，它是信息技术发展的前沿领域，是一门具有高度综合渗透性、前瞻未来性、创新实践性的学科，蕴含着极其丰富的教育资源。

机器人设计了信息技术的几乎所有内容，可以让学生接触并看到信息技术的全景，尤其重要的是机器人是信息技术的开放性开发平台，学生可以充分发挥想象力去开发更重智能装置，从而培养学生对信息技术的开发能力。

由于小学的信息技术教育是从过去的计算机教育发展而来的，所以信息技术教育一直是一计算机作为唯一载体的，其教学内容仅反映信息技术中的计算机技术和网络技术的内容，而信息技术内容中的感测技术和控制技术在教学内容上没有得到充分体现。我们研究机器人技术后得出结论：机器人技术充分涵盖了感测技术、控制技术、智能技术、通信技术。将机器人作为信息技术教育的新载体，改变了以计算机为唯一教学载体时所造成的学习内容不够全面的缺憾。

机器人教学内容作为信息技术教学内容之一的作用主要体现在以下两方面。

1、使学生掌握机器人编写和下载程序的方法，了解机器人的传感器和驱动装置的作用。理解体会程序是机器人的灵魂，了解体会机器人是怎样在人的指挥下工作的。为机器人编写程序，提高规划能力和解决问题的能力。

2、通过完成项目任务和比赛项目，使学生在为机器人扩充功能的过程中学习有关数字电路方面的知识，在组装扩展机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。

二、机器人教学对信息技术教学的意义

从无到有，从竞赛到普及，经历了十年，我国中小学机器人教学，正以多种形式迅猛地开展起来，在机器人教学实践中的问题也越来越成为信息技术学科建设与发展的重要研究议题。

我们知道信息技术是包含了感测技术、控制技术、智能技术和通信技术的新兴学科。由于中小学信息技术学科是由计算机学科发展而来，所以以往的教学内容偏重计算机知识。当我们发现机器人这个教学平台时，我们欣喜的是这一平台中蕴含的感测技术和控制技术知识对我们信息技术学科发展的影响，它弥补了以往信息技术课程没有感控技术教学内容的缺憾，而从学科的角度我觉得更应该关注的是在信息技术学科建设中的感测与控制技术内容的引入，我们应该把机器人平台中蕴含的教学内容看做是信息技术课程的综合实践内容，在高中信息技术课程中应该增设类似《感测与控制技术应用》的选修课内容。从试验开始，从校本课程开始逐步展开。我当然也希望在修改信息技术课程标准时增设类似的选修课程。

最近还听到有关机器人教学学科定位的一种说法，该说法称：信息技术教师搞机器人教学是“种他人地，荒自家田”，对此我的看法是“这是一块一直荒着，有待开发的自己的地”。这块荒地就是《感测技术与控制技术应用》，是机器人这个教学平台所承载的相关知识唤醒了我们对这块荒地的归属意识和开发热情。

另外关于机器人课程的归属问题，我认为应该摒弃学科本位的做法，将机器人看做是一个教学平台，需要的学科都可以用它来诠释其中蕴含的本学科知识，也就是说像看待计算机一样，把机器人看做一个教学载体，在这个载体上承载了我们中小学信息技术教学的知识内容。

如果我们把一些学科看做是靠传统求生存，那信息技术学科应该靠发展求生存，发展就要在课程内容和课程建设上下功夫，如果仅把计算机知识内容作为信息技术的课程内容，那么中小学信息技术课程就会逐步退出舞台，中小学信息技术学科在发展中遇到的问题必需通过发展得以解决，如果用发展的眼光来看待信息技术学科，我觉得信息技术学科前途无量。

三、如何让机器人落实到信息技术课堂教学中

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。机器人教育在基础教育未来的发展大有希望。

（1）教师应该发挥示范的作用

　　许多学校的做法是将机器人的知识与技能，以知识更新的方式纳入已经开设的《信息技术》《通用技术》等课程。因为机器人融合了众多先进技术，充分体现了当代信息技术的多个领域，是信息技术的重要内容，更是智能技术的结晶。在信息技术教学中机器人将会与计算机一起成为信息技术教育的工具，承载起信息技术教学载体的任务。如：信息技术中的程序教学，如果只是对编程有关的知识进行讲解和示范，比较枯燥无味。把机器人引入程序教学增强学生的感性认识。教师可以通过简单的实验，让学生对于编程有一定的兴趣。通过一定的程序指令，达到机器人能够进行行走或者在遇到障碍时自己能够转弯。虽然这些功能的实现需要传感器，电动马达等相关设备，但是相关电脑程序的应用，才是实现这些功能的关键。在起步阶段，学生可以对教师的示范进行模仿，但是，随着实验兴趣的提高和技术不断进步，学生就会自己开发一些电脑程序和相应的功能。教师对于学生的进步应该积极地给予肯定，同时帮助学生积极进行总结，只有这样，才能促进学生进步和提高对科技的兴趣，在娱乐中促进智力的开发和动手能力的加强。机器人在教学中应用的目标，必将给信息技术基础教育带来新的活力。

