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1、智能机器人科目设计方案上海市甘泉外国语中学 袁文铮智能机器人科目通过具体的技术实践使学生理解技术与科学的联系和区别，理解两者对社会发展、人类生活所具有的重要意义，从而深化认识，开拓视野。与此同时，将技术所蕴含的丰富的人文因素，自然地融入智能机器人课的教学之中，滋润学生的心田，提升学生的文化品位和人文素养。一、智能机器人科目开发说明1背景分析我校的拓展型课程是着眼于社会未来发展对人才的要求，从全面发展学生的素质出发，以“培养有教养、有个性、有竞争力、有国际视野的现代人” 为课程目标及最终的育人目标。二十一世纪将是一个机器人（PR）的时代！早已成熟的PC技术和蓬勃发展的Internet正在逐步改变
2、着人们的生活，信息更加便利，家居更加智能化，作为人类梦想的机器人也已经开始走入工厂，走进家庭。个人机器人的核心智能技术作为技术领域的一个学术前沿，有着无穷的研究空间，个人机器人产业刚刚开始形成。今后，个人机器人或许会像目前的个人电脑一样的普及，Internet也可能成为PR大脑的一部分。在不久的将来，个人机器人或许会成为人们每天学习、生活、娱乐中离不开的伙伴！为此，智能机器人科目设计以培养学生创新精神、实践能力为宗旨，以提高学生的信息素养、技术素养为目标，是学生信息科技课程的延伸。智能机器人科目尽可能的面向全体学生，考虑到学生在兴趣、生活经历、地域特征、文化背景等方面的差异，在教材、教学及其评
3、价等方面力求多样性和动态化，以满足不同学生的不同需要，促使学生的个性发展。2学情分析初中学生认知结构的各种要素迅速发展，认知能力不断提高，认知的核心成分思维能力逐渐成熟，并向理论思维转化；抽象逻辑思维占优势地位，辩证思维和创造思维有了很大发展；自我评价和自我控制能力明显增强；心理状态极不平衡，多种多样，偏差心理不时呈现。因此，在学习活动中，要进一步拓展视野，关注机器人技术发展对社会的影响；培养学生的学习兴趣，增强创造的欲望；通过智能机器人设计、机器人技术试验等活动，让学生习惯合作学习、团队协作的学习与研究方法；营造民主、活跃、进取的学习氛围来进行探究和创新，使学生的创造潜能得到良好的引导和有效
4、的开发，使学生的实践能力得到发展。3教育价值技术是不断发展变化的，它具有鲜明的时代印记。智能机器人科目的教育价值首先在于它紧密联系学生的生活实际，在注重课程内容的基础性、通用性的同时，注重了它的先进性。其次，从学生现实生活所接触的技术内容向现代技术和高新技术延伸，使学生有机会了解现代工农业生产和日常生活中技术发展的崭新成果和未来走向。第三，让学生在掌握基础知识和基本技能的同时，有机会接触到所能理解的最新发展成果和技术信息，从而领略到技术发展的内在动力和文化意义，增强对当代先进技术及其文化的理解。4课时总量智能机器人科目建议的课时总量为20课时。其中第1、2课时为进入智能机器人世界的入门学习，要
5、求学生了解机器人的诞生、机器人的发展、能力风暴机器人的基本结构、能力风暴机器人的编程软件等入门知识。从第3课时起，依次进入15个项目的活动过程，原则上每个项目活动安排1个课时，个别较难的项目可以再机动安排1个课时。最后1、2课时安排创新机器人项目设计，可以作为科目考核的参考依据。二、智能机器人科目目标在智能机器人科目实施过程中，知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的目标是一个不可分割的整体，应注意融合与协调，努力实现三者的有机统一。1智能机器人科目的三维目标（1）知识与技能 理解智能机器人技术的性质，了解智能机器人技术的发展历史和一些最新成果以及生活和生产中的应用，能正确认识智能机器
