如何在機(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

魏自友

摘 要： 陽(yáng)谷縣青少年素質(zhì)教育實(shí)踐基地在教學(xué)實(shí)踐中開設(shè)了機(jī)器人課程，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。完善校外教育，推動(dòng)素質(zhì)教育全面開展。作者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和指導(dǎo)學(xué)生參加省機(jī)器人大賽的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾卧跈C(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 機(jī)器人教學(xué) 創(chuàng)新意識(shí) 創(chuàng)新思維 創(chuàng)新能力

機(jī)器人課程集趣味性、實(shí)踐性、科學(xué)性為一體，融合機(jī)械制造、電子傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件和人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)，深受廣大青少年學(xué)生的喜愛。通過整個(gè)活動(dòng)方案體系，讓學(xué)生掌握機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，能根據(jù)指定任務(wù)需求，通過小組協(xié)作，組裝機(jī)器人，編寫并調(diào)試程序。從而打破對(duì)機(jī)器人的神秘感，引起學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)注，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、有序的研究性學(xué)習(xí)方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐和指導(dǎo)學(xué)生參加省機(jī)器人大賽中的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾卧跈C(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

1.培養(yǎng)合作創(chuàng)新意識(shí)

在教學(xué)實(shí)踐中，要建立起融洽的師生、生生關(guān)系，把“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，鼓勵(lì)學(xué)生在師生之間、生生之間交流，在融洽的氣氛中合作完成實(shí)踐任務(wù)，幫助學(xué)生樹立合作創(chuàng)新意識(shí)。當(dāng)學(xué)生的思維活動(dòng)和結(jié)論超出教師設(shè)計(jì)和期望的軌道時(shí)，教師不應(yīng)強(qiáng)行把學(xué)生思維納入自己的思維模式之中，而要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，并給學(xué)生充分發(fā)表見解的機(jī)會(huì)。如在機(jī)器人組裝過程中，一個(gè)組的學(xué)生提出了這樣一個(gè)觀點(diǎn)：把電池盒安裝在靠近小車輪的方向，也可以使機(jī)器人正常運(yùn)行。同時(shí)，他們組可通過實(shí)驗(yàn)操作演示說明，這樣做機(jī)器人可以完成所有任務(wù)。我沒有立即否定學(xué)生，而是耐心引導(dǎo)其他學(xué)生仔細(xì)分析安裝方案，并在實(shí)踐場(chǎng)地上調(diào)試運(yùn)行，模擬各種不穩(wěn)定因素，最終大家得出結(jié)論：他們的方案在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中易傾斜。接著，我鼓勵(lì)他們小組相互合作，一起修改方案：把電池盒安裝在靠近大車輪的一端。這樣既保護(hù)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又幫助學(xué)生樹立合作創(chuàng)新意識(shí)。

2.培養(yǎng)主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)

教師要給學(xué)生提供主動(dòng)、獨(dú)門學(xué)習(xí)的平臺(tái)，使學(xué)生真正成為實(shí)踐學(xué)習(xí)的主人，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)。我從不輕易解答學(xué)生的問題，而是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索解決問題的方法。如在機(jī)器人尋寶比賽中，由于我們實(shí)踐基地使用的是博思威龍機(jī)器人，從尋到寶藏到停止運(yùn)動(dòng)需要一段時(shí)間，使機(jī)器人停在寶藏之外，從而使尋寶時(shí)間延長(zhǎng)。我就啟發(fā)學(xué)生，如何才能使機(jī)器人整好停在寶藏之上呢？這樣就在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)新意識(shí)。

二、在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

1.注重培養(yǎng)想象性思維

在山東省機(jī)器人大賽中，機(jī)器人從起始區(qū)出發(fā)，會(huì)識(shí)別起始區(qū)顏色作為出起始區(qū)的信號(hào)，但是比賽過程中很可能會(huì)出現(xiàn)受環(huán)境光影響而判斷不了是否出起始區(qū)的情況。顯然，這個(gè)機(jī)器人的判斷條件存在很大的不穩(wěn)定性。于是，我啟發(fā)學(xué)生思考：能不能使機(jī)器人不判斷起始區(qū)的顏色，而走一段固定距離呢？學(xué)生經(jīng)過討論分析，最后得到這樣一個(gè)方案：每次機(jī)器人出發(fā)時(shí)緊貼比賽場(chǎng)地邊緣，然后讓機(jī)器人運(yùn)動(dòng)一段固定距離，算好與起始區(qū)的長(zhǎng)度相等。這一方法的程序設(shè)計(jì)不但培養(yǎng)學(xué)生的想象思維，而且對(duì)他們創(chuàng)新思維發(fā)展很有意義。

