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团队师生将携带捐赠来的10套智能控制机器人教学器材前往xx县xx中学进行科普知识宣讲和培训,并为xx县xx中学的课外科技实践兴趣小组师生赠送10套器材,实现大学-中学大手拉小手活动,帮助农村中学学生实现自己的科技梦。在xx县xx中学各个班级中的科技爱好者开展科技支教、素质拓展等活动,特别为其中的留守学生进行机器人制作的训练,为偏关县当地群众开展一系列有关机器人知识的演示和宣传,增强队员们的团队凝聚力,磨练意志,增长才干。
本次活动以、“教育关爱,帮扶留守儿童;科技支教,传递爱心素养,共创和谐新天地。”为主题,活动内容主要从以下几方面展开:
1、教育关爱——大学--中学大手拉小手活动
活动概况:团队师生与当地中学师生开展帮扶结对子,赠送10套机器人教学器材。
2、科技支教——机器人知识新接触
活动概况:团队师生为该校留守儿童和课外科技实践爱好者进行手把手知识教与学,搭建属于自己的机器人并进行演示。
3、科普宣传-----为基层群众发放宣传资料
活动概况:团队师生利用工作之余的时间,进行机器人演示和科普资料以及党的政策资料的发放。
4、实践总结——记录过程、总结经验,再接再厉。
活动概况:记录实践过程,留下成长点滴,最真诚的话语,最真挚的情感,最深切的感悟,在此见证每一路足迹。同时,激发同学对基层中学科技知识传播的热情以及奉献留守儿童的爱心。
(肖晓蕾供稿)
【第二期】
机器人团队赴xx县xx中学社会实践服务队XX年暑期“三下乡”社会实践活动正式拉开帷幕
近日,我校机器人团队赴偏关县万家寨中学社会实践服务队XX年暑期 “三下乡”社会实践活动正式拉开帷幕。
支教队伍出发前,带队老师先从机器人团队选拔了六位优秀队员加入该服务队,随后通过请老队员谈经验、作报告、开讨论会等多种形式对志愿者进行了集中培训。在此过程中,又联系xx县及中学相关领导以及宣传部门和媒体记者积极进行联络和配合。使同学们真正从建设社会主义新农村,科技支教传递爱心的高度,深刻认识参加“三下乡”社会实践活动的重要意义。
7月6日,老师组织参加“三下乡”社会实践活动的全体成员在工程训练中心机器人基地召开动员大会。会上,杨xx老师作了热情洋溢的动员讲话,他要求全体志愿者要站在为农村学生、留守儿童以及基层群众带去科普知识的精神食粮,建设新农村的高度,从思想上、行动上高度重视此次社会实践活动,要充分认识到此次“三下乡”社会实践活动的重要意义,身体力行科学发展观,在实践中增长才干、磨练意志、培养自尊、自立、自信、自强的优良品质。随后,对下乡具体事项作了安排部署。
7月7日,参加“三下乡”社会实践活动的同学们再次集中,就如何开展志愿服务等事项展开讨论。大家一致认为要在思想上做好吃苦的准备,在确保安全的前提下开展好支教工作。随后,大家进行了制定了工作计划并分工。各项活动均由专人负责:学习、熟悉各种机器人、搭建机器人、编写程序、备课、编写材料、制作讲义、视频、ppt等。
7月8日,大家开始培训和准备。首先,我们开始学习和熟悉机器人的结构和工作原理,随后进行搭建。
7月9日,继续搭建机器人并对编程软件进行了安装和学习。
7月10日,对搭载程序的机器人进行调试和维护。进一步优化程序和结构。
7月12日,对机器人基地原有的、计划进行演示的机器人和新搭建的机器人进行调试和维护,保证它们都工作在最佳状态以保证顺利完成教学和演示
7月13日,准备需要的各种器材,晚上整理、登记,打包装箱。
在此期间,有专人精心制作各种宣传材料让山区的同学们学习机器人知识,了解机器人的现状,让同学们对机器人更有兴趣。
7月14日早六点,我们踏上了征程。
关键词:机器人;高职教育;应用
1机器人技术应用课程的特点
机器人技术应用课程是机电一体化技术的专项技能训练课程,而工业机器人又是一个复杂的机电系统,其学习过程融合了机械工程学、计算机科学、控制工程、电子技术、传感技术、人工智能等多学科领域的综合技术,是多学科科技发展的必然结果,更是一个技术完整,科技高度密集的机电一体化产品[2]。因此机器人的教育不同于传统学科的教育[3]。单纯的专业课程如机械制图、电气控制、传感技术等只是机器人学习的基础,该门课程的学习应该是一个架构式体系的建立与模块式的充分挖掘。在整机系统下面向市场,针对某一领域去深入了解,在深入学习中积极思考,并将各学科技术有机的联系起来,形成独有的知识网络体系。
2机器人技术应用课程在高职教育中的应用
职业教育涵盖“教学”、“专业”、“技术”等多个方面,研究职业教育可以指导职业教育的方向、提高职业教育的质量,为我国培养更多大国工匠、能工巧匠,并为现代制造业、服务业、农业等现代化的发展提供重要保障与支持。当今时代,工业机器人技术应用作为职业教育的重要组成部分,不仅面对着机器人时代带来的职业教育新挑战,还接受着就业市场的新考验。机器人技术在职业教育上也越来越普及。传统的教学形式单一,大部分以系统的理论学习为主,弱化了实践操作,学生的动手能力明显不足,对一些理论知识更难以掌握,没有过硬的操作技能,进入企业后,企业对员工的培训又缺乏系统的理论指导,培训周期长,资源投入大等,极大的制约着学生个人的提高,影响着企业的发展,偏离了职业教育人才培养的目标。针对机器人技术应用课程的自身特点,将理论学习与实践操作有机结合,形成的理实一体化教学模式,具体模式如图1所示。该教学模式不仅对该课程专业进行了系统性的教学,还针对已有机器人产品手册进行相关学习,极大地培养了学生学习的主动性、积极性,以实际动手操作,夯实了理论基础,对企业岗位需求对接有了一定的基础,更培养了对新技术、新事物的接受与领悟能力,小组协作能力,主动学习能力等,同时也促进了教师的科研能力。在理论教学课时,教师通过采用现代化教学手段,对项目任务的理论进行讲授,并对涉及到的一些学科基础知识进行整理和疏导,如遇到一些概念抽象理解困难的知识,到教学现场对照实物进行讲解,同时教师通过示范操作开展实践训练,在实际操作中学生针对有疑问的地方开展本组讨论,小组交流,师生互动等方法灵活掌握。教师在每个项目任务完成后进行点评总结,通过理论指导实践,锻炼专业技术,实践强化理论,提高专业认识。让学生审查自己操作学习过程的不足,并加以改进提高。在教学项目的选择上,紧紧围绕目前国内机器人应用市场,满足教育教学,兼顾工业应用,营造工厂职业环境,灵活应用项目教学,加工模拟教学,具体案例教学等教学方法,将产教融为一体,全面提升学生综合职业能力,增强就业竞争力。工业机器人的普及不仅冲击着职业教育的就业,也催生了许多新产业,相应的创造了新的就业岗位,包括在机器人制造厂商从事机器人组装、销售、售后支持的技术和营销;在机器人系统集成商从事机器人工作站的开发、安装调试、技术支持等;在机器人的应用企业从事机器人工作站操作、编程调试、维护保养等从事机电一体化专业的工作。因此,机器人技术应用应顺应时展的市场需求,抓住职业教育发展机遇,有计划的开展,积极促进职业教育功能的发挥[4]。
转眼间,我来好小子公司也快7个月了,也很荣幸自己成为好小子机器人科学教育学校的一员。在公司工作大半年中,我学到了很多知识与技能,公司的经营状况也处于良好的态势。非常感激公司给予了我在这样的良好环境中,工作和学习的机会。我从以下各个方面总结:
