機(jī)器人工作室：青少年科學(xué)素養(yǎng)的搖籃

樓巍

摘 要：現(xiàn)在國內(nèi)外都非常重視機(jī)器人，將其作為一種工具和手段應(yīng)用到教學(xué)中去。國家科協(xié)、教育部等也積極舉辦各類機(jī)器人競賽，引起人們對這一學(xué)科的重視。教育部從2003年起，把中小學(xué)機(jī)器人比賽納入全國中小學(xué)電腦制作活動，同時普通高中的新課程已將人工智能技術(shù)及簡易機(jī)器人制作列入選修內(nèi)容。中小學(xué)機(jī)器人集成了數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、機(jī)械、電子、材料、能源、計算機(jī)硬件、軟件、現(xiàn)代設(shè)計、傳感器、人工智能等眾多領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)知識。該課程的開設(shè)，一方面使那些將來立志投身通信、微電子、計算機(jī)領(lǐng)域的學(xué)生在校的時候就能打下一些基礎(chǔ)；另一方面能培養(yǎng)學(xué)生動手、動腦相結(jié)合的創(chuàng)新能力。這是適應(yīng)新課程改革的需要，是符合新課程標(biāo)準(zhǔn)素質(zhì)教育要求的。

關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng)；機(jī)器人教學(xué)；科技實踐活動；創(chuàng)新精神

一、機(jī)器人課程，現(xiàn)代教育的呼喚

我們對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)及其對人才的要求進(jìn)行研究的時候意識到，開展青少年科技活動的目的并不在于在各項比賽中獲得名次，根本目的在于培養(yǎng)青少年的科學(xué)素質(zhì)。信息技術(shù)教學(xué)改革特別強(qiáng)調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗、感悟和實踐的過程，注重對學(xué)生個性的健康發(fā)展和對學(xué)生的創(chuàng)新精神、

實踐能力的培養(yǎng)，而智能機(jī)器人教學(xué)非常有利于貫徹這一理念。

二、一邊實踐，一邊思索：智能機(jī)器人教學(xué)模式的思考

1.以學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展為目標(biāo)，培養(yǎng)專門人才

在機(jī)器人實踐活動中不以競賽為唯一目標(biāo)，在平時教學(xué)活動中注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣，教師多角度地看待每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)，輕結(jié)果，重過程，對學(xué)生的進(jìn)步和成功都及時給予鼓勵，使自信的愉悅貫穿于整個教學(xué)過程中。這種正面情緒會促使學(xué)生充滿興趣，更自主地投入到學(xué)習(xí)、探究中。

2.以小組為單位組織課堂教學(xué)，小組競爭形成競賽機(jī)制

在教學(xué)過程中給學(xué)生設(shè)置一些比較復(fù)雜的任務(wù)，通過小組討論協(xié)作完成，小組間再進(jìn)行競爭。競爭是觸發(fā)激情的手段之一，能延續(xù)學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的心理素質(zhì)。同時在小組設(shè)置中，采取“以老帶新”的方式，一來形成互相幫助的氛圍，增加團(tuán)隊凝聚力，二來把自己解放出來。

3.鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意機(jī)器人的制作

鼓勵學(xué)生主動探索、設(shè)計自己的機(jī)器人，并編寫程序完成任務(wù)。實踐中教師是指導(dǎo)者與合作者，學(xué)生才是主體。平等和諧的師生關(guān)系能進(jìn)一步激發(fā)創(chuàng)造力，學(xué)生親身體驗由抽象的理論到觸手可及的實物過程，極大地調(diào)動了學(xué)生的積極性，促進(jìn)其主動發(fā)展。

二、機(jī)器人教學(xué)實踐活動的成效與思考

1.顯性的成效——四年來學(xué)生獲得的成績

四年系統(tǒng)教學(xué)，我校涌現(xiàn)出一批有潛質(zhì)的科技特長生，利用課余時間參加全國、省、市各級競賽活動，已獲得全國、省、市多項一、二等獎。

2.隱性的成效——彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

（1）教學(xué)思想上，開展智能機(jī)器人教學(xué)活動有利于處理好教學(xué)與發(fā)展的關(guān)系，即傳授知識、技能技巧和發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的關(guān)系。

