机器人教学中创客教育与计算思维的融合.doc

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1、机器人教学中创客教育与计算思维的融合2016-04-07 倪正辉 中国教育信息化在线　　创客教育重在实践，贵在分享，“中国教育信息化在线”每周四开设“创客专栏”，主要分享推广教育创客们的实践案例，与大家一起见证创客教育的更大发展。欢迎踊跃投稿，优秀案例将有机会发表在《中国教育信息化》杂志上。选题讨论QQ：;QQ群:。　　“创客”一词具有一种经过实践去发现问题，并努力找到解决方案的含义，体现出积极向上的生活态度，“只有想不到，没有创客做不到”，实质是对“发现问题和解决问题”两方面状况的反映。如何既要想得到又要快速做得了呢?融合

2、计算思维教育是个不错的选择。　　计算思维，一个古老但又年轻的概念，经过几年的萌发，现犹如海啸般正在教育界激荡和蔓延，许多地区把计算思维作为技术课程的基础理论和内在核心价值加以引入，期望实现技术学科的稳定性和核心性，并因此而展开了实践探索。计算思维与创客教育　　1.计算思维教育是创客教育的一种载体　　教育的本质是人的发展，而人的发展需要高品质的思维，作为“涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动”的计算思维以发现问题和解决问题为立足点，其“思维教学的核心理念是培养聪明的学习者，教师不仅要教会学生如何解决问题，也要教会他们发现值得解

3、决的问题”，这与创客教育的理念、目的是一致的完全吻合的，从这意义上说，计算思维教育是创客教育的一种载体，通过教学能让学生品味计算思维、提高计算思维、享用计算思维，“计算思维将成为每一个人的技能组合成分，而不仅仅限于科学家”，计算思维教育和创客教育的融合是创新人的行为方式和生活方式的一种状态。　　2.计算思维训练是创客教育的途径之一　　郭喜凤教授等认为：计算思维源于并服务于由理论、技术、工程、工具、服务和应用构成的计算链，这一计算链以计算理论为始点，以计算应用为终点，每一结点都将产生计算思维，从始点到终点的转化构成计算思维的工

4、程化，从终点到始点的转化构成计算思维的抽象、升华和理论化。创客教育实践是从始点到终点的转化，是计算思维工程化的体现，创客教育课程是从终点到始点的转化，是计算思维理论化的体现，从这角度看，计算思维训练应是创客教育的途径之一，它使创客教育可以条理化，具有了可操作性，计算思维训练是创客教育的一种实践形态。　　3.计算思维方法是创客实践的具体策略　　“计算思维应把基础和核心建立在经验、实证和教育之上，应关注方法、实践和实效”，用计算思维去发现问题和解决问题应是每个人的基本技能，创客教育实践中大量应用计算思维的约简、分离、转化、仿真和

5、应用等方法，是计算思维教育和创客教育两间融合的体现，计算思维方法是创客实践的具体化，是创客实践策略的基础，是创客的一种存在境界。创客教育与计算思维教育的融合案例　　课堂是创客教育与计算思维教育融合的常见阵地，以下以苏科版小学信息技术教材中《机器人行走》一课的教学为例，例谈一些常用计算思维方法的应用。　　1.问题的约简　　紫光学生机器人是教材配套的“两轮独立驱动智能机器人”，表面看似一台简单玩具小车，但要求通过编程来指挥它行走，学生往往没了头绪，不知如何来“玩”。　　解法：先让学生观看玉兔号月球车落月的一段视频，然后问：“嫦娥

6、奔月是我们中华民族的千年梦想，能在月球上走走，是我们民族的骄傲，月球车从登月器上下来到达采样区，一共行走了多少距离?”，这是个典型的可计算问题，从判断月球车行走过的距离切入，整合数学知识，学生极易明白“速度与时间”是获取月球车行走距离的两大核心要素，紧接着又问：“玉兔号月球车我们没有，但手里有紫光学生机器人，你能指挥它行走吗?”，于是机器人的行走问题，学生也就很自然地简约成计算机技术了：让机器人行走，只需设置行走速度和行走时间。通过对庞杂或复杂问题的简约化，降低问题难度，便于分析和解决问题，这就是计算思维的约简。　　2.关注

7、点分离　　能让机器人行走且能按人的意图顺序行走，体现机器人的“智能”，区别于普通玩具车是本课教学目标之一。解法：运用关注点分离方法，借助案例来实施。　　关注点分离就是将复杂系统，用合适方法分解成多个模块(阶段)，然后再逐一针对各模块特征，找出各自解决方法，最终解决整个系统问题。如庖丁解牛般在关节点分割，其应用模式一般分3步：①问题分离策略，②各模块分别求解，③合成各模块的解。 图1　矿区场景图　　先情景化案例(见图1)：“A、B、C、D四种矿石分布在四周区域，中间为E区域是矿石加工区，如果机器人要采集其中一种矿石用于加工，请

8、以加工区为始点和终点，设计一个机器人行走方案”。这类场景学生极易上手，会有多种分离策略，如采集B矿石分解为前进、后退和停止，采集C矿石分解为右转弯、前进、后退和停止等;各模块的解，通过尝试操作较易获得，各模块解的合成也不难获得，即“机器人采矿行走方案实质就是机器人前进、后退、转弯和停止这四