1、工作上:从6月份中旬至6月底到深圳总校培训,这半月可以说是一种转变,本人一直从事教育行业,学习的模式与我学习的洪恩英语是同一种理念就是:做中学、玩中学、错中学。培训期间的乐宝、power tech五个模型,再延伸到大师的各个系列课程学习,从对好小子机器人学校的不认识到认识,我很努力的学习成为一名合格的机器人学校的老师。半个月时间的培训,我并没有上好一节课,正准备放弃的时候,是廖总和唐总给了我机会。让我从7月2日开始正式开始接受上第一节课,第一节课的心情难以忘记,上完第一节课的感觉与在深圳培训上课感觉截然不同。孩子们的喜欢,千变万化的教具,还有面对家长的肯定,而好小子的教学模式与我所教的洪恩英语的相同,所以我很快就上手了。并觉得好小子的教育恰好弥补了传统教育的不足,使学生充分发挥自己的想象力创造力。培养学生勤思考乐思考自己动手制作的习惯。7月底我们在这里设下了展柜,给了惠州科技馆增添了多一项的参观,并给我校带来了较多的人流量。示范课的学员也比较多了,大大的增加了我们的学员人数。同时我也担当起教学组长的一职,让我更加努力的去带领教学部一起把学员教好,令家长和领导满意。通过培训市场部和教学部的展柜介绍,让他们更进一步的认识好小子,并把我所学的都交给他们。同事们的同心协力,尝试着摸索适合适应我们好小子教育学员的教学模式。由最初的试讲体验课磨练,给他们任务写教学方案,对应不同年龄阶段、不同个性学生、单人、多人等种种上课模式调整,最终总结适合教学部的教学模式。教学部的两位助教也能担当示范课时,给我更大的鼓舞,进一步证明了好小子真正地在发展。因此我也更加深入的学习我们好小子的课程,教育好我们的学员。通过学习我不断的完善着自己的教学思路方法,在不断的变化成长。作为组长的我,不但要做好带头作用,且每周检查成长档案的签名率,学员考勤等,让好小子得到更大的发展。
2)业绩上,好小子机器人教育进驻惠州科技馆已有半年多,暑假期间主要以power tech暑期班和示范课、宣传为主。刚刚进入惠州的好小子,在暑假期间有好几个学员预订报名,还有好几个学员都报了体验班,其次还有开设了power tech暑期班,9月份联合在蚂蚁馆举办9月科普月活动,并科技馆在长湖苑举行科普日,好小子也参与其中,都以活动等方法宣传好小子。10月份抓住国庆黄金周,我们在科技馆举行《好小子机器人第一届power tech竞赛》活动,吸引众多家长及学生观看,且得到很不错的收获。10份我们学员陈威、毛楚元参加了南京第九届noc活动比赛,取得第二名的成绩,虽然成绩不理想,但是学员及教练员都从中学到很多经验。11月份开始进入招生淡季,我们以派传单为主。12月份我们举办了好小子“玩转科学,欢享圣诞亲子同乐会”活动,第一次举办圣诞活动,所以场面有点乱,时间分配也不够理想,导致活动下来,不够活跃气氛。经过上面的这些活动,我们都有了很大的成长,尝试多了,才能抓住正确的方向,适合我们好小子招生的方向。成绩虽不是很理想,但取得了活动的经验与惠州的大力度的宣传效果。
3)心得与不足:我知道我自己在工作上做的并不是非常完美,圣诞节做主持人的经验不足。教学上虽然能够得到家长和同事们的认同,但自己还需再接再厉希望能够有更大的突破,能够做到市场部、教师部两者兼得。
xx年工作设想及未来个人职业规划
在xx年新的一年里,公司需要再进一步的宣传。我们还需努力地向往让科技走进校园,走进校园我们的宣传力度才会大大加大。在工作上,我会更加严格要求自己,工作实干,并能完成学校给予的各项任务,为提高自身的素质,我不但积极参加各项培训,听课学习,平时,经常查阅有关教学资料。当然在教学工作中存在着一些不足的地方,须在以后进一步的努力。由于明年的2月份起,我需要更进一步的提升学习本科知识。
机器人的教育事业是灿烂的,崇高的,必须时刻激励自己,尽心尽职的工作,如需走进校园的职位,我还想呆在好小子机器人教育学校。
以上,是我在xx年度的工作计划,感谢领导审阅及批评指正。
祝惠州市好小子机器人学校在xx年里与时俱进,勇创辉煌!
关键词:人形机器人;机器人教学;智能机器人
目前世界上使用的机器人主要是工业机器人,其中一般以上是面向制造业的工业机器人,即主要用于第二产业。在进入21世纪的今天,机器人已经不再局限于工业上的应用,而应该在社会的各个行业合理利用。近年来,全国机器人大赛的举办为这些需求提供了一个平台,其中的人形机器人舞蹈大赛更是成为社会各界关注的焦点,各大、中、小学校在此项目上的参与度呈现出逐年递增。因此如何让人形机器人在教育应用上发挥其应有的作用成为了当前研究的重点和难点。
1 相关研究
人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人,可以采用双腿行走方式,通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能,以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比,人形机器人具有显著的优势。而且人形机器人以与人近似的形态出现,对人类来说就不会感到特别的陌生,也不会产生排斥心理,更容易被人类所接受,所以人形机器人将可能是未来日常应用中最重要的智能机器人。
人形机器人的研究起步于上世纪60年代后期,目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。1973年, 加藤等人在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WAROT-1。进入90 年代,人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现,从而推动了人形机器人技术的快速发展。如今,人形机器人向这两个不同的方面发展,一个是外形上与真实人类的细部特征相同的发展;另一个是功能上接近真实人类,具备和人类一样的运动能力和灵活性及对环境的判断能力。在2005 年的日本爱知博览会上,就出现了多种与真人外观一样的机器人,在北京第19 届智能机器人与系统国际会议上,我国同样也出现了这类人形机器人。
现阶段应用于教育的人形机器人是由伺服电机、控制主板、锂电池、金属框架与控制主板相配套的软件组成。例如ROBOT·X人形机器人,在机器的各活动关节的配置多达17个伺服舵机,具有17个自由度,特显灵活,更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。控制主板类似于人形机器人的大脑,通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。锂电池就是人形机器人进行活动的能量。金属框架类似于人形机器人的骨骼,支撑着整个机器人。这些部件组合起来的人形机器人能在音乐的伴奏中完成起舞、行走、起卧、武术等表演,甚至还能完成翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。
2 人形机器人的优势及不足
人形机器人在程序的编写、逻辑思维能力、外形、创意、动作设计方面都比其它类型机器人更具有优势。做好一个人形机器人需要很多的创意以及个性的需求,首先要设计好机器人整体框架的构建;接下来是人形机器人的动作设计,它需要设计出能够吸引注意力的动作,而且要能与音乐完美的结合;再下来就是机器人外观的设计,也需要能够吸引人的注意。这些方面都能够很好地锻炼学生的创意思维和个性的突出。另外,新课程改革更加注重的是学生的个性以及能力的发展,相比于其它类型的机器人,人形机器人在这两方面能给学生提供更好的锻炼机会。
目前, 许多新技术不再隶属于单一学科, 而是多门学科的高度综合。人形机器人技术就是一门综合应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等学科的最新成就的技术。而人形机器人在教育中的推广能有效地激发学生的学习兴趣,有很好的趣味性和挑战性,有以下作用:
1)培养学生的逻辑思维能力。
编写程序是机器人教学的一个重要的内容,程序就相当于机器人的思想。学生在了解机器人的结构、工作原理和各部件功能的基础上,根据任务来编写程序。程序必须是有严密逻辑结构的,可以使机器人按照程序进行活动。可见,程序的编写为培养学生的逻辑思维能力提供了一个极佳的途径。
2)培养学生分析问题和解决问题的能力。
制作教育机器人是一个非常复杂的过程,涉及机器人的搭建、编程、运行和调试的反复过程。学生要学会分析问题,分析是哪一个环节出现问题。学生在分析原因的同时,也要考虑解决问题的办法,根据实际情况进行修改、调试和优化,分析出错的原因,提出解决问题的办法。
