「特色项目系列报道」江南实验学校:基于培养青少年科技素养的机器人创新平台建设

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随着人工智能技术的发展,以智能机器人为代表的创新实验走入中小学课堂已成为可能和必然趋势。

随着人工智能技术的发展,以智能机器人为代表的创新实验走入中小学课堂已成为可能和必然趋势。

随着人工智能技术的发展,以智能机器人为代表的创新实验走入中小学课堂已成为可能和必然趋势。创新实验平台集信息技术中的传感技术、计算机技术和通信技术为一身,综合了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源等众多领域的科学和技术知识。学生可以充分培养动手能力、创新能力、综合能力和协作能力,实践表明,创新实验平台已成为青少年能力与素质培养的智能平台,是学校开展科技教育的最有效途径之一。

楼巍老师利用机器人创新平台 开展青少年科技创新教育教学活动

2016年,江南实验学校在区教育局的大力支持下,配备机器人创新平台,面向全校四、五、六、七、八年级的学生开设机器人创新课程,如:智能机器人入门教学、机器人创新基础教学、创新竞赛专项教学等。机器人创新课程每周由4名教师在每周四节课的固定课时对109名学生进行智能机器人的常规教学。

实施步骤

第一阶段:建立一个具有完善功能的科技创新平台。

以教学为主,以班级或自愿报名的形式,组成六大主要功能区的科技创新实验室;科技创新平台的主要载体为仿真实验平台、as-mii平台、as-ei工程创新模块平台来进行系统教学。

教学区

进行日常科技教学活动,如智能机器人研究;

活动区

科技创新活动的专用场地,及学生测试科技成果的空间;

组装区

提供专用课桌和工具,搭建和改装机器人;

展示区

展示各种各样的学生自己创作的科技创新作品;

储物区

存放科技教学载体及其相关设备,如各类传感器、控制器;

第二阶段:利用科技创新平台,开展机器人创新课程。

每周由4名教师在固定课时面向四、五、六、七、八年级录取109名学生进行机器人创新课程的教学。课程设计的层次为:智能机器人入门教学、机器人基础教学、机器人创意设计教学、机器人竞赛专项教学等不同梯度。同时启动以比赛为主的项目小组,由老师挑选在第一阶段学习中成绩突出的学生,分小组准备2016年教育部、科协、人工智能协会等举办的国内外的各类比赛。在这个阶段,科技作品要进行大量的扩展、外形改造、活动场地制作、比赛规则培训等。

第三阶段:积极参赛,展示交流。

利用机器人创新平台的教学活动中,选拔优秀的学生,启动以开发研究为主的实验室系统,由老师和骨干学生组成研究小组,在科技创新实用功能开发,如:机器人通讯、机器人群体社会性研究、机器人视觉、语音开发等项目上做系统开发。同时利用课余时间积极参加省市及全国的机器人竞赛活动,给师生展示及交流的平台,扩大江南实验学校的品牌影响力。

成效

1. 推动学生综合能力的发展。

机器人创新平台的建设和使用,对学生综合能力的发展起到了十分良好的推动作用。江南实验学校涌现出一批有潜质的科技特长生;学生不仅仅获得机器人搭建、计算机编程、逻辑判断等科技特长,更是在综合素质上得到了全面的提升。以机器人为例,学生从最初对机器人知识的空白,到如今能把一堆零件器材搭建起来并编写具有针对性的程序,制作出成具有特定功能的机器人。2016年,江南实验学校参加省、市、全国乃至世界级各类竞赛;世锦赛冠军:10人、世锦赛亚军:10人;中国锦标赛一等奖:50人;中国青少年机器人竞赛二等奖:2人;省级竞赛一等奖:55人;市科技节获一、二等奖:12人。目前有109人利用机器人创新平台接受常规科技教育课程,在科技方面拥有特长。

2016wer世锦赛wer全球主席jack mendelssohn教授为学校队员颁奖

2.为省内外学校培养青少年科技素养活动输出范例。

江南实验学校机器人创新平台积极发挥自身影响力,与省内外同行进行交流;同时,还受到各级领导和同行的关怀,近一年来河南、江苏、北京及浙江的各区县市学校同行前来参观学习,2016年6月,在浙江省拓展性课程专项培训“初中小学智能机器人课程开发与实施”活动中,作为范例向参训老师展示和推广。

浙江省拓展性课程培训学员来学校机器人创新平台学习

2016年部分荣誉展示

wer2016赛季世界锦标赛冠军

第十七届全国中小学电脑制作机器人竞赛一等奖

2016参加wer华东赛冠军

第16届中国青少年机器人竞赛银牌

左图:第14届浙江省青少年电脑机器人竞赛一等奖

右图:第十三届全省中小学生智能机器人竞赛一等奖

基于机器人创新平台进行青少年科技素养培养还带来了一些隐形成效:

形成“教学四面法”,从四个方面弥补课堂教学的不足,有利于培养学生的科学素养。同时利用机器人创新平台的教育教学活动,推动青少年学习兴趣的提升,也增强了教师的教学水平,实现教师的专业发展。目前江南实验学校的科技老师共有4名,在历年的研究中,教师的不但提高了教学能力,同时也促进了教研能力的提高。教学之余,老师积极进行教学反思、记录教学日志,积累了丰富的教学经验,为后续的研究提供许多有价值的信息。

下一阶段:学校将创建标准的创新实验室,建立有效且可操作的器材管理制度,设计可激发全体同学的积极性的校本课程,提高全体同学的兴趣值。让学生在自主探究、合作学习中体验成功,培养同学们的动手实践能力、创新思维能力、综合应用能力、和团结协作能力,从而提高科技素养。

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