教学机器人在初中物理教学中的应用研究

周游

摘 要：笔者在本文中首先阐述教学机器人在物理教学中的意义，然后具体分析了教学机器人在初中物理教学中的应用，说明机器人在物理课堂教学中的使用可以让学生在学习知识的时候体会到学习的乐趣，同时也促进了教学目标的高效实现。

关键词：机器人；课堂教学；初中物理

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）21-255-01

随着科学信息技术的普及，很多机器人竞赛逐渐在青少年中展，其中以机器人作为教育内容的第二课堂和其他竞赛辅导形式也发展迅速。机器人与物理学科之间有着不可分割的联系，不管是机器人的电子原件还是结构上，都能从物理学中找到相应的理论知识，因此，教学机器人在物理学科教学中得到有效应用。

一、教学机器人对于初中物理教学的意义简析

教学机器人既不是一门学科也不是一门课程，它只是随着科学技术的发展融入我国课程改革过程中的内容之一。在初中物理教学中，教学机器人已经在课程中渗入得越来越多，成为这门课程的重要组成部分。笔者总结了教学机器人的特点，主要有三：

1、教学创新性

教学机器人在初中物理教学中的应用其主要的目的之一就是让学生的创新精神得到培养，教学活动与教学机器人的结合可以让其设计、活动模式及教学方法和评价模式都具有创新性，学生在创新的教学活动中，其创新思维能力也能得到良好的培养。

2、内容综合性

教学机器人是材料、机械制造原理、能源转换、信息技术等方面的集成，具有很强的综合性，而将其融入到物理教学中，也将让教学内容富于综合性，有利于培养学生的综合能力。

3、资源开放性

物理学科中教学机器人的应用是一种开放性的资源，它突破了传统教学课堂的封闭性，拓宽了课堂内外、书本内外的界限，能将各种教学资源与物理学科进行整合，从而高效的实现物理学科的教学目标。

二、教学机器人在应用于《杠杆》教学中

杠杆作为初中物理中的重点内容，也是较难掌握的内容，虽然在教学过程中有相关的探究性试验可以让学生对相应的知识进行理解，但是杠杆原理知识灵活性较大，能够供学生进行实验的例子却比较少，所以即便学生掌握了牢固的理论知识，但是要运用起来仍然比较困难。但是杠杆原理在机器人科学领域却运用得十分广泛，机器人的结构、运动系统及能量的转换传输等都与杠杆作用有着莫大的联系。学生在进行机器人构建的过程中一定会应用到杠杆知识，很多时候，为了能够更好的让机器人的功用发挥，他们不得不对杠杆原理作出深入研究。这种从实践需要而产生的学习知识欲望远比书本上的文字知识来得主动和深刻，学生学习的兴趣与积极性都得到很好的激发。

比如，怎么样让机器人的机械臂更好的去抓住物体是一个让学生颇费脑筋的问题，笔者在利用教学机器人模型运用到这一知识点的教学中。首先对学生提出相关的问题：机器人的抓臂是什么类型的杠杆？（费力杠杆）它所具有的特点适合抓拿住什么类型的东西？机器人的手臂是具有什么特点的杠杆，它在抓取物体的过程中应该注意什么？机器人的机械臂的幅度应该如何控制才不至于出现损坏问题，它们的优点和缺点各是什么？我们应该如何改进？学生一边运用机器人进行抓取物体的操作，一边积极讨论杠杆原理知识，教学所需要传授的知识就在学生的问题探究活动中印入学生脑海。这个教学过程不是填鸭式的说教，也没有“典型例题”的讲解，更多的是让学生主动去探索，去学习，主动汲取需要的知识。

三、教学机器人在应用于《摩擦力》教学中

机器人的运动方式大致分为腿和轮胎两种。轮胎这种方式灵活性大、组织起来也较为方便，因而被广泛使用。但是在不同的任务中，轮胎的选择颇为重要。笔者在此以乐高教学机器人为例：在基本的套装内有多种供学生在不同场地选择的轮胎，而学生选择轮胎的知识点就是摩擦力知识，传统教学中，摩擦力是一个非常抽象且不容易理解的内容。引入教学机器人之后很多知识点就有了具体的例证，这部分的学习也就化抽象为具体。笔者带领学生参加青少年机器人足球比赛的活动中，由于比赛场地太光滑，导致机器人出现打滑的现象，学生在中场休息时间中，用随身配备的简易工具在轮胎上划刻出一些纹路，打滑的问题得到了很好的缓解。比赛之后学生很自豪的向笔者汇报道：“老师，其实我们就是利用了物理学习里面的摩擦力知识，增加机器人轮胎与地面的摩擦力，就解决了打滑的问题”，由此可见，机器人对于学生物理知识的学习和运用有着很好的效果。

四、教学机器人在应用于《电动机和发动机》教学中

“电动机和发电机”这一内容在进行教学时，细心的学生经过比较就会发现二者的有完全一样的内部结构，不同的在于外界提供电源时线圈在磁场中运动，而外界提供传动力时线圈中出现感应电流。那么，若是电动机的线圈先转动会不会让发电机发电呢？笔者拿出两个一样的电动机并将二者连接，先将其中一个电动机带动产生旋转，学生可以很快的发现另外的一个电动机可开始运转。这就足以说明电动机与发动机的构造是相同的，其不同的地方在于能量的转化方向不一样。笔者在教学中为学生演示这一实验，看到学生惊讶的表情便知道这一知识点已被他们记住，且留下了深刻的印象。由此可见，物理科学知识与教学机器人的结合对于课堂教学是事半功倍的。

将初中物理教学与教学机器人有效的结合在一起，教学效率得到很大的提高。学生在积极主动地探究过程中轻松了掌握了需要掌握知识，原本抽象枯燥的物理学知识变得有趣、形象直观，其创新能力也得到培养，这也是物理教学的目的。

参考文献：

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