stem教育视角下中学机器人校本课程评价体系初探.rar

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1、STEM教育视角下中学机器人校本课程评价体系初探作者姓名及单位：摘要：本文通过分析科技创新教育在国际国内教育中的地位和作用，进一步阐明了在新形势下，在科技、信息技术高速发展的今天，智能机器人教育走进中学课堂已成必然。本文结合本校机器人校本课程的开设情况，分析了其评价体系，希望能够抛钻引玉，引起更多专家学者对该领域的关注和研究。关键词：STEM；校本课程；评价一、前言机器人技术的专门研究开始于20世纪60年代初，历经50余年的发展，已经取得了令人瞩目的成绩，并在众多领域得到广泛的应用。除了在工业、医疗和服务

2、业得到广泛应用外，机器人教育在普及机器人科学知识与技能方面，被现代教育学家认为是培养学生创造力和想象力的有效工具。实践证明，在中学开展机器人教育，可以普及先进的机器人科学知识，提高机器人技术的应用水平，有助于学生的逻辑思维能力、创新精神的培养和实践动手能力，同时也为提高机器人研制能力、加强机器人专业建设和应用范围提供有力的保障[1]。自从2003年，我国高中信息技术教学的技术选修模块增加了“人工智能基础”，在全国中学计算机教育研究中心、众多知名专家和一些发达省市的大力倡导和推广下，我国机器人教育得到令人瞩

3、目的发展，近百所中学陆续成为机器人教学实验学校。然而，发展的过程中，问题与矛盾也随之而来。如何深入、系统地梳理出当今机器人教育的课程发展现状，以一种什么样的视角去分析、探究问题产生的根本原因，是提出问题解决策略的前提与基础[2]。本论文力图引入STEM（科学，技术，社会）教育理念，从科学、技术、社会三个层面展开综合分析，构建开放性、综合性的研究框架，从而提出一个具有明确指向、着眼于未来的机器人教育策略。二、中学机器人教育目前，世界上对机器人还没有统一的定义。由于定义的模糊，机器人对人们来说大多是一种不可触

4、及的高科技产品。很多人认为，机器人应该制作得和人一模一样，可以完成人类的各种工作。而实际上，很多专业人士更倾向于将机器人理解为一种自动控制的机器装置，既可以接受人类指令，又可以按编制好的程序运行，当然还有更高级的人工智能机器人。所以这个概念，具有一定的局限性。我国科学家对机器人的定义是：“机器人是利用机械、电子组合而成的一种能模仿生物和人类的某些技能的机电装置”。这些定义从不同侧重点进行了描述，它们都有共同点，即机器人能够自主完成一些动作，可以代替人的一部分劳动，也体现了机器人由自动化向智能化发展的特点[

5、3]。在中学广泛应用的教学机器人与应用在其他领域的机器人相比，要简单得多，以适应学习者的学习能力与特征。在机器人教育中，学习者除了接触到机器人机体本身外，还有相应的控制软件以及教学课本。机器人的基本结构主要包括主板、各种传唤器、运动装置、显示器及发声器等功能模块，以模仿人的“感觉”和“反应”。除了硬件，在软件方面一些教学机器人配有仿真系统。通过程序控制，使仿真系统中的虚拟机器人实现一定的功能，同时还可以仿真机器人的运动场地、周边环境和设施。学习者可以在掌握了一定的计算机编程语言之后，通过编程设置机器人运行

6、环境，创造出自己喜欢的机器人[5]。中学机器人教育课程内容机器人教育主要指开设机器人课堂和课外活动，学习人工智能和机器人的知识与技能。现阶段我国中学开展智能机器人课堂教学，一般包括以下四方面的知识内容：（1）机器人技术基础知识：主要包括机器人的定义、机器人本质和原理、机器人的诞生与发展以及在现实生活中的应用等内容。这些内容主要在教材中呈现，并且设置于学习的初期，为了让学生了解机器人的基本内容、明确学习目的。（2）机器人编程：主要包括计算机编程语言及编程环境的使用，使学习者能够编写简单的程序，或通过原有程序

7、的改编，完成学习中要求的任务。学习者需要理解机器人的结构和原理，编写程序语言控制系统，使相应的感知器、传唤器和效应器按命令完成预设的任务。这部分知识需要学生在掌握一定计算机编程语言的基础上做进一步学习，同时也对学生的逻辑思维能力提出了挑战和要求。（3）机器人硬件：学会学校引进或自制的机器人硬件使用方法，学会搭建机器人，了解机器人的机械结构及原理。在机器人硬件教学的不同学龄段，接触的机器人硬件繁易成度不同，有的只是一些简单的积木或机械装置，有点或是完全没有人形的电路模板，根据学习的深入，机器人硬件装置也会更

8、加高级，功能和组成也会相对完备。（4）机器人的简单应用：应用机器人基本知识完成任务。例如，踢足球、走迷宫等。在上述课堂教学的基础上，准备充分的学校会组织学生参加机器人竞赛。为了推动机器人技术的发展，激发机器人爱好者的学习热情，在全世界范围内相继开展了一系列形式多样的机器人竞赛。国内外颇具影响力的机器人竞赛的主要赛事有：FLL（firstlegoleague）机器人世锦赛、国际机器人奥林匹克竞赛、RoboCop机器人世界杯赛、F