3)培养学生的动手能力。
机器人实践过程是一个实际动手操作的过程。机器人的搭建过程是学生手脑结合的过程,需要运用数学、物理、化学、机械、材料等方面的知识,需要学生的动手实践能力。
4)培养学生的创新能力。
创新能力是现在教育最常提及的一个重要内容,也是教育开展的一个重要目标。我校的参赛队伍在参加的中国智能机器人大赛上常常取得良好的成绩,与其他学校最大的区别的就是机器人的创新。我们的机器人除了自己不能生产的部件之外,从设计到制作再到编程都是我们自己解决,这就在众多相同的机器人中占有优势地位。
5)培养学生的团队合作能力。
机器人教学大多是以小组的形式展开,机器人的学习其实就是团队合作学习的过程。它要求团队成员团结合作,利用集体的力量来完成个人力量难以完成的问题,在实践中培养自己的团队合作能力。
在高等学校中开展人形机器人的教学,进行多层次的机器人教育, 既可以普及学生的机器人知识, 加强机器人专业建设, 又可以提高机器人的应用水平。在各级各类学校积极把机器人引入课堂, 更多的中小学生得以学习机器人知识。机器人课堂教学成为中小学信息技术教育的重要组成部分。在科技创新活动方面, 形成一个广大中小学生、大学生直到专业科研人员以及机器人爱好者都积极参加各级各类机器人比赛的局面。机器人不再神秘,直接走入人们的生活学习中。在这种氛围下, 更多的人参与到机器人的研制与应用中去, 必将促进机器人的大发展, 从而促进社会的发展。
3 目前存在的问题
人形机器人的发展相对于其它类型的机器人而言起步较晚,在技术上还不成熟,受到的重视不够,发展模式存在着一定的弊端。
3.1 人形机器人的发展还处在初始阶段,技术不成熟
世界上广泛使用的机器人主要是工业机器人,而且都是面向制造业的工业机器人,从而导致了人形机器人的发展相对较迟。而且各国在人形机器人的发展上各有不同,例如日本在人形机器人的行走方式上相对较为关注从而其发明出来的人形机器人的行走是相当不错的,而且由于日本在电子方面的发展较为先进,生产出来的机器人在感应上也相对的成熟。而美国一直注重智能机器人和军用机器人的研究,研发出多种功能强大的智能机器人和军用机器人,从而导致人形机器人发展的方向不同。而且各国发展的人形机器人在各方面上都存在着一定缺陷。
3.2 没有引起教育届的广泛重视,缺乏宣传和引导
随着科技的不断发展,机器人开始步入小、中、高校。在许多的大型机器人比赛上参加的比赛队伍也越来越多。但是,由于受机器人的价格、平时的维护等多方面因素的影响,机器人教育并没有得到大力的推广,而且许多学校也只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。从当前实物机器人课堂教学的开展情况来来看,较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是:学校购买若干套机器人器材,由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导,组织学生进行机器人组装、编程的实践活动,然后参加一些相关的机器人竞赛。但是,现在举办的比赛大部分都是以大学生为主流,中、小学生参加的相对较少。并且目前只有浙江、上海、江苏等极少数的地区和学校将实物机器人纳入了正规课堂教学。
3.3 思维定势,沿袭车型的发展思路,穿新鞋走老路
人形机器人现在受许多家公司青睐,正在被研究开发新的机型来适应市场。然而由于人形机器人沿袭了车型的发展思路还是出现了与其相同的问题:产品缺少规范,品牌十分繁杂,并且大多自成体系,互不兼容,开放度低,适应于不同学段的性能价格比高的产品很少,特别是对学校而言,开展人形机器人课堂教学初期投入较高,持续费高,难以长期发展。
这些存在的问题需要各界关注,避免走上以前的老路,应该开辟出一条能够让人形机器人这么一个有着巨大潜力的项目发展下去的道路。
4 总结
通过以上的分析,本文认为人形机器人在教育中的应用有利于学生各方面能力的发展。虽然在现阶段,人形机器人的普及应用还存在着诸多方面的困难,但是这些不足会随着科技的发展、政府和教育机构的重视而逐步被改进的。在现阶段,教育各界都应该重视、积极参与这一领域的发展,这样才能使人形机器人在教育中发挥其应有的作用,从而使更多的学生因此而收益。
参考文献:
[1] 虞汉中,冯雪梅.人形机器人技术的发展与现状[A].机械工程师,2010(7):3-5.
[2] 恽为民.智能机器人-技术教育的新装备[J].教育信息技术,2003(6):18-19.
关键词:机器人教学方法 实训建设 师资队伍
随着社会的进步和科技的发展,社会人力成本不断提高,劳动者在技能方面的欠缺导致先进技术的应用出现瓶颈。进入21世纪以后,智能机器人必将全面应用于生产。做好机器人技术教育,培养大批优秀的高技能机器人应用型人才,是当今新形势下技工院校面临的挑战。
一、机器人教学方法
机器人的学习过程融合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识。因此机器人教育和传统的学科教育区别很大。单纯的机械、电气、计算机等学科的学习只能作为学习机器人的基础。机器人的教学应该是一个系统的架构,学生在掌握各学科的同时要对计算机整体系统有更为深入的了解,这需要在教学过程中采用多种方法积极引导,使学生在思考的过程中将各学科的知识有机地串联起来。
1.多基础学科交叉学习,联合启发
在传统的基础学科教学中,如电机控制实训中教师只针对电气线路进行讲解,钳工实训则只进行金工方面的技能教学。这种模式的教学在过去取得了一定的成果,但是在面向机器人的教学时,由于不能将各学科进行有效地串联,因此难以形成机器人学习的基础。
新形势下,应该交叉教学,比如在讲解电机控制小车往返控制的章节中,应该对小车的机械运动特点进行分析,如小车机械传动出现问题,导致小车无法顺利行进等种种情况。电气控制线路和机械知识的相互结合,使学生能够充分理解各学科的交叉融合,为学习机器人打下基础。
2.机器人专业方向课程设置
传感方面课程:图像处理、计算机视觉、卡尔曼滤波、信息融合。
认知:机器学习、人工智能。
驱动:自动控制原理、线性控制理论(线性空间理论)、非线性控制理论、计算机控制/数字控制、 机器人导论、机器人控制、非各向同性机器人控制、路径规划、数模电子线路、信号与系统、各种电子线路设计知识、机械设计、工程制图。
这些不需要全部都懂,但至少要专攻一个方向,其他方向略懂,比如专攻控制和路径规划。
3.行为导向教学
行为导向教学以学生为主体,通过问题驱动学生的积极主动思考。在教学过程中,通过积极的发问,以学生的讨论为主,教师在整个教学过程中起引导的作用。这种教学方法可以充分发挥学生的主体作用,积极调动学生学习的主观能动性,培养学生分析问题、解决问题的能力。在解决问题的同时,学生充分将所学到的各学科知识主动进行“融会贯通”,解决问题的能力也得到了提高。学生取得了成就感和激励,使学习的过程变得更有挑战。教师还可进一步建立奖励机制。各种方法共同作用下,使机器人学习变得更加生动有趣。
4.鼓励创新
“创新”是科技进步的源泉。学生在学习的过程中,受思维定式的影响较轻,往往会出现一些大胆的充满新意的想法。在遇到这些情况时,教师绝不应该漠视甚至打击,应该积极针对学生这些想法进行分析假设,甚至在有条件的情况下付诸实践。21世纪技工院校培养的是熟练的高技能人才,更是充满创新精神的高技能人才。只有大胆鼓励创新,才有可能出现大量的优秀的国家需求的创新型技能人才。
二、实训教学建设
1.实训室建设
机器人教学实训室应具有信息化、多媒体化的课堂,配备有满足多个班级同时实训的电脑、桌椅、机器人设备等必备条件。机器人教学的设备应该是集成化的、模块式的,在便于学生学习的过程中进行拆解。分组式的实训台面有利于学生在学习的过程中锻炼团队协作的能力。合理的桌面布局能够帮助学生养成“6S”的良好工作习惯。
