“機器人”活動對高中生綜合素質全面發展的影響

王博

摘 ? 要：隨著21世紀人工智能時代的到來，機器人作為技術時尚潮流的標志，已在工業、農業、娛樂、醫療和家庭等領域得到廣泛應用。用發展的眼光看，機器人應用肯定會越來越普及。把機器人引入校園、走進課堂，也成為近幾年來“時髦”教育的代名詞。隨著通用技術教育課程與教材改革的深入及人工智能技術的發展，在通用技術教育中滲透機器人學科知識與機器人應用前景方面的教育已勢在必行。機器人教育，作為一個新型教學載體已呈現出多方面優勢，利用機器人進行教學活動可學到比書本上更為全面廣泛的知識。在機器人教學活動中，學生不僅可以學習到機械結構、電路設計及編程方面的知識，還在動手搭建、調試機器人的過程中培養獨立思考，合作探究的能力，有效地提高了學生的綜合素質。

關鍵詞：機器人;教學活動;通用技術

1 ? 機器人活動介紹

根據新課改精神要求，“機器人”進入課堂教學是“技術與學科整合”的發展趨勢。我校從2003年開始組織學生參加各類機器人科技活動，主要通過活動進行機器人知識普及并從中選拔一批人才參加機器人競賽。學校有三間機器人專用活動教室，從開學到期末保持每周活動1次（假期不活動）。活動分基本技能、足球、FLL三個項目。自我校開設機器人綜合實踐活動后，我們邊教學邊探索，為我校機器人興趣小組開展機器人課程教學活動積累經驗。幾年來經過不斷改進和積極探索，有一些體會和收獲，總結如下。

1.1 ? 社團活動

社團成立旨在為普及科技活動，鼓勵學生動手動腦，并在興趣的基礎上拓展思維。培養學生合作精神和探究能力，樂于交流，勤于探索，在社團中形成到對其終生受益的品質和能力。

社團活動為機器人興趣小組選拔的初級階段。機器人興趣小組成員定期進行機器人表演吸引同學參加機器人社團活動，經過簡單的培訓學習，從中篩選出一批優秀學生參加機器人興趣小組活動，社團活動有別于興趣小組活動，其人數多于興趣小組，主要目的是進行機器人的普及教育，使同學們走近機器人世界，為日后相關專業的學習工作打下基礎。

1.2 ? 興趣小組活動

主要通過興趣小組選拔人才參加機器人競賽。每批次總人數約為20人，2人一組按興趣自由結合。

活動過程分五個階段：

第一階段：大班教學，講解機器人構造，包括單片機、傳感器、電機等部件基本原理。

第二階段：大班教學，講解編程軟件操作細節及相應操作語句，如與或非運算、條件語句、循環語句等。

第三階段：分項目教學，按照各項目機器人特點進行簡單介紹。其中包含機器人結構、比賽規則及任務。

第四階段：分項目教學，學生在老師的指導下自己組裝機器人。熟悉如循跡、躲避障礙物等基本模塊操作程序。

第五階段：分項目教學，按照正式比賽的要求進行實際訓練。

1.3 ? 課堂教學

利用通用技術相關章節課程，結合課本講解機器人有關知識內容，演示機器人控制過程，使學生初步了解機器人原理構造及制作流程。例如通用技術中“技術與設計2”第四章控制與設計單元，其中利用口述和幻燈片講解控制的定義及控制流程方式相對枯燥乏味，把學生帶入機器人實驗室進行演示，講解循跡、避障等實現過程會簡單直觀許多，利用實物進行教學易于學生加深理解，教授知識點的同時調動了學生的學習積極性，使他們了解機器人控制過程，并立志日后從事相關領域的工作學習，為祖國發展做出自己的貢獻。

2 ? 機器人教法探究

機器人無疑是豐富學生創造性思維及創造力開發的最佳載體。其可適用于各階段學生進行全面培養，提升現代學生的創造力、想象力與科學技能方面的素質教育。機器人課堂教學與過去教學方式不同的是，要把“寓教于樂”的理念融入課堂中去，而這一理念的貫徹需要徹底改變過去單一的教師灌輸、學生被動接受的教學模式，讓學生在玩樂中成長。在機器人的模型拼裝、編程控制調試的實踐過程中去體驗、去創新、去掌握知識，最終提高能力。其注重的不是結果如何，更重要的是實踐的過程。經過這種教育模式，最終學會學習、學會研究，為學生的終身學習打下基礎。

2.1 ? 以老帶新，各取所長

參加機器人興趣小組活動的學生一般為初一、初二、高一、高二四個年級，每屆參加比賽的人數為20人左右，進入興趣小組活動的同學數量約為30人，另10人作為替補參賽。教師一般只講解五個階段的活動過程內容，真正參與活動的時間完全交給學生，期間低年級遇到的問題由高年級幫助輔導，教師只做個別問題解答，這樣一來不僅低年級的問題被解決了，高年級也可以加深鞏固，提高了教學活動效率的同時，使每個人在最短時間內收獲最大知識量。

