纠错复原型机器人教学案例研究

中小学机器人课程作为一门典型的工程教育类课程备受关注,如何在机器人教育中培养学生的工程设计思维和问题解决能力值得研究者思考。通过纠错任务解决机器人产品中的问题,能够促进学生理解机器人内部组成结构及功能,培养问题解决能力,获取更深层的学习体验。结合已有研究,文章尝试将纠错复原型教学模式应用于中小学机器人教育,通过感知与操作、拆分与分析、识别与诊断、测试与总结等步骤引导学生发现问题、思考问题并解决问题,旨在为机器人教育提供实践参考。

机器人教育中的逆向工程教学模式构建

逆向工程作为一种通过对目标产品的逆向分析和研究来实现产品优化与再创造的过程,在工程类专业课程的教学中具有广阔的应用前景。针对机器人教育这一新的教育领域,传统教学方法难以充分发挥其教育价值,而逆向工程法却体现出较为明显的优势和适用性。为应对机器人教育中的逆向工程法应用所存在的教学模式单一现象,从复原实验和重构实验两个层面提出了解构复原型、纠错复原型、要素增减型、结构创新型等四种机器人教育中的逆向工程教学模式,进而构建了“灯笼模型”对上述教学模式的各环节进行形象化呈现。其中,解构复原型教学模式侧重以“拆分-复原”的方式让学生掌握目标产品的基本构成和实现方法;纠错复原型教学模式侧重以“纠错-复原”的方式让学生掌握目标作品的工作机制和实现方法;要素增减型教学模式侧重以“分解-要素增减”的方式开拓学生思维;结构创新型教学模式侧重以“分解-结构再造”的方式促进学生实现知识应用和创新实践。上述教学模式都强调将学生代入原产品设计者的身份意识,均具有“造物”的特征,在应用时应当根据实际情况加以灵活选择、调整和组合。