ABB工业机器人综合实训装置组成是由工业机器人工作站、码垛工作站、装配工作站、弧焊轨迹练习工作站、模拟喷涂工作站、多功能翻转工作站等组成。典型的机器人实训室如图1所示。
2.灵活的实训方法
由于客观条件限制,实训室的教学设备有限,机器人实训设备只能有条件地进行购置。在实训教学中,针对特定的机器人实训设备,不应单纯以“说明书式教学”的方法进行讲解。例如在完成机器人的某一功能的过程中,可以主动设置故障点,引导学生独立思考排查,通过分析和解决问题加深学生对设备的理解。与此同时,在机器人原有功能的基础上,鼓励学生进行大胆思考和创新,开发更多的原本不具备的功能,在不损坏实训设备的前提下,尽可能地以丰富多样的灵活的实训方法,使学生更加深入地进行机器人的学习。
4.虚拟仿真教学
在设备短缺的情况下,采用工业机器人虚拟仿真软件进行机器人的学习。以ABB公司的RobotStudio软件为例,RobotStudio软件是ABB机器人公司的一款离线机器人编程与仿真工具, 使用图形化编程、编辑和调试创建机器人的运动,并模拟优化现有的机器人程序。图2为采用RobotStudio软件模拟的应用于医药行业的机器人。
虚拟仿真教学使学生直观地观察仿真软件观察机器人的动作过程,同时通过编程离线调试并模拟现场画面。在这个过程中,学生的软件编程水平得到了提高,弥补了设备短缺造成的缺憾。
三、师资队伍建设
有一支热爱机器人教育事业并具有较高科学素养的师资队伍是开展机器人教学的重要前提条件。由于技工院校存在的“知识老化”、教师老龄化严重等各种问题,在师资队伍建设方面,需要从以下几方面着手。
1.引进现场经验丰富的工程师人才
新形势下,铁饭碗逐步被打破,校企之间的人才流动愈加频繁。教学经验丰富的教师在技能上可能稍有不足,现场经验丰富的工程师在教学能力上还需稍加磨练和指导。通过人才引进的方式,吸引优秀的工程师人才长期或定期进入教育行业,能够提高校内教师的技能水平,同时使教学过程更加贴近现场。
2.丰富多样的教师培训和激励手段
通过多媒体网络课堂、校企联合师资培养等多种手段,为教师专业能力的提高创造学习条件,邀请各领域专家、教师到校开展讲座,交流促进,共同发展。同时,从事机器人教育的教师也应充分意识到机器人技术发展日新月异,必须牢固树立不断学习的教育理念。
通过对取得成果的教师进行物质上和精神上的奖励,引导学校形成教师之间相互竞争、相互促进的良好氛围,激励教师积极改进教学方法,主动进行科研及教学探索。在这种你追我赶的学习氛围下,才能形成良好的发展的机器人教学团队。
3.积累创新,开发校本教材
在不断进行教学改进和探索的同时,要及时对取得的教学成果及教学中的不足进行总结,在总结中逐步摸索出一套适合本校的、具有特色的教学方案。
由于各学校的实训室配备不尽相同,传统单一的教材无法满足机器人教学的要求。针对本校的机器人设备,逐步形成自己独立的校本教材。
4.积极参赛,以赛代练
国家非常重视机器人教育的发展,因此每年都会组织大量的机器人比赛。在机器人教学的过程中,采用教师带队,学生为主体的方式,以赛代练。通过校内比赛竞争,选拨优秀的学生参加各种比赛。比赛使学生在得到锻炼的同时,也使教师将比赛中的经验再次代入到日常的教学过程中,提高机器人教学的水平。
四、小结
系统化的教学对专业教师的知识面提出了更高的要求。将各学科的知识在教学过程中有机的串联到一起,是对新形势下工业机器人专业教师提出的挑战。同时,“行为引导法”的优势在工业机器人教学中体现得更加淋漓尽致。只有让学生成为课堂的主体,才能使学生分析解决问题的能力得到逐步提升,才能培养出具有创新精神的21世纪的高技能人才。
现代化的实训室、模块化的实训设备、配合灵活的仿真软件,都是为了更加准确地模拟出现场的实际工况。学生如身临其境,才能得到熏陶和感染。在实训中,尤其要注重对学生“6S”工作习惯的培养。
以中青年教师为主、激励机制健全的教师队伍是工业机器人教学的基石。现场经验丰富的工程师,通过交流和讲座,能够成为工业机器人教学的重要补充。通过“以赛代练”“校本教材”等各种措施,最终形成适应新时展的、具有学校特色的工业机器人教学。
参考文献:
[1]战强,闫彩霞,蔡尧.机器人教学改革的探索与实践[J].现代教育技术,2010(3).
[2]雷静桃,刘亮,张海洪.“机器人学”课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2013(5).
[3]李鸣华.机器人教育的教学设计[J].中国电化教育,2007(8).
在机器人程序设计的过程中,要培养学生的创造性思维,老师首先应该指导学生学会观察和分析,同时要避免思维标准化,允许学生大胆的猜想,促进学生勇于实践,鼓励学生不怕失败,在不断的分析和改进程序的过程中,学生的创造性思维就能在潜移默化中得到培养。
一、培训学生创新基础之“观察和分析”
观察是信息输入的通道,是思维探索的大门,敏锐的观察力是创造性思维的起步,可以说没有观察就没有发现,更没有创造。那么学生的观察力如何培养呢?首先,在观察之前,要给学生提出明确的目标、任务和要求;其次,要指导学生选择正确的观察方法:整体观察、重复观察、顺序观察、对比观察等。
例如:在跨栏机器人的程序设计中,老师首先给学生展示了一个跨栏机器人成功完成任务的过程。让学生观察,该机器人完成任务的过程中,会遇到哪些情况,需要程序做哪些处理?学生首先做整体观察,了解机器人运行的大概过程,做好记录的准备。然后老师再次演示,学生做重复观察,此次观察学生要使用记录表,按顺序将机器人遇到的各种情况记录下来。
1.机器人出发,跨过起点线,直行。
2.机器人顺利前行。
3.机器人线路向左偏移,自动向右调整。
4.机器人线路向右偏移,自动向右调整。
5.机器人过跨栏线,直行。
6.机器人跨过终点线,直行。
为了观察出机器人在前行的各个阶段需要处理的具体问题,可以再次重复观察,重点让学生使用对比观察法,对比观察机器人各阶段的运行状态,记录各阶段的主要区别。
有了这些记录信息,接下来就是分析。分析的意义在于细致的寻找能够解决问题的主线,并以此解决问题,许多有创新性的点子都是在分析的过程迸发出来的。
例如:在观察跨栏机器人后,老师要求学生通过对记录表来分析,找出我们的程序需要解决的几个主要问题。有的学生按观察表把问题直接分为了6个方面:过起点线、直行、左偏、右偏、过跨栏线、过终点线,此时老师启发学生:“大家再仔细分析一下,在六种情况中机器人具体需要做哪些判断,我们可不可以把其中一些相似的问题归纳到一起”。部分学生通过分析便会发现其实过起点线、跨栏线和终点线对于机器人来说都是一样的,都是判断左右光电传感器是否同时压黑线。于是最终总结出四种情况需要解决,并一一给出初步解决方案。
这样学生通过对机器人运动情况的观察,找到了解决问题的主要途径,并通过细致深入的分析,以使解决方案进一步得到优化。长期注重培养学生的观察和分析能力,有利于激发学生多元的、自主的思维方式,为学生进一步的创新应用打下基础。
二、培养学生创造思维之“异想与实践”
求异思维是创造思维的核心,培养学生的求异思维,首先要提供给学生开放的学习环境,使学生善于假设,敢于怀疑,乐于幻想,在发散的思维中找到创新点。
另一方面,如果一味的求异,如果不加实践,就会变成异想天开,毫无意义。只有将想法落实到实践上,才能证实想法的正确性,才能真正的激发学生的创造力。因此,在机器人的程序设计中,既要允许学生提出质疑,更要鼓励学生去实践自己的方法。
例如:在前面的跨栏机器人设计过程中,学生已经成功的设计出程序,并驱动机器人完成任务。但是有的同学观察很仔细,他们提出质疑:通过按下按钮来控制机器人出发,受人为因素影响很重,比较耽误时间,可不可通过其他的方式来给机器人发出前进的指令呢?当学生萌发出这种有价值的想法时,老师不要因为教学进度而阻止学生的深入思考,老师应该马上赞扬该学生敏锐的观察力,同时鼓励其他学生一起思考该问题。此时有学生想到了声控法,学生开始修改程序段,在原有的程序段之前加入一段声音控制代码。