2.2 ? 任務驅動，合作探究

“任務驅動”教學法符合探究式教學模式，適用于培養學生的創新能力和獨立分析問題、解決問題的能力。機器人這門學科具有很強的實踐性、創造性、操作性、具有明顯的時代發展特點的課程。“任務驅動”這一教學法既符合這一系統的層次性和實用性，也便于學生循序漸進地學習通用技術的知識和技能。例如一堂課，教師先提出一個新任務，完成任務的思路有很多種且不唯一，其中每一個思路都會遇到不同難度的問題，學生通過積極思考，相互協作可以逐步解決這些難題，學習機器人知識的同時增加合作技巧。

2.3 ? 交叉學習，互學互補

雖然學生有分為三個不同項目進行分類別學習，但定期也要進行項目之間的交流，目的是使他們把自己本項目中的經驗進行分享，從其他學科中了解新知識新思路，開拓自己的視野。例如FLL和基本技能項目都要用到循跡單元，但是他們實現的方式不太一樣，學生利用不同項目同一任務進行對比，可以挖掘更深層次的知識，使他們更加深入了解這一簡單動作背后的技巧。

3 ? 機器人課外活動對高中生成長幫助分析

傳統的教學模式中教學基本上就是教師講、學生聽，這往往使學生處于被動的學習狀態。新課程改革中，教育理論工作者與教師們達成了一種共識：教學是教師的教與學生學的統一，這種統一的實質是交往。教學是一種對話，一種溝通，是合作、共建，是以教促學。無疑機器人活動的開展是素質教育在新時代新環境下應運而生的產物。

機器人技術融合了計算機、機械、電子、聲、光、電、磁、通訊、控制等多個學科領域知識。在機器人活動中，既教會學生科學技術知識，又可通過一些實際問題讓學生獨立思考，過程中培養動手動腦的綜合素質。學生通過親手組裝機器人系統、檢測調整傳感器、編制調試控制程序等工作，更好地豐富他們的綜合知識水平，使學生的動手能力、邏輯思維能力、綜合應用能力、創新能力等各方面都能得到全方位訓練和提升，對進行學科知識滲透、培養素質全面的創新型人才具有重要作用。機器人進入校園后學生的學習興趣高漲、綜合素質提高、創新思維活躍，這正是素質教育的重要內容。經總結，機器人教育活動對學生有以下三個方面益處。

3.1 ? 豐富生活，動手動腦

由于現代生活水平的提高，青少年接觸自然，走近生活的機會越來越少，動手制作玩具及模型的能力也日益降低，發明創造理念也日趨減弱。長此以往，中國未來青少年兒童的自我創造力將消失殆盡，這對一個民族的科學發展是極為不利的。此外依靠讀書的單一方式使學生的日常生活變得平淡無趣，繁重的課業負擔更使他們無所適從。所以自我組裝、改造、制造機器人不但會提升青少年的科學興趣，同時也會培養學生養成凡事自己動手、勤于思考的良好生活習慣。使得原本枯燥無味的生活變得多姿多彩。

3.2 ? 培養耐性，善于協作

機器人的學習制作涉及相關領域多種門類的專業知識，青少年必須廣泛涉獵，持之以恒，才能有所成就。機器人的制作過程，可以有效地鍛煉學生意志、培養堅韌品質。由于制作機器人對于學生工作量較大，故一般都以二至三人為一組進行，大家群力群策、互幫互助、共同作業，使得這個過程變得異常有趣。同組的每位學生在活動過程中缺一不可，整體的實力遠超出個人能力發揮。通過小組完成任務的過程，每位組員都培養了耐性，克服了獨生子女不善于和他人溝通、交流、合作的弊病，使大家在制作機器人的過程中快樂成長！

3.3 ? 激發興趣，立志報國

一直以來大家都在思考和探索如何開發青少年智力的問題。參與機器人制作，能使學生從小就對科學產生興趣，獲得科普知識，同時也能很好的激發他們的創新能力。不同品牌的機器人各具特色，但如今國際主流比賽所用器材還是以樂高品牌為主。在學生制作機器人的過程中，可以滲透講解不同品牌的優勢及差異，使學生在接觸機器人的同時感受國內外電子產品的差距，立志為祖國偉大復興而努力奮斗。總之，開展機器人課外活動不僅可以充分調動學生求知積極性、促進綜合素質發展，還可以把愛國主義教育融入其中，使其投身祖國建設，早日實現屬于國人的中國夢。

結論

機器人教育是一項常做常新的工作。雖然剛剛起步，還在慢慢被社會、學校、家長所接受，但其發展必定能有效帶動課堂教學，更好地促進文化課的學習和應用。我們有理由相信在不久的將來，中國的教育理念會以“寓教于樂”為主題深入人心，自己動手、親身體驗的學習過程定會取代傳統教育模式而得到廣泛推廣，機器人活動無疑是貫徹這一思想理念的最佳載體。制作機器人的過程中可培養學生手腦并用、注重協作、獨立思考的良好習慣，樹立正確的人生觀價值觀，為以后的學習、工作、生活打下良好的基礎！