　　（2）开展活动促进发展

　　学生的特点是比较好强。所以组织相关的竞赛活动是促进信息技术和机器人教学整合的有效途径。教师则组织学生举行机器人竞赛，如：“机器人沿黑线走到指定位置取回物品回到起点。”这一比赛可以激起学生更大的兴趣，于是他们在反复调试的过程中，更加熟悉了机器人的性能，也摸索出一些编程及解决问题的技巧。教师只做好学生比赛的指导工作，引导学生正确看待竞赛活动，希望通过竞赛学习相关知识和机器人的操作技术，提高自己的水平才是比赛的本质。

　　（3）教师提高自身的素质

　　信息技术和机器人教学的整合对于教师的素质提出了新的要求。信息技术和机器人技术都是高科技知识，随着社会的发展和生产力进步，技术不断地得到更新，所以，作为教师需要随时掌握科技发展的动态，更新自己知识体系，把最新最快的信息贯彻到教学中，为学生眼界的开阔打开一扇知识的大门。同时，学校也应该开展相关方面的培训，可以通过送出去和请进来的方式对教师进行培训，效果会更加理想，也有助于教师素质的提高和知识结构的整合，促进教师在教学中使用新方法，利用新理念，对教学内容和教学方式进行改革，从而提高教学质量。

 四、机器人教学中的困境

机器人正在大踏步走向基础教育，各地中小学机器人实验室迅速建设，它作为课程，各种活动不成熟的表现也越发明显。但是，目前还是处于综合实践活动的层面，且遇到诸多方面的制约。

1.资金需求量大

　　机器人的价格比较昂贵，处理器一般在四、五千元以上，配件库都在两千元左右，一台处理器一般要有二套配库。每套设备价格不菲，资金压力很大，课堂的普及面受到很大影响。究其原因，机器人普及面不够，对产商来说市场比较小，生产成本和开发成本较高，造成了基础教育对机器人教育资金投入量增加，推广面受影响。

2.竞赛活动商业化

　　目前机器人竞赛，一方面，有些商家通过不当竞争，人为通过竞赛规则或功能实现等办法造成选手参加比赛受机型的局限性很大。另一方面，由于竞赛的功利化思想，学生比赛成绩受机器本身的软件、硬件装备影响很大，这就造成了比赛的即时性和激烈度受到影响，影响了学生创新能力的培养。所以，过度商业化的运作造成了机器人教育发展的方向发生偏移，这对机器人广泛普及是极其不利的。

　　3.教学活动随意性强

　　目前机器人进入课程或者参与学科整合的经验还很少，教育研究成果非常缺乏。尤其对中小学教师而言。

　　（1）教材问题

　　不知道用什么样的教材更能发挥学生的潜能，虽然新课改给我们设置了选修课程，但是，目前市面上很多机器人硬件、软件环境和我们课本不是很一致。

　　（2）场地问题

　　学校只配备电脑室没有配备专用的机器人工作室。虽然在高中信息技术新的课程标准中增加了人工智能部分，但是理论比重较大，机器人实践活动较少，非常不利于开展相关教学。在高中通用技术课程标准中，增加了简易机器人选修课，但是受到课程地位和课时的局限，目前效果尚不明显。虽然，有些发达的地区作为地方课程或校本课程来开设，但教学内容与活动随意性都较强。

将机器人作为信息技术课程的教学载体，可以使中小学的信息技术课程更加适应信息时代的需要，拓展信息技术课程的知识广度和深度。在教学活动中，由于学生充分体会到研究主题的兴趣性和挑战性，通过尝试用不同的方法解决问题，从而鼓励学生充分发挥想象力、创造力，培养学生的开放性思维。极大地提高了学生所学知识的综合性，培养了学生的设计能力、动手能力、分析能力、创新能力和综合应用能力。

总之，机器人技术是集高科技于一身的科学。在科研及生产和生活中都有着重要的影响，是未来科技的发展趋势和方向。在信息技术的教学中引进机器人技术可以改善教学方式，提高教学质量，更好的促进学生发展，是教学改革在信息技术领域的探索和教育方式创新的具体体现。信息技术和机器人教学的整合为我国新时期的教育改革探索出一条新的途径。

　[参 考 文 献 ]

《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》

《感测与控制技术应用》

《人工智能初步》

《国富论》

《简易机器人制作》

《中国工业机器人的发展走向专访专访》