6、人技术对人们日常生活及社会产生的正反两方面的影响，具有正确操作机器人基本技能。 了解传感器在智能机器人工作中的作用，理解红外、光敏、碰撞等传感器的工作原理和在智能机器人中的应用。 了解智能机器人设计的基本知识，初步掌握智能机器人设计的一般程序和基本技能，能对设计的过程、方案和成果做出比较全面的评价。 能从技术设计的角度理解结构、系统、流程、控制的一般概念，了解简单的结构设计、系统设计、流程设计、控制设计的基本知识，以及这些知识在机器人设计中的内在联系和广泛应用。 了解算法的概念和在机器人设计中的重要作用；能够用自然语言来描述机器人工作的过程。 熟悉一种可视化窗口的程序设计，并应用于机器人的制作
7、。 具有初步的技术试验的操作技能，能进行基本的技术测试和技术指标测量，会写简单的技术测试和技术试验报告。（2）过程与方法 经历根据生活和学习需要提出问题、并形成设计解决问题方案的过程，体验学习中应用批判性思维和创造性想象能力的方法。 经历技术方案的实现或转化为作品的过程，初步学会模型或作品的制作、装配、调试的方法。 经历作品制作中交流与评价的过程，学会在小组活动中进行学习的方法。 经历将结构、流程、系统与控制的基本知识应用于技术实践的过程，初步掌握结构、流程、系统与控制的基本思想和方法，并能综合运用所学知识和技能解决一些实际问题，发展创新精神和理论运用于实践的能力。 经历典型的技术设计、制作和
8、评价的活动过程，初步掌握基本的技术学习方法和技术探究方法，具有初步的参与技术活动的能力和使用技术及其产品的能力，发展技术的决策能力、创新能力和终身学习能力。（3）情感态度价值观 形成和保持对技术问题的敏感性和探究欲望，领略技术世界的奥秘与神奇，关注技术的新发展，具有对待技术的积极态度和正确使用技术的意识。 熟悉从事技术活动必须具备的品质，能够安全而又负责任地参加技术活动，具有良好的合作和交流的态度，养成严谨、守信、负责、勤俭、进取等良好品质。 体验技术问题解决过程的艰辛与曲折，具有克服困难的勇气和决心，培养不怕困难、不屈不挠的意志，感受解决技术难题和获得劳动成果所带来的喜悦。 认识技术的创造性
9、特征，形成实事求是、精益求精的态度，培养富于想象、善于批判、敢于表现个性、勇于创新的个性品质。 理解技术的文化特性和艺术特性，具有认识技术问题的国际视野和全球意识，以及一定的对技术文化的理解和选择能力。 理解科学、技术与社会的相互关系，增强劳动观念，具有敬业意识与创业意识，形成与技术相联系的经济意识、质量意识、环保意识、伦理意识，以及主动参与当地经济建设的意识。2教学设计中教学目标设计的原则与要求智能机器人立足信息技术教学的基础，以基础的、宽泛的、与学生日常生活联系紧密的技术内容为载体，以进一步提高学生的信息素养、技术素养、促进学生全面而富有个性的发展为目标。通过学习，学生将进一步拓展信息技术
10、、技术学习的视野，学会或掌握一些通用技术的基本知识和基本技能，掌握技术及其设计的一般思想和方法；具有一定的技术探究、运用技术原理解决实际问题以及终身进行技术学习的能力；形成和保持对技术的兴趣和学习愿望，具有正确的技术观和较强的技术创新意识；养成积极、负责、安全地使用技术的行为习惯，发展初步的技术能力和一定的职业规划能力，为迎接未来社会挑战、提高生活质量、实现终身发展奠定基础。三、智能机器人科目内容1内容选取的原则及组织形式说明智能机器人科目的内容选取原则：注重学生创新精神和实践能力的培养，并着力于以下几个方面形成目标上的独特追求：技术的理解、使用、改进及决策能力；意念的表达与理念转化为操作方案