再次进行机器人运行实验,这次机器人响应非常灵敏。事实证明,学生在实践过程中萌生的想法,要鼓励学生去尝试,即使是一种不可行的方案也不要完全否定学生,只有给他们宽广的空间,学生才有可能去“异想天开”,只有不断的实践,许多有创意的方案才能被印证。长期坚持“允许异想,鼓励实践”,创造性思维才能得到真正的激发,学生的创造力才能真正的提升。
三、培养学生创新能力之“越挫越勇”
创新能力不是某一次的突发奇想与实践成功,一个具有创新能力的人应该始终保持其思维的活跃性,在思路遇难受阻时,不会退缩放弃,而是再修改再实践。
在机器人程序设计的测试阶段,常常会出现这样的现象:学生测试成功,获得成就感乐意进行下一步的挑战,而部分学生测试失败,挫败感增强,失去继续学习的兴趣。因此,教师的关注与鼓励,是维持学生创新力的重要的条件。只有让学生保持“越挫越勇”的学习劲头,才能持续的激发他们的创新思维,培养他们的创新能力。
摘要:
采用带电作业机器人代替人工作业,可有效避免高电压、强电场伤害,大幅提高作业工效。与发达国家相比,国内在该领域研究起步较晚,因此借鉴国外经验,探讨和加快中国带电作业机器人的研发与应用,有着重要而现实的意义。文章概述了配电带电作业机器人的基本结构及主要功效,介绍了国内外带电作业机器人的发展历程、研发与应用情况,提出了中国下阶段配电带电作业机器人的研发与应用的重点方向。
关键词:
带电作业;机器人;配电网;先进技术
0引言
随着机械、电子、计算机、传感器、人工智能及仿生学等尖端领域技术的发展,机器人在各行各业得到日益广泛的应用,如工业机器人、教育机器人、家政机器人、军用机器人等。其中,在电力领域的主要应用有:在输电领域以一定速度沿输电线爬行,利用携带的传感仪器实现线路定期巡检的巡线机器人及利用附加除冰机构,自动清除输电线路覆冰,减少断线事故的除冰机器人。在变电领域,以自主或遥控方式对变电站内一次设备进行巡检,及时发现设备热缺陷和其他异常的变电站智能巡检机器人。在配电领域,完成对隧道内温度、烟雾、有毒气体等环境信息检测的电缆管道巡检机器人。与上述电力领域机器人已进入实用化进程相比,中国配电带电作业机器人起步于1999年的山东电网,目前应用面与实用化都很有限,与国外发达国家存在明显差距。因此,结合中国国情,学习国外先进技术并加以借鉴和完善,努力打造具有中国特色的带电作业机器人产业,对于推动配电作业自动化技术发展,实现中国制造2025的宏伟蓝图具有积极意义。
1作业机器人简介
1.1基本结构
作业机器人从整体结构上主要有两种形式:一种是操作人员在高空绝缘斗内,以控制手柄或主手控制器为媒介,对机器人进行高空作业控制的形式;另一种是操作人员位于地面控制室,通过高空机器人视觉系统完成遥控的形式,如图1所示。操作人员在高空进行遥控,以绝缘斗为保护装置,直观明了观察作业进展,减少操作难度,提高了作业效率,但未能使操作人员完全脱离电磁辐射和高空作业的危险;采用第二种作业方式,即操作人员在地面控制室,虽不能直接近距离观察作业对象,影响作业效率,但该种方式下操作人员远离高压线,可避免高空跌落事故发生。虽然两种机器人作业方式有所差异,但基本结构大体相同,均由以下部分构成:机器人作业平台(机器人本体、机械臂绝缘子支撑)、工作平台(绝缘斗/地面控制室)、折叠与伸缩绝缘壁、控制装置、移动卡车等。
1.2主要功效
作业机器人的基本结构和功能决定了它具有如下功效:
1)改善作业环境:由于采用间接作业法,危险性降低,减少了触电、高空坠落等危险事故的发生,使作业人员生命安全得到更有效的保障。
2)提升作业效率:通过机器人进行作业,工作人员数量减少,效率大幅提高,人工成本降低;同时作业面和作业频次也可大幅提高。
3)降低作业难度:相比于人工作业时需合理把握精度要求、做到谨慎、仔细完成任务,使用作业机器人解放了作业人员,由机器人自主完成操作,作业难度大幅降低。
4)提高作业质量:采用机器人进行作业,控制力度合理、作业质量显著提升。
5)提升客户满意度:停电事故减少,供电可靠性提升。
2国外发展历程
早在20世纪80年代开始,日本、美国、加拿大、法国等许多国家就先后开展作业机器人的研究开发与应用。
2.1日本带电作业机器人
20世纪80年代初,日本政府人口普查结果预示未来人口将逐步老龄化,劳动力不足日趋严峻。由此,日本掀起了一场自动化革命的热潮。为使配电带电作业更加安全高效又避免坠落等事故,九州电力株式会社(KEPCP)与安川机器人公司于1984年开展合作,研究配电带电作业机器人。迄今为止,日本已成为当今配电带电作业机器人开展最早、成果最为丰富、产业化应用最广泛的国家。其主要经历了3个阶段:1
)第一阶段(1984—1989年):第一代机器人—手动操作机器人PhaseI,采用主从控制。
2)第二阶段(1990—1997年):第二代机器人—半自动机器人PhaseII。
3)第三阶段(1997年至今):第三代机器人—全自主机器人PhaseIII。
表1给出了3代机器人的基本概况。第一代机器人以手动方式进行作业,采用两个自由度机械臂设计,驱动方式主要采用电机驱动和液压驱动两种方式,如图2所示。作业人员在高空绝缘斗内进行操作,同时观察工作进展情况。该机器人参加作业工作时需至少3名工作人员,其中一人位于高空近距离控制机械手,另一人在地面通过遥控配合控制。最后,还需配备一名安全监督员。第二代机器人在第一代的基础上增加了视觉定位系统、激光测距系统,工具自主更换,人机交互及语音识别功能,提高作业人员效率,因此称为半自动化的带电作业机器人,如图3所示。通过机器人本体上安装的高新摄像头将画面传到地面操作室,工作人员在地面对机器人进行远程操作,避免了直接接触电压、高空跌落等危险。另外,在人员配备方面需至少2名工作人员。一名位于地面控制室内通过主控显示器操控机械手,另一名担任安全监督员。第三代以全自动的方式进行作业,取消了控制室,仅需配备1名安全监督员在作业现场通过手持终端进行监督即可,使作业人员完全从生产力中解放出来。第三代机器人本体结构形式虽和第二代差不多,但智能程度大幅提升。搭载三维视觉系统,自动识别工作环境并通过人工智能完成判断及操作;融合数据通信技术,立体视觉定位技术、计算机控制技术与模式识别技术等。做到作业前期自主定位、作业过程自主控制完成、作业结束自主检查任务的质量并修正。总结日本机器人的发展史,其实在机器人进入实用化之前,很多日本学者普遍认为,相比于人工带电作业,九州公司投资的作业机器人将和其他重型设备(电缆车、车载变压器、车载发电机)一样,因价格昂贵且维修成本高而不告而终。但事实证明,经过几年的常规部署,通过效益分析,带电作业机器人带来的经济收入逐年提高,远超预期水平,如图4所示。截至21世纪初,日本本土已有93台机器人在开展带电作业,根据历史数据统计的不同年份带电作业事故数如图5所示。相比于传统人工作业方式,机器人的普及,使带电作业电击事件急剧下降,九州公司6000多名一线配电工人的安全得到的相应保障。
2.2部分国家带电作业机器人的研发
美国于1985年着手开始研究带电作业机器人,其第一代产品采用操作人员在地面遥控的方式,单机械臂的主从控制机器人。仅装有液压驱动的机械臂,机械性能较差。目前,美国最新一代机器人在绝缘防护水平上有所突破,支持在极端恶劣的天气下进行带电作业。加拿大Hydro-Quebec研究所作业机器人机械臂也是液压驱动的,作业形式与日本的第一代产品很相似,操作人员在安装于升降机构末端的绝缘斗内进行遥控操作,该机器人的绝缘等级达到25kV。法国带电作业机器人项目的研究是在20世纪90年代由法国电力公司(EDF)支持进行的,但受限于技术难题和科研经费有限,最终中途搁置。直到90年代末期,受到日本安川电机与九州电力株式会社的支持,欧洲综合电机制造厂家Thomson-CSF着手开展研究,并顺利完成了机器人样机。西班牙在参照日本第二代带电作业机器人的基础上,于1994年完成各项研发,并可实现本国69kV及以下的带电作业。该机器人安装两个6自由度机械臂,并配备有3自由度的辅助臂。