2.注重培養(yǎng)批判性思維

批判性思維的基礎(chǔ)是懷疑、觀察和實(shí)驗(yàn)。要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，必須以辯證批判思維為前提。為此，在教學(xué)實(shí)踐中，教師要挖掘?qū)W生主動(dòng)學(xué)習(xí)、大膽否定的潛力，給學(xué)生創(chuàng)造一種有利于其批判學(xué)習(xí)的環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成不迷信、不盲從、敢于懷疑、敢于否定的習(xí)慣。要培養(yǎng)他們敢于突破舊框框，獨(dú)辟路徑，標(biāo)新立異，務(wù)求突破的創(chuàng)新精神。如在設(shè)計(jì)比賽用機(jī)器人時(shí)，沒有根據(jù)場(chǎng)地模型尺寸確定機(jī)器人的尺寸。完成機(jī)器人主體拼裝后，我們發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的尺寸對(duì)完成任務(wù)有較大影響，容易被模型卡住。于是我引導(dǎo)學(xué)生思考：如何解決機(jī)器人尺寸問題？幾個(gè)學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)，大膽否定原來馬達(dá)安裝的思路，提出非常新的思路：將兩個(gè)馬達(dá)相互貼緊安裝在基板上。這樣機(jī)器人的尺寸被改得很小，避免被模型卡住的隱患出現(xiàn)。在這一過程中，學(xué)生提出自己的創(chuàng)見，形成自己獨(dú)特的批判性思維。

三、在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

解決在教學(xué)實(shí)踐中遇到的各種問題，不能讓學(xué)生僅停留在簡(jiǎn)單的思考層面，而要把學(xué)生的思維引導(dǎo)到實(shí)踐研究中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。在教學(xué)實(shí)踐中，我在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和思維的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同層次學(xué)生的探索和創(chuàng)新不同欲望，提出解決問題的不同方案，并設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性的問題，以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

1.精心設(shè)計(jì)教案和導(dǎo)行案

我在設(shè)計(jì)教案和導(dǎo)行案時(shí)，注重層次性和啟發(fā)性，充分挖掘培養(yǎng)與訓(xùn)練創(chuàng)新能力方面的內(nèi)容，循序漸進(jìn)地提出恰當(dāng)?shù)膶?shí)踐任務(wù)。這些任務(wù)應(yīng)滿足如下要求：一要有適當(dāng)難度，二要在教和學(xué)方面富有探索性，三要培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.著力完成比賽任務(wù)

在教學(xué)實(shí)踐中，我直接讓學(xué)生在符合競(jìng)賽要求的場(chǎng)地上操作機(jī)器人。機(jī)器人的制作使學(xué)生遇到許多問題，需要學(xué)生不斷探索，并在實(shí)際場(chǎng)地上加以驗(yàn)證。學(xué)生在解決問題的過程中提升創(chuàng)新水平。

開展機(jī)器人的教學(xué)，為學(xué)生提供自主、協(xié)作與創(chuàng)新的平臺(tái)。在學(xué)習(xí)編程和操作實(shí)踐的過程中，有效提高學(xué)生邏輯思維能力和判斷能力；在充分培養(yǎng)學(xué)生興趣的基礎(chǔ)上，學(xué)生輕松掌握機(jī)器人相關(guān)知識(shí)，切身體會(huì)到編程的樂趣。

中學(xué)時(shí)期是學(xué)生思想最活躍、參與意識(shí)最強(qiáng)、最富想象力的時(shí)期，因此是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的最佳時(shí)期。在教學(xué)實(shí)踐中，教師要扮演好組織者、引導(dǎo)者、協(xié)調(diào)者和促進(jìn)者的角色，善于尋找提高學(xué)生創(chuàng)新能力的立腳點(diǎn)，潛移默化地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而提高學(xué)生創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]何少莎，王小根.中學(xué)機(jī)器人教育的校本課程開發(fā)探討[J].中國(guó)教育信息化，2013（2）.

[2]秦志強(qiáng).促進(jìn)創(chuàng)新能力發(fā)展的青少年機(jī)器人教育研究[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014（6）.