通過我校機器人研發課外活動培養學生動手操作能力的實踐研究

摘 要:在創新教育視野下特別強調要為學生創設豐富多彩的學習活動，讓他們在實踐活動中進行自主建構。希望通過課外實踐活動，開拓學生的視野，陶冶學生的情操，激發學生的創新能力。本文通過對我校機器人課外活動的研究，總結在近年參加機器人大賽的經驗，探討了如何培養學生動手操作能力。

關鍵詞:課外活動 動手操作能力 創新思維 機器人

中圖分類號:G4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0154-01

新的教育理念要求我們重視提高學生的動手能力，養成多思考、勤動手的良好習慣。蘇霍姆林斯基也在《給教師的建議》中專門談了這個問題，他說:“學生們分析各種零件的相互關系，在頭腦里構思零件或示意圖，進行拼接和裝配。在這種作業里，特別明顯地表現出智慧努力和雙手動作的相互結合。”而我們的新課標準中對學生動手操作能力的培養也給與了很高的重視。那么，究竟什么是動手能力？我們通常看到“動手能力”這個詞的時候，往往會望文生義的想到動手操作。中國人從小使用筷子，若從心靈手巧這個角度理解這個詞的話，實際上是中國人動手能力強。但是有一個比較普遍的看法是，發達國家的學生動手能力強。所以我們千萬不要把這個詞單純地理解成動手能操作，而應理解成具有實踐能力，應用能力，表達能力，表演能力等等創新思維的實踐活動。

在中學教育階段，雖然很多學校都在大力倡導培養學生動手能力，但是在具體實施過程中還是受到應試教育的沖擊。因此，在培養學生動手能力時，采用的方法多是讓學生按照書本或是成品機械的模仿制作，這種方式只是為了讓學生完成任務而進行操作，并沒有內化為學生的自主創造，因而就沒有充分調動學生創新思維。

多年來我校一直致力于利用課外活動對學生綜合能力提升的研究，把學生動手能力的培養作為我校內涵發展重要的內容。其中在機器人研發課外活動中，注重自主研發機器人，從結構設計到程序設計，從簡單模仿到開拓創新。對學生動手能力的培養，并不是在需要參加比賽時才開始，而是始終貫穿在課程中。

首先，我們有計劃有目的的開展活動課，以實踐為基礎、活動為中心。編寫了機器人校本教材，搭建了機器人教學平臺，使課程有章可循。各位指導教師認真分析學生的認知水平，根據學生的能力和興趣調整教學進度和難易程度，制定特有的組織形式和評價體系。對動手能力培養主要以模塊搭建、簡單編程等實踐活動為主。參照每年的國際機器人奧林匹克大賽的比賽項目，開展了機器人競走、障礙、巡線、搬運等幾個大項的課程，其中每個課程又細分為置不同的小項。由于每個項目的側重點不一樣，結構和程序的設計也千差萬別，因此可以達到拓展學生的思維的目的，從而提高學生的動手實踐能力。

其次，在解決具體問題的過程中，強調學生積極主動參與，營造良好的活動氛圍，建立平等的、和諧的師生關系。教師在課堂上摒棄滿堂灌的教學方式，重過程，輕結果，讓學生全程動手參與，教師成為學生學習的推手，只在學生遇到困難時給予適當的引導和促進，學生在學習活動中始終保持一個開放自由的心態。例如:通過對一些簡單易行但是課堂上又不能輕易接觸到的工具進行培訓使用，讓學生直接焊接電路板，搭建機器人結構完成任務，對于這些簡單的科學理論的驗證，使學生們獲得直接經驗，培養他們動手做實驗的興趣，學會探索科學的解決方法。

多年的實踐證明，只有在具有創新思維模式下的實踐操作才是有效的培養學生動手能力的途徑。我校參加的2011年國際機器人奧賽中的節能機器人項目，就充分體現了這一理論。此項目是要求學生現場搭建不能使用任何電池的機器人，并按照一定路線運行并抵達終點。我校的5名參賽選手在國內進行了各種實驗已達到理想的效果。但是比賽現場提供的光源是白熾燈光源，這大大出乎選手的預料之外，但是學生迅速轉變思路，重新到場地測試太陽能板的電壓，經過漫長的調試，最終他們對機器人進行了大膽改造創新。卸掉主板，直接將太陽能板的電極與兩個電機相連，這次實驗果然奏效，機器人終于動起來了，然而缺乏了cpu的控制，機器人像是沒有遙控器的玩具車，脫離了運行軌跡。于是他們通過結構的彌補沒有cpu的缺陷，將機器人一側的輪胎纏上膠布以增加摩擦力，使機器人的兩個輪胎就會產生差速，最終將會走出弧線，而這樣的弧線很接近場地上標注的曲線。對于這些孩子們，面對如此想象不到的困難，他們依然能夠沉著應對。這些都離不開平時教師對學生的正確引導，只有著重對活動過程中的體驗和認識，才能培養和提高他們動手能力，只有具有了主動探索的精神，才能為學生的動手實踐提供一個完美的平臺。

注重實踐活動的評價貫穿于課程的全過程。對于實踐活動，過程遠比結果重要。衡量一個學生的解決問題的標準，不是單看學生是否將問題解決，而是看他如何解決問題。在解決問題時所表現出的個性特征，會展現出其參與實踐活動的態度和各項能力。在活動中，教師要求學生先確定項目，然后圍繞項目先展開設計，編寫程序和選擇設備。鼓勵學生按照他們所掌握的對機器人的認識以及對程序的理解，來評價自己思維方式，評價實驗過程和成果。不僅注重學生的機器人完成任務的情況，更應幫助學生將注意力指向設計制作的全過程，只有這樣，學生才能夠不斷提高自身解決問題的能力。

同樣在2011年的國際奧林匹克機器人比賽中，對我校選手來說最具考驗的項目是輪式障礙賽。這個項目是學生們準備的時間最長的一項。因為該項的比賽所制作的機器人完全是由學生們自己DIY的結構。韓國的機器人在此項上一向具有強大的優勢，為了能夠與之抗衡，參賽的學生對機器人的各種電機進行測試，對場地的摩擦力以及機器人自重產生的慣性的對比，調整改寫程序。對于傳感器的安裝位置，教師與學生對照障礙物的位置反復測量，每一次的調試過程都是學生不斷地總結反思的過程，而他們在這個過程中所掌握的技能是正常的教學活動中所無法給予的。教師在無數次的實驗中，不會把失敗作為對學生的評價，而是不斷地鼓勵幫助他們樹立信心。

實際上，中國學生的動手操作能力并不差，我們所欠缺的其實是那種把課本上的知識與實際生活結合起來的能力。在這種能力的背后，隱藏著求知興趣、創新欲望等等，而這些因素正是創造力的源泉。中學階段是人一生中身心健康發展的非常關鍵的階段，我們應該充分利用現在的優越條件，為學生營造一個有利于培養創新思維和動手能力的環境，課外活動課的教學恰恰可以培養學生手腦并用的能力，促使學生綜合運用所學知識，發揮學習的創造性。對具有創新思維和動手能力強的學生我們要給與更寬松的環境，只有這樣才能真正的激發學生自覺的培養創新思維和動手能力。