3中国带电作业机器人的研况
在中国,许多供电企业都充分认识到机器人带电作业重要性,对机器人的需求也愈发强烈。受限于诸多因素,中国研究起步相对较晚,才经历短短10多年。1999年带电作业机器人在国内首次立项,2002年研制出首台自主创新作业机器人;2005年完成产品化样机的研究,在山东济宁和山西长治通过试用,具备电压等级10kV以下,绝缘防护标准45kV,作业高度19m等作业要求。2012年,国家863计划开展“公共安全与救援机器人”重点项目课题,对“面向电力带电抢修作业机器人研究开发与应用”进行了立项研究。与日本相似,目前为止国内已开展了3代机器人的研究。
1)第一代机器人通过键盘简单地控制机械臂运动,受限于技术约束,控制系统较为封闭,局限性大。
2)第二代机器人采用国产电机驱动方式,实现主从控制,可通过键盘或手持终端操作,在近距离作业操作时具备完成常规简单自动操作任务。然而受自重限制,操作难度较高。
3)第三代机器人采用进口液压驱动方式,具有多级绝缘防护措施,能完成断线、接线、更换绝缘子等作业任务,这标志我国作业机器人已达到新高度。但该型号机械臂未安装力反馈功能,造成作业人员无从感知作业力度并进行合理把控,无法进行较为精细复杂作业,且机械臂抖动问题也未能彻底解决。图6所示为第三代国产作业机器人。
4中国带电作业机器人应重点考虑的问题
近期工信部、发改委、财政部联合印发《机器人产业“十三五”发展规划》,引导中国机器人产业快速健康可持续发展。面对机遇与挑战,借鉴国外经验,下一步中国带电作业机器人的研发与应用应重点加强以下方面的工作。
4.1强化机器人领域创新能力
加强与其他机器人共性关键技术研究,充分利用和整合现有科技资源与研发力量,组建面向电力系统的机器人创新中心,打造企业产学研用紧密结合的协同创新载体,重点围绕人工智能、感知与识别、机构与驱动、控制与交互等方面开展研究。同时,应强化国际交流合作,培养不停电作业机器人研发设计人才。
4.2合理控制制造成本
开展作业机器人研发时,应合理考虑价格影响。研发机构在不改变原有功能特点的情况下,通过改进和研发新材料、新技术降低生产成本。只有适应于现场作业,价格适中并加以实用化,带电作业机器人才能发挥其真正的安全和效益。
4.3更可靠的绝缘安全防护
考虑到作业对象是带电的高压线路或设备,带电作业机器人应具备即使在操作失误或机器人发生一些故障时,也要有足够的防护措施以保证电网和操作人员的绝对安全。此外,还要针对不同恶劣气候,如潮湿、暴雨等情况时,其绝缘防护水平也不被破坏,或者造成隐患。
4.4作业工具系列化
带电作业任务普遍存在作业种类多、作业对象多变等特点。因此,应积极开展带电作业机器人专业工器具的研究,设计出适合机器人携带,便于完成相应动作的系列作业工具。使得更换机械臂末端的终端专业工器具具备快换功能、可转变作业任务,做到一机多用。从而提高使用效率,减低使用成本,满足机器人产业应用需求。
4.5加强机器人技术标准体系建设
现阶段没有明确、统一的技术标准。因此,应研究制定带电作业机器人的技术标准,如机器人通用技术标准、机器人本体电磁兼容要求和试验方法标准等,以利于带电作业机器人的发展。此外,应重点培养一支具备高水平作业技术的骨干人才队伍,突破机器人通用控制软件平台,实现良好的人机交互。运用现代虚拟技术,模拟真实场景,开展仿真培训,提高从业人员技能。
5结语
配电带电作业是当前提高供电可靠性的最有效、最直接的方法,发展带电作业机器人成为各国研究的热点。“十三五”期间将是中国机器人产业发展的关键时期,把握国际机器人产业发展趋势,汲取他国先进经验,促进具有中国特色的作业机器人发展成为下一步开展不停电作业的研发重点。向科技要效率,改善作业人员工作环境,提高供电可靠性,配电带电作业机器人取代传统的人工作业方式将成为一种必然。
参考文献:
[1]张运储,梁自泽,谭民.架空电力线路巡线机器人的研究综述[J].机器人,2004,26(5):467-473.
[2]王耀南,魏书宁,印峰,等.输电线路除冰机器人关键技术综述[J].机械工程学报,2011,47(23):30-38.
[3]周立辉,孙永生,孙勇,等.智能变电站巡检机器人研制及应用[J].电力系统自动化,2011,35(19):85-88.
[4]郑盼龙,迟冬祥.电力系统中机器人的研究现状与展望[J].上海电机学院学报,2013,16(6):347-353.
[5]姜芸,付庄.一种小型电缆隧道检测机器人设计[J].华东电力,2009,37(1):95-97.
[6]刘建伟,周娅,黄祖钦,等.高压输电线路除冰技术综述[J].机械设计与制造,2012,(5):285-287.
[7]鲁守银,钱庆林,张斌,等.变电站设备巡检机器人的研制[J].电力系统自动化,2006,30(13):94-98.
[8]方向晖.国外配电线路带电作业的先进经验及其启示[J].浙江电力,2002,(6):53-55.
[9]李天友.配电不停电作业技术发展综述[J].供用电,2015,32(5):6-10.
[10]李航,宋春华,罗胜彬,等.机器人的研究现状及其发展趋势[J].微特电机,2013,41(4):49-57.
关键词:智能机器人;创客;学习活动
中图分类号:G434 文献标志码:B 文章编号:1673-8454(2017)12-0010-04
一、问题的提出
智能机器人融合了机械、电子、传感器、计算C软件、硬件等多学科知识,是一个充满神奇色彩的学习内容。在学习活动的设计上需要立足于学生视角,把复杂的学习内容分解成目标明确的小任务,把复杂的学习过程通过搭建脚手架的方式使其简单明了,做到在学生获得科技知识和实践能力的同时,激发他们的创新意识和创造发明的潜能,使其成为真正的“创客”。
同时,也不能一味的拔高学生的能力,忽略基础知识的学习,只有量的积累才有质的飞越,中小学智能机器人教学更要“化复杂为简单”,使“创客”不再遥远。那么作为指导者,如何引领学生发现问题、分析问题和解决问题,激发他们主动探究,勤于思考,在智能机器人搭建和编程中学习,在快乐的活动体验中学习,最终学会动手、学会分享、学会创造,针对这些问题笔者在日常教学中一直在探索实践。
二、智能机器人教学的探索和创新
1.学习活动的设计
(1)化复杂为简单,以小任务驱动
在充分分析学生已有知识技能的前提下,将复杂的学习任务转化成简单的而又相互联系的小任务,这样能大大降低任务完成的难度,既不超出学生能力之外,又不限于学生能力之内,使学习任务真正具有“挑战性”。小任务的呈现是具体的、可操作性的、有实际意义的完整任务,任务操作过程中提供“辅信息”和“程序性信息”,引导和促进学生完成知识的建构和重构。值得注意的是学习任务的特征要和学生的操作紧密联系,这样能有效促进知识技能学习,帮助学生实现操作的熟练化。《投篮机器人》组编的学习任务设计如表1所示。
(2)辅信息设计
辅信息是在机器人组编过程中用来解决如何完成学习任务的基础性知识,一般倾向于理论知识。它是已有知识技能向将要学习的知识技能过渡的连接纽带;对将要学习的知识技能起铺垫、指导和促进的作用;促进学习任务有效地完成。这些辅信息是学生和教师在边学边做,边做边学,不断尝试和探索中进行的总结和分享。
(3)程序性信息设计
程序性信息是在机器人组编过程中随时提供给学生的前提性信息,比如机器人设计搭建过程的直接说明、正确操作所必备的知识技能,诸如概念、原理、规则等。促使学生从已有能力上升到预期能力,顺利完成搭建任务的操作。这些程序性信息是在学生为主,教师为辅的学习过程中总结出来的经验和技巧,有着即学即用、即用即学的组织形式。
(4)子任务练习设计
《投篮机器人》组编中,将每个课时里的具体的整体学习任务进行归类,可分为LDD建模,实体组装,程序编写和运行调试四大类任务,每类任务再细化,如表4所示。
针对每一大类任务,个性化设置子任务练习,子任务难度设置有高有低,适应不同程度的学生,特别是面向有困难的、操作不熟练的学生。旨在强化他们的技能,帮助他们顺利完成每一课时的学习任务,最终实现机器人精准投篮这一相对复杂的学习任务。