發(fā)展學(xué)生的智能，最重要的是發(fā)展其觀察、思維和實際操作的能力。在課堂教學(xué)中，學(xué)生的觀察受到限制，思維受到束縛，很少有機(jī)會動手，能力很難得到發(fā)展。而在智能機(jī)器人教學(xué)實踐中，學(xué)生真正實現(xiàn)主體地位，在實踐中親自觀察、探索、操作，學(xué)生的興趣、情感、意志都能得到較好發(fā)展，達(dá)到使學(xué)生在掌握知識的基礎(chǔ)上充分發(fā)展智力、能力的目的。

（2）教學(xué)內(nèi)容上，開展智能機(jī)器人教學(xué)活動有利于處理好基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和現(xiàn)代新的科學(xué)知識學(xué)習(xí)之間的關(guān)系。

常規(guī)課堂教學(xué)的內(nèi)容落后于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是始終存在的現(xiàn)象，即使采取在課堂教學(xué)中加深難度、提高速度的辦法，也難以消除這個差距，單靠課堂教學(xué)無法解決這個矛盾。一個行之有效的辦法就是將課外、校外科技活動與課堂教學(xué)結(jié)合起來。智能機(jī)器人教學(xué)課程的內(nèi)容不受大綱、教材的限制，適于加進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的新知識，開闊學(xué)生的科學(xué)視野，與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合，滲透著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新成果的內(nèi)容。

（3）教學(xué)方法上，開展智能機(jī)器人教學(xué)活動有利于把傳授法教學(xué)與發(fā)現(xiàn)法教學(xué)結(jié)合起來。

常規(guī)課程教學(xué)最主要的方法是傳授法，是教師通過講解教材將基礎(chǔ)知識傳授給學(xué)生。應(yīng)該說，對于剛開始接受知識的青少年學(xué)生來講，這是完全必要的，有益的。但它也存在弊端，往往導(dǎo)致學(xué)生死記硬背和機(jī)械訓(xùn)練，阻礙智力和能力的發(fā)展。

在智能機(jī)器人的教學(xué)過程中，課堂內(nèi)，以傳授的方法為主，給學(xué)生以基礎(chǔ)知識和基本技能，而在課外，機(jī)器人教學(xué)活動引導(dǎo)學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上去進(jìn)行科學(xué)知識的自主探究，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

（4）教學(xué)形式上，開展智能機(jī)器人教學(xué)活動有利于學(xué)生的全面發(fā)展與興趣愛好、特長發(fā)展的關(guān)系。

課堂教學(xué)對完成共性教育和全面的基礎(chǔ)教育有很大的優(yōu)勢，但對于因材施教、發(fā)展個性又存在嚴(yán)重的不足。活動內(nèi)容豐富、形式多樣的智能機(jī)器人教學(xué)可以彌補(bǔ)這一不足，使學(xué)生在科技上的興趣、愛好和特長得以發(fā)展。

三、機(jī)器人教學(xué)實踐活動開展的思考

1.如何提高智能機(jī)器人研究活動的教學(xué)與社會效益

智能機(jī)器人課程的內(nèi)容決定了它屬于青少年科技實踐活動。以科技實踐興趣課為載體的智能機(jī)器人教學(xué)形式，只能面向一部分學(xué)生。筆者在思考，如何讓更多學(xué)生享受智能機(jī)器人課程？是否可以換一種教學(xué)載體：如可以把新課程標(biāo)準(zhǔn)下的“地方課程”拿出一部分來用于實施智能機(jī)器人教學(xué)，或把智能機(jī)器人教學(xué)與關(guān)系比較緊密的信息技術(shù)課程進(jìn)行整合，開發(fā)出適合本區(qū)域?qū)W生特質(zhì)的校本課程。這樣，可以讓現(xiàn)有的機(jī)器人器材，盡可能提高使用率，從而最大限度地發(fā)揮其作用，取得更明顯的教學(xué)與社會效益。

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（作者單位 浙江杭州江南實驗學(xué)校）