淺談如何在機器人實踐活動中培養 學生的興趣提高創新能力

機器人實踐活動目前在國內外已經作為一種教育工具和手段，得到了廣泛的應用。這項活動集成了數學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件與軟件、現代設計、傳感器、人工智能等眾多領域的先進科學與技術知識。活動的開展能夠為學生創設一個良好的科技平臺，使學生接觸世界上最前沿的知識，并且能夠培養學生動手、動腦相結合的創新能力，使我們的學生將來能從容地面對新技術的挑戰。本文根據杭州江南實驗學校開展活動的經驗總結出在機器人實踐活動中培養學生興趣的幾點做法，這些做法還能夠幫助學生在各級各項競賽中取得優異的成績，有效激發學生的創新精神，同時增強學生的創新能力、動手能力以及團隊協作精神，并促進學生綜合素質的發展。

興趣是機器人實踐活動中促進學生發展思維、提高創新能力的原動力

興趣，也稱求知欲，是學習動機中最現實、最活躍的因素，是促進學生思考、探索、創新、發展思維、激發主動學習的原動力。教育學家烏申斯基說：“沒有絲毫興趣的強制學習，將會扼殺學生探求真理的欲望。”

在機器人實踐活動中，有些學生一開始對機器人保持著高度的學習興趣，但是這種興趣往往不能持久。經過仔細研究我們發現，學生最初的興趣來自于對機器人的神秘感，但是隨著學習的深入，結構搭建和編程難度的增加，學生會有種挫敗感，從而產生放棄的念頭。而機器人的訓練到了后期，需要重復試驗，這種枯燥的重復也導致學生的興趣大大降低。這對正常開展機器人實踐活動是十分不利的，更談不上創新能力的培養了。

如果學生能在機器人活動中克服枯燥感、挫敗感，把學習機器人作為一種樂趣和發自內心的一種愿望，他們就會在活動過程中不斷地去探究、思考，會去總結自己的失敗經驗，從而在下一次的程序設計或者結構搭建中改進，真正做到自主創新！

如何在機器人實踐活動中培養學生的興趣提高創新能力

杭州江南實驗學校于2009年8月成立了少年科學院機器人工作室，以專用教室作為環境保證，配備了先進的教學設備。該校機器人教學實踐活動分小學、初中2個科技活動班級，自愿報名，從中選拔40余名同學，每周有2名專職教師進行固定課時的教學。教學內容包括機器人的基本原理與工作過程、FLL工程挑戰賽、創意機器人制作等項目。基于實踐活動過程中的經驗教訓，教練員們總結出以下幾點做法，以有效提高學生對于活動的興趣：

z入門初體驗

對于剛入門的學生，教學主要采用講授及展示圖片、視頻等方式，例如播放中央電視臺“異想天開”機器人專題的視頻，或者展示本校前幾屆學生的機器人作品。讓學生從感性上認識機器人的概況，了解機器人這個學術前沿領域的發展和應用狀況，了解機器人的概念和工作方式，初步了解機器人的結構和工作原理，為進一步學習打下基礎。

z創新從結構搭建開始

目前可以應用到中小學機器人教學的器材主要有國外的樂高，國內的中鳴、未來伙伴、納英特等，這些廠商提供的機器人器材一般都是各種獨立的模塊，如紅外傳感器、馬達、超聲波傳感器、伺服電機等，這些零散的部件需要搭建起來才是一個整體。

機器人的搭建是工程學的一部分，涉及很多內容，如杠桿、齒輪配比、輪子和輪軸、梁、摩擦力、重心等。中小學生對搭建知識一知半解，根據學生這一特點，教練們一開始讓學生接觸機器人的時候，可先讓學生搭建一些小車，然后介紹一些簡單的杠桿、齒輪、摩擦力和重心等知識。接著在教學中積極引導學生學會觀察、思考和創新，在已學習過的搭建基礎上進一步改進，搭建一些他們感興趣的東西。這樣既能使學生保持對機器人持久的好奇心和興趣，又成功激發了學生的創新思維。

z利用分塊任務驅動，激發學生的創造力

在機器人教學的過程中，教練要將問題細化、任務分塊。例如在教FLL工程挑戰賽時，先要求學生搭建1輛行動自如的小車，能連續幾次直線行駛到達同一個地方，能準確轉彎。在這個過程中需要不斷改進結構搭建，一次又一次的改進，不同的學生就能創作出不同的小車。接著在這輛小車的基礎上，再完成其中25分的一個任務，學生的創新能力在這個過程中發揮得淋漓盡致，有時候一個小任務可以有三四種完全不同的完成方式。到最后再想辦法把所有400分的任務集合在一起完成。在這個過程中，學生進行的是漸進式的學習，再加上圖形化的編程容易被學生接受，學生很容易找到成功感，克服對程序設計的恐懼，保持對機器人學習的持續興趣。

z鼓勵學生進行創意機器人的制作

鼓勵學生主動探索、動手實踐，設計自己的機器人，并為機器人編寫程序，讓它完成自己想讓它做的事情。這種自由式和開放式的學習使得學生的創造力和想象力得到了很好的發揮，他們就像真正的工程師一樣，針對項目主題進行研究、策劃、設計、組裝和測試。在這個過程中教師起著指導者、組織者、幫助者和合作者的作用，是師生學習共同體的一分子。這種平等和諧的師生關系也進一步激發了學生的創造性思維，而創意機器人的制作更讓學生親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的實物。當學生看到自己設計制作的機器人能出色地完成一系列的動作和任務時，他們都會有一種成就感和自豪感。這樣極大地調動了學生的內部動力，培養了他們對機器人的興趣，促進了他們創新思維的主動發展。

z以小組為單位組織課堂教學，培養合作創新的能力

在教學過程中他們給學生設置一些比較復雜的任務讓學生通過小組討論協作完成。或者組織一次短而快的小比賽，比一比哪一組搭建的機器人結構最穩定最快，賽一賽哪一組編寫程序最快最簡潔。這樣一來可以讓學生形成互相幫助的氛圍，增加團隊凝聚力，二來可以培養學生合作創新的能力。此外，利用小組間的競賽還可以訓練學生的競賽心理素質。

z以學生長遠發展為目標，培養青少年機器人專門人才

在機器人實踐活動中必須考慮到學生的長遠發展，不以競賽為唯一目標。在機器人活動過程中，教師應多方位、多角度地看待每一個學生的學習，少注重比賽結果，多注重學生自主學習、自主探究、自主創新的過程，對于學生的每一點進步、每一點成功都及時地給予表揚和鼓勵，隨時讓學生有成功的自豪感，這樣能使他們在學習的過程中始終感受成功的喜悅。這種愉悅的心情反過來促使學生充滿興趣、自主、自愿地投入到學習、探究、創新中。許多科技類機器人特長生升入高中后，繼續在機器人領域發展，得到高中機器人輔導老師的廣泛好評。