在機器人教學中培養學生的創新與實踐能力

黃修峰

摘?要：隨著機器人教學在學校逐步開展，如何針對機器人教學特點，培養學生的創新與實踐能力，是擺在每個信息技術教師面前的重要課題。本文闡述了用機器人教學對培養學生創新實踐能力的作用，然后提出了機器人教學模式的思考與研究。

關鍵詞：機器人教學?創新與實踐?虛擬機器人

中圖分類號：G632??????????文獻標識碼：A???? ???文章編號：1674-2117（2014）14-0-02

機器人教學在信息技術學科里面是一門嶄新的、具有綜合性的學科。機器人教學能把信息技術學科所學的知識融合到具體的實踐中。在與信息技術課程的整合中，機器人教學既有數學的嚴謹性，又有物理的動手能力，同時還能在創新實踐活動中找到創新和實踐的空間。機器人教學正是因為把趣味性、實踐性、綜合性、科學性、探究性有機地融合在了一起，才受到廣大青少年的喜愛。機器人教學接觸到計算機、聲、光、電等多種技術，可以讓學生全面接觸傳感器、計算機軟硬件、人工智能、自動控制、電子技術和機械工程等多個學科的高新科技知識。

1?機器人教學可以培養學生的創新與實踐能力

在培養學生創新能力方面，機器人教學可以發揮其獨特性。機器人技術具有實用性高、動手能力強、創新性強等特點。例如，教師在編制使機器人走直線程序的教學過程中，可以鼓勵學生發散思維，創造性地編制出走四邊形、八邊形等程序。通過這一探索，學生開闊了思路，增強了動手能力，同時這一程序的編制也學會了。此外，部分學習好的學生還會根據自己的實踐和認知，創造性地搭建各種機器人。學生結合所學知識，將自己的構想付諸實踐，想盡各種辦法檢驗自己的創意和設計，這樣就擴大了學生的思維，培養了學生的創新與實踐能力。

機器人教學可以培養學生嚴謹的科學探究態度。教學中，機器搭建、編程調試、設計改裝等都必須從實際出發，將自己所學知識與實際結合起來才能獲得成功。設計能否成功必須經過檢驗。這就要求學生要養成實事求是、腳踏實地的科學作風。機器人的搭建、設計與編程不可能一次成功，往往需要反復拆卸、調試、整改，幾經挫折才能成功，這就可以培養學生嚴謹的探究和學習態度，養成堅忍不拔、不言放棄的探究精神和良好的心理承受能力。

機器人教學會培養學生的團隊合作。由于受到學生的知識層次和動手能力等方面的局限，機器人學習中教師通常采用小組形式的教學方法，經過小組切磋、交流、探討，再一起探討、編制、調試程序，從而共同完成機器人的搭建，同時搭建完成后總結機器人運行過程中出現的問題。小組成員既要分工又要合作，形成了一個良好的團隊，這就是未來社會需要的合作模式。

2?機器人教學培養學生創新和實踐能力的具體方法

2.1?創設教學情境，激趣導課

機器人教學是新興的一門學科，每堂課都要做好精心設計安排。例如，第一課時《初識機器人》，就用上海世博會上展出的機器人視頻導課，學生立刻被各式機器人深深吸引，從而對機器人知識產生濃厚的興趣。后期機器人教學中的探究主題都來自于生活中的事物或者一個故事，經過學生的討論后確定制作主題。例如，荒島求生的故事，我以故事設境：杰克一家在海上探險遇到風浪，漂到一個無人小島，為了在這個小島上能生存下去我們需要做些什么？學生根據自身已有的認知就提出了各種不同的方案，有的說首先要熟悉當地環境，有的說必須先找到淡水，有的說先要想辦法生火，有的說就在海邊等待過往船只……經過討論后一致決定應該先熟悉一下小島，順便尋找些生活上能用得上的東西，于是師生共同形成了一個設計主題：幫助杰克家制作一輛能夠行駛的機器人小車。通過這樣融入情境的討論，學生在本身的認知結構聯系新知識，激發了學生的研究興趣，也充分調動了學生進行機器人知識建構的熱情。

2.2?以學生主體，合作探究

“玩”是學生的天性，機器人教學從學生的天性出發，讓學生作為活動的主人，在有序的組織討論中積極建構主題。此時，教師會給學生提出一個挑戰項目，并給他們提供相應的器材和時間，讓他們通過已形成的技能去尋求自己的解決方案。教師只需要給出基本的要求，剩下的則需要學生自己去補充、想象，并且最終完成。在此過程中，教師應鼓勵學生表達自己的觀點，讓學生在合作中差異互補，在相互的合作探究中，最終建構一種新舊技能和生生之間的融合。

2.3?利用3D虛擬環境，創新實踐

學校的教學機器人一般數量有限，而學生數量大，為解決“僧多粥少”的問題，教師可以利用機器人廠家設計的3D虛擬環境，首先要求學生在虛擬環境中搭建機器人，然后進行場地創建、程序編寫，最后在3D虛擬環境中試運行。這一系列過程構成了一個完整的問題解決方案。教師適時講解與引導。每個學生都有自身的知識結構，所以每一個學生的作品都是與眾不同的。每一個學生的設計都有自己獨特的創造性。例如，行駛的機器人小車，課堂上有的學生是走四邊形，有的學生是走八邊形，有的學生巧妙地設計走五角星，有的學生向前走三步后退四步，作品豐富多彩。在整個建構過程中學生是不折不扣的主角。

2.4?分享成果，展中反思

學習成果是保持學習原動力的重要內容，學生思考自己構建的機器人，從而加深對自己建構體驗的理解。教師可以組織學生對各自的3D運行方案進行討論，尋找優缺點，然后再對自己的方案進行完善和改進。教師只需以點撥者的身份對這一環節學生的表現進行鼓勵與引導。筆者通過這種教學方式，使每個學生都積極地要求向大家展示自己方案的特點，方案設計的可行性，成功地展示出了前期活動成果。例如，一個走五角星的設計的學生，滔滔不絕地跟其他學生講解了他的程序設計，并且闡述了選擇如此的速度與持續時間……使其他學生興奮地拿自己的設計方案進行研究與比較、討論與反思，提出自己的中肯建議，這樣的成果分享是更為有效的，能將下階段的活動貫通起來，實現整體上的建構與融合。

2.5?開放思維、延續再“延”

機器人教學是充滿挑戰與趣味的活動，每一次下課學生都帶著意猶未盡的神情。他們渴求了解更多知識，希望尋求更多技能的欲望把自己帶到一個更高的“聯系”階段，這是一個螺旋上升的良性循環。教師要善于激發學生的這種探究熱情，給他們自由交流、主動探索的平臺，鼓勵學生在課后主動地去查找能滿足求知欲望的科學素材來超越難度不斷增加的挑戰。

當今社會真正需要的是有綜合素質能力的學生，不再局限于文憑、學歷。機器人課堂提供給學生們一個開放的環境、一種開放解決問題方式，彌補了其他學科教學中的不足。機器人教學鍛煉學生綜合能力、團隊合作能力、嚴謹做事能力，提高了學生的動手能力、合作能力，而且能激發學生對未知事物探索的思考與創新，更能激發學生對學習科學文化知識的動力，只要學生能保持他們與生俱來的探索興趣，在教師的引導鼓勵下，他們自己就能找到解決問題的方式！

參考文獻：

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