2.学习活动的实施
根据《投篮机器人》组编的学习活动设计,学生在设计制作投篮机器人,实现精准投篮的学习过程中,主要有以下5个操作要点:
(1)任务呈现。作为指导教师,应该化复杂为简单,向学生呈现出具体的、可操作性的,更是有实际意义的学习任务,就是使学生清楚要做什么,任务的难度要适中,充分把握学生最近发展区,使任务变得真正具有挑战性,既不触手可得也不望而生畏。
如图1所示,一开始就向学生提供任务的情景,如投篮场地的设置,具体到投篮机器人需要走什么样的线路,在哪个位置投篮等等,也可以演示任务,创造出机器人投篮的情景,以此增加学生的学习情趣,提高他们的学习动机。同时更有利于他们针对学习任务进行思考,比如,该如何完成学习任务,完成任务需要逐一解决什么问题,这些任务怎样简化,怎么统筹安排任务的学习。
(2)提供信息。任务呈现后,学生知道了要做什么,随后便开始头脑风暴,集思广益,思考该怎么做,形成自己的想法,与他人分享交流,探讨解决问题的方案。通过生生、师生之间的讨论,最终确定合理的解决问题、完成任务的思路,这一过程教师要及时引导,对于在任务完成中需要提供给学生的必要信息要及时呈现,以免学生走错路,比如,在设计投篮机器人的移动基座时,可以向学生提供参考模型。如图2所示,在“零件连接”没有困惑的情况下,引导搭建牢固的移动基座,同时又要配合投篮装置的灵活运作。
(3)合作探究。智能机器人的组编是一个相对复杂的学习过程,需要学生的合作学习,在任务的完成过程中,需要不断的探讨,是一个“设计―实践―再设计―再实践”的循环往复的过程,直至机器人调试成功,一个人的力量是微小的,思维有局限,想法也有限,因此需要2至3人合作完成,这样学生才能在相互否定的过程中产生思维碰撞,形成新的想法,开阔视野,对于拓展发散性思维固然有好处。当然合作的过程,需要教师引导,帮助学生制定合理的合作规则,做到分工合理,人人要思考,人人要动手,使整个学习任务的完成过程协调有序,让每个学生都能得到实践能力的提高。
(4)强化练习。通过子任务的练习使学生达到熟练操作的程度。对于简单的技能,直接重复操练至熟练即可。对于复杂的技能,实践中发现要从最简单的任务开始,逐渐增加任务难度,即遵循“简单―复杂”问题序列,就是要从简单到复杂的任务练习顺序。
例如,在光电传感器的程序设计编写过程中,就要先设计编写单光电传感器的巡线程序,在程序调试成功后再尝试设计编写双光电传感器的巡线程序,使投篮机器人的巡线动作更加精准,为后续的精准投篮做准备。
在学习过程中选用交替式的子任务练习搭配,即任务一/练习1,任务二/练习2……比如,某一学生在搭建投篮机器人移动基座的时候有困难,那么在分析出原因之后,可以针对性的进行子任务练习“LDD建模软件的基本操作”、“常见零件的虚拟拼装操作”或“牢固的移动基座搭建”。
(5)反馈评价。利用手机,对学生的制作过程进行拍照和拍摄,形成照片和微视频,通过最常用的QQ软件,将手机和电脑互连,实现无线传送,非常方便快捷,能即时高效地将学生制作过程的照片、微视频通过教室的多媒体系统实时向全体学生展示,如图4所示。
三、实践总结
在教学实践探索中,根据学习目标的达成情况以及在学生实际搭建、编程过程中的表现来看,学生在充满趣味性的主题情景中,通过清晰明了的学习任务驱动,辅助信息、程序性信息的帮助,子任务练习的强化,复杂的问题具体化、简单化,充分调动了学习积极性,学生很容易上手搭建,再利用计算机和图形化的编程软件编写机器人程序,为机器人创造智能,这样的学习活动,充分发挥了学生的天性和个性,符合他们的身心发展特点,因此对机器人的学习更加充满了兴趣,所有更加勤于动手、乐于思考。
在做中学,玩中学,由简到难挑战不同类型任务,这需要学生动脑设计,动手实践,根据实践情况,再重新设计矫正,再去实践,这样循环往复直至调试成功,不仅提高了学生发现问题、解决问题的能力,还提高了他们动手实践的能力,同时有利于培养他们的发散性思维和创新意识。在实际教学中发现,学生动手操作能力差异性比较大,今后的教学中如何更好的关注差异,使浓厚的学习兴趣促成学习能力的提升,在课堂教学上还需要不断的探索实践。
1.任务呈现要清晰。要把复杂的机器人搭建编程任务化解成子任务,不能太难也不能太简单,否则学生会失去实践操作的兴趣,要向学生呈现出具体的、可操作性的任务,就是使学生清楚要做什么,进而引发如何做的思维碰撞。
2.帮助信息要得当。针对学生易理解的内容,教师可以不提供或少提供,引导学生自己发现问题,自己解决问题;而对于一些较难的知识要有针对性地提供信息支持,此外,在学生实际操作时,教师需要加强巡视,及时帮助学生解决搭建和编程中的疑难问题。
3.强化练习要到位。不是所有的子任务学习都要练习,而是哪里薄弱,强化哪方面的练习,最终实现技能的熟练,这样在搭建编程智能机器人时才能游刃有余。
4.反馈评价要即时。实践操作中拍摄的视频和照片使用“手机-电脑”这样无线方式传输,然后再通过投影仪实时展示,这样的评价手段方便快捷,能够即时反馈,即时修正,即时评价,大大提高学生搭建和编程的积极性。
5.合作探究要引导。不是放手不管,而是要善于观察学生的困惑,做有针对性的帮助,特别是小组合作探究中学生不能解决的问题教师一定要及时指导,否则制作智能机器人这样比较高精度的任务很难顺利完成。
四、启示与建议
1.任务导向,巧妙留白
脱离任务情景来学习智能机器人是枯燥的、茫然的,将学习内容转化成挑战性任务。向学生呈现出具体的、可操作性的,更是有实际意义的学习任务,就是充分把握学生最近发展区,使任务变得真正具有挑战性,既不触手可得也不望而生畏。值得注意的是,任务的操作过程中,教师要适当提供帮助,为学生顺利完成任务搭建“脚手架”,但并不是所有的任务都要由教师提供帮助,适时引导,留有空白,激发学生思考,利于学生创造性思维的养成。
2.同伴教育,示范引领
你有一个苹果,我有一个苹果,交换后各自还是只有一个苹果,但是你有一个想法,我有一个想法,交换后各自却有了两个想法。在机器人的学习动手实践操作上,同伴之间相互学习,学生用自己的方式去教同伴,就是“兵教兵”的模式,因为他们的表达、他们的思维相互更接近,相互更容易理解,教师去指导要用10句话解说,而学生去指导只用1句话解说就达到同样效果。当然这并不是说教师任性地“放羊”,要做到示范引领,以免学生走错路。
3.动态评价,实时反馈
利用“手机+无线网络+QQ在线+计算机/大屏幕”的方式展示智能机器人搭建、编程、运行、调试的动态过程,实时反馈提升分析问题解决问题的有效性。(1)学生典型的操作错误,以照片的形式通过投影仪展示,这样更加直观形象,易引发学生共鸣,进而思考纠正,最终形成正确操作。(2)学生做的好的地方,比如结构搭建的方法很新颖,程序编写的有创意,通过这样的展示,能够激励学生更好地完成任务,同时鞭策其他学生学习。(3)将学生的实践操作的关键环节拍摄下来,以微视频的形式实时上传至云盘,一方面记录了学生学习成长的过程,起到激励作用,另一方面,以视频的形式存储下来,有利于学生查缺补漏,从视频中找问题,从视频中解决问题。
4.充分自主,创新启智
在充满趣味性的主题情景中,通过清晰明了的学习任务驱动,辅助信息、程序性信息的帮助,子任务练习的强化,复杂的问题具体化、简单化,充分调动了学习积极性,学生很容易上手搭建,再利用计算机和图形化的编程软件编写机器人程序,为机器人创造智能,这样的学习活动,充分发挥了学生的天性和个性,符合他们的身心发展特点,使学生在充满了兴趣的氛围中自主学习。
场景式的完成各种各样的任务,由简到难挑战不同类型任务,这需要学生动脑设计,动手实践,根据实践情况,再重新设计矫正,再去实践,这样循环往复直至调试成功,不仅提高了学生发现问题、解决问题的能力,还提高了他们动手实践的能力,同时有利于培养他们的发散性思维和创新意识。
参考文献:
[1]刘朋飞.教师移动微型化研习的实证研究[J].中国信息技术教育,2016,(6):108-110.