11、的能力；知识的整合、应用及物化能力；创造性想象、批判性思维及问题解决的能力；技术文化的理解、评价及选择能力。智能机器人科目的组织形式：由智能机器人活动教程、项目活动记录表、项目活动答案参考、配套例程几个模块组成。涉及智能机器人的概念，基本结构和工作原理，机器人的发展历史，机器人的应用等项目活动。其中，智能机器人活动教程是自行开发的区域性拓展型教程，其中包含五大章节，15个活动项目，约六万余字。项目活动记录表共15份，与智能机器人活动教程中的15个项目活动相配套。2完整的内容框架智能机器人科目内容框架：内容活动教程活动记录表配套例程图示 智能机器人活动教程的目录： 智能机器人活动教程目录5第一章
12、 进入智能机器人世界一、机器人的诞生二、机器人的发展三、能力风暴机器人的基本结构四、能力风暴机器人的编程软件第二章 让你的机器人动起来项目1 运行自检程序项目2 运行表演程序项目3 传感器功能的测试第三章 小试身手项目4 走正方形项目5 打招呼项目6 折返跑项目7 边走边唱项目8 追星族第四章 更进一步项目9 接力赛项目10 机器人回家项目11 飞蛾扑火项目12 篝火晚会第五章 挑战自我项目13 旅行者项目14 走迷宫项目15 消防员3配套的课程资源说明项目活动答案参考及配套例程是提供给教师备课或指导学生实践时的一个参考，配套例程中包含有15个项目活动中涉及到的所有设计程序，有些项目还提供多种
13、程序思路，以帮助教师开拓思维，多角度地解决机器人程序设计中的实际问题。四、智能机器人科目实施学生的技术学习过程是主动建构知识、不断拓展能力的过程，也是富有生机、充满探究、生动活泼的活动过程。在这个过程中，学生是学习的主体，教师是学习活动的引导者、帮助者，更是学生的亲密朋友。1活动组织形式及实施原则在智能机器人科目的实施过程中，以小组化的合作形式展开教学活动。其实施原则：第一，从学生的实际出发，精心设计和组织学生的学习活动；第二，根据学生的身心发展规律和技术学习特点，指导学生采取自主学习、合作学习、网络学习等多种学习方式；第三，促进学生探究能力的提高，积极的情感态度与价值观的形成，以及终身学习能
14、力的发展。2活动设计的要求 引导学生亲历设计的过程在教学中，应让学生亲历由一系列环节组成的设计活动。首先，教师要重视学生的全员性参与。教师应密切结合学生的生活经验，重视改进教学方法，激发学生对技术问题的兴趣和研究愿望，并注意发挥每个学生的积极性，最大限度地开发每个学生的潜能，促使其主动、有效地参与设计过程，获得直接经验。其次，要强调学生的全程性参与，即每个学生都必须经历设计方案的形成过程、方案转化为作品的过程、交流和评价的过程。为此，教师应注意保持学生学习兴趣的稳定性和持续性，引导学生从多个角度提出问题，用多种方法解决问题，运用各种技术交流和评价手段丰富设计过程，以使学生获得比较完整的体验。在
15、设计的教学过程中，教师还要以引导者的身份创设一种开放、民主、活跃、进取的学习氛围，鼓励学生展开想象，大胆创新，使设计真正成为生动活泼、师生互动的过程，使全体学生在设计过程中都得到发展。 加强对学生的个别辅导由于智能机器人科目内容之间的联系十分紧密，同时学生的接受能力也各有差异，所以在学生的学习过程中，容易出现分化现象。特别是调试中，有些学生如果得不到教师的及时辅导和具体帮助，往往会造成学习的中断，甚至还会干扰正常的教学秩序。因此，在技能操作方法教学和学生动手实践过程中，教师要加强巡视，注意教学信息的及时反馈，根据不同情况，采用小组辅导、个别辅导和学生之间互帮互学等多种方式，及时给有困难的学生提供帮助。在辅导过程中，要重视对所出现的技术问题的分析和方法上的指导，防止出现教师代替学生操作的现象。在制作过程中，有的学生如果提前完成任务，教师可以及时聘请他当“小老师”，辅导有困难的学生，分析出现问题的原因；或者对这些学生提出更高的要求，让他们继续进行研究和改进。 加强教学研究要根据本标准的要求，结合学校的实际情况，立足于教学的具体问题，通过讨论、听课、公开教学