[2]王新林,饶志星.中小学教师信息技术能力培养模式实践研究[J].中国电化教育,2015,(3):125-128.
日子在弹指一挥间就毫无声息的流逝,就在此时需要回头总结之际才猛然间意识到日子的匆匆,又到了该做总结的时候。小编为大家准备了小学信息技术研修工作总结,希望对大家有帮助。
小学信息技术研修工作总结一
在全面实施信息技术工作的今日,信息技术的开发与应用已经渗透到社会生活的各个领域,对社会的提高与发展产生了深远的影响。为了适应现代信息技术的发展,根据我校的实际需要,面向不一样年龄段的教师开展了相应资料的培训,重点加强了青年教师与骨干教师的信息技术培训工作。为了在以后能够更好的进行信息技术培训,现把x-x学年的信息技术教育与培训工作总结如下:
一、信息技术教育教学情景。
我校此刻拥有四个专门的微机教室,配备二名专职信息技术教师,按照省教育厅统一下发的教材进行授课,根据学生的年龄、兴趣、知识、认知结构等特点,按从简单到复杂、从形象到抽象、由浅入深、循序渐进、螺旋上升等原则安排教学顺序,同时也兼顾了课堂教学和课外自学,使学生能以"边听讲、边上机操作"的方式掌握有关的知识和方法,在每节课后都有安排了适当的作业,除了便于学生用来复习,巩固学到的知识与方法以外,更重要的是引导他们发挥自我的想象力、创造力,帮忙他们养成独立获取运用知识的习惯,培养他们的自学本事。在这一学年教学中继续渗透思想教育,传授知识与发展本事、智育与德育,基本要求与个性发展,提高教学质量与减轻学习负担等方面的关系,力求使学生经过学习,增强信息技术意识,掌握信息技术的基础知识和基本操作,学会运用信息技术进行学习,培养学生分析问题、解决问题的本事,培养学生创新精神和实践本事。
二、教师培训情景。
本学年,我校进行了信息技术与课程整合方面的培训工作。包括多媒体工具的深入学习、网络工具与平台的使用,网页制作的进一步提高,还有各种图象处理软件如acdsee、phoshop的使用方法,动画制作软件flash的使用方法等。此刻,每个教师都有自我的个人博客,在学校内网上保存了自我的电子教案、校内教育教学活动的图文资料等,能够充分为教育教学服务。大部分教师能够从网上搜索并下载自我需要的教育教学资源,结合自我所任学科的实际,创造性地运用信息技术手段于课堂教学中,根据学校校本教材修改部的统一安排,我们还组织信息技术骨干成员设计开发了信息技术、数学、语文学科的校本教材。
三、教师的获奖情景
张亮、吴晓岗、余海宾教师在扬州市第一届研究性专题学习网站评比活动中荣获二等奖;同时,由陈文艳校长挂帅主持的省“十五”课题“信息技术背景下的小学生研究性学习”顺利经过验收、完成结题上报工作;再有,在省电教馆组织的第三轮信息技术与课程整合的考核中,我校参考教师一次性经过率为100%,我校也荣获扬州市“现代教育技术示范校”称号。
小学信息技术研修工作总结二
回顾这一学期,本人能够努力工作,认真学习,从多方面进行计算机教学和管理工作。有辛勤的耕耘,有收获的喜悦,也有不足与遗憾,现总结如下:
一、教学方面
1、备课
开学初,根据学校要求,认真写好教学计划,提前备好课,写好教案。平时做到周前备课。备课时认真钻研教材,学习好《小学信息技术课程指导纲要》,虚心向其他教师学习、请教。力求吃透教材,找准重点、难点。
2、上课
上好课的前提是做好课前准备,不打无准备之仗,尤其本学科主要课程都要上机完成,所以每节课前都要认真做好上机备课,检查机器状态,有无“不可用机器”。上课时认真讲课,力求抓住重点,突破难点,精讲精练,充分调动学生的学xxx取性,使学生真正成为“主体”,在学习过程中充分发挥学生个人的想象力和创造力,在掌握基础知识的前提下,使学生能做出有创新、有创意的作品。经过一节课的教学使学生既掌握知识又掌握技巧,使他们有成就感,学生上了每一节课都有收获。在学生完成上机任务时,在各台计算机前巡视,注意对后进生进行手把手的辅导,课后及时找出不足。
二、个人学习:
对于课程改革环境下的教师,光有一桶水是不够的,教师必须拥有自来水。为此在工作中,我抓住一切机会认真学习,在不断学习、不断实践中提高自我的教育教学水平。虚心、主动地向其他信息技术教师和教学经验丰富的教师学习,丰富教学手段,抓住学校安排外出听课的机会,不耻下问,及时消化,吸取别人的好的教学方法,在自我的教学中不断实践,不断总结,不断提高。
三、其他方面:
本学期,我还分管阶梯教室、主控室等功能室的管理工作。要保证各种活动的顺利开展,让教师、学生在愉悦的氛围中学习,必须有一个良好的环境,所以我尽职尽责,坚持各功能室有一个清新、卫生的环境,保证各功能室各种机器的正常使用,无故障产生。同时,还在主任的领导下,进取完成文印工作。
四、努力方向:
1、加强自身基本功的训练,课堂上做到精讲精练,注重对学生本事的培养,知识上做到课课清、段段清。
2、对差生多些关心,多点爱心,再多一些耐心,使他们在对计算机的认识上有更大提高。
3、加强机房纪律和机器使用道德方面的教育,使学生不仅仅在班级集中注意力学习,在机房上机时也要按规定严格约束自我。
4、利用各种方法,训练学生提高、集中注意力。
教育工作,是一项常做常新、永无止境的工作。社会在发展,时代在前进,学生的特点和问题也在发生着不断的变化。作为有职责感的教育工作者,必须以高度的敏感性和自觉性,及时发现、研究和解决学生教育和管理工作中的新情景、新问题,掌握其特点、发现其规律,尽职尽责地做好工作,以完成我们肩负的神圣历史使命。
小学信息技术研修工作总结三
一个学期的工作即将结束,下头我对上学期的工作作一总结,为新学期的工作确立新的目标。
一、教学工作
本学期担任二、五年级共十个班级的信息技术课,一学期来,认真备课、上课、广泛涉猎各种知识,构成比较完整的知识结构,严格要求学生,尊重学生,发扬教学民主,使学生学有所得。不断提高自我的教学水平和思想觉悟,并顺利完成教育教学任务。创立个人教学专用博客《以往……格式化》,坚持提前两周备课上传教学设计,并及时上传总结及课后反思。
二、学校工作
我严格要求自我,工作实干,并能完成学校给予的各项任务。担任学校的农远管理员以来,工作兢兢业业,做好资源的下载与以及农远设备的使用与维护,为全校教师的教学服务。除此之外,还主要完成了学校学生机房电脑及其它设备的维护;全校多媒体设备及教师笔记本电脑的日常维护;协助教导处完成了全校学生电子学籍录入、相片采集及数据上报;学校班级论坛的用户注册及电子图书馆内电子图书的上传等工作;并完成了学校领导安排的所有任务。
三、考勤方面
我在做好各项教育教学工作的同时,严格遵守学校的各项规章制度。处理好学校工作与个人之间的关系,做到了不迟到,不早退。准时参加学校各项会议、校本培训。
四、教学成绩
组建了学校机器人兴趣小组,并在宣城市首届机器人大赛中获得小学机器人灭火团体一等奖,个人第一名、第四名及第六名;小学机器人足球个人第四名。并代表宣城市参加了安徽省“讯飞杯”第十届机器人大赛。
五、教研成绩
1、获得了宣城市首届中小学信息技术教师教学基本功大赛一等奖。
2、教学设计《小海龟变魔术》获得宣城市20XX年中小学新课程优秀教学设计和教学课例评选一等奖。