初中機器人組裝教學探索與思考

□張勇

初中機器人組裝教學探索與思考

□張勇

機器人組裝作為一門新興技術，日益受到人們的重視。在國外，很多國家已將它納入中學教學體系。我國雖然起步較晚，但發展勢頭很猛，在奮力追趕。文章就初中機器人組裝教學進行了探索與思考。

機器人制作；探索與思考

一、機器人組裝教學對學生個人能力、個性的塑造

1.真正體現了以學生為主體

在機器人組裝教學中，教師因材施教，提出科目題材，培養學生的個人素養，發揮其潛在能力，調動學生的主觀動因積極思考，引導他們開發具有自己設計方案的機器人。因此，機器人組裝教學真正體現了以學生為主體。

2.提高了學生解決問題的能力

不同的學生，其觀察能力、解決問題的能力不太一致，其思路、觀察方式、切入點也不盡相同，所以得出的結論和設計方案也會有差異。在機器人組裝教學中，需要學生在差異中比較，在差異中審視設計方案，通過對比、借鑒，才能設計出符合自己預期的機器人。因此，只有做到細心觀察，精心制作，才能達成目標，這對培養學生解決問題的能力起到了很大的促進作用。

3.提高了學生的創新能力

學生通過親手組裝機器人，編寫程序，其動手能力、邏輯思維能力、綜合應用能力、創新能力會得到提升。在組裝機器人的過程中，還能激發學生充分發揮想象力、創造力，有利于培養學生的開放性思維。在開展機器人活動時，所設定的各種主題不但具有挑戰性和趣味性，而且解決問題的方案也都是開放性的，對機器人的組裝和編程也不規定統一模式、統一答案，可以用不同的方法達到同一個目標，完全靠學生運用自己的聰明才智去創造。因此，通過研究設計、制作、調試機器人，便大大地激發了學生的想象力，為素質教育提供了好素材。

4.利于培養學生的探究意識

隨著科學技術的發展和課程改革的深入，智能機器人的組裝教學滲透到越來越多的中小學課外科技活動中。中學智能機器人組裝教學能培養學生對智能機器人的興趣，而探究意識的形成往往與興趣密切關聯，正是機器人的動手制作給學生帶來的成就感，激發了他們的求知欲，使他們積極投入到探究性學習中，不斷促成自身潛力的激發。

5.為實施素質教育提供了實踐平臺

中學機器人組裝教學綜合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識和技能，學生通過學習親手組裝機器人、調試傳感器、設計并編寫程序、完成任務等活動，能有效地提高綜合素養和技術運用能力。作為一種新型技術類教育，它承載著培養學生能力的使命，這與我國素質教育的實施目的是一致的，所以，機器人組裝教學可以說是一個實施素質教育的良好平臺。

二、機器人組裝教學有利于學生團隊精神的培養

1.提高學生的合作意識

機器人組裝教學一般以組為單位組裝、編程，小組成員須在老師規定的時間段做好分工，并最終完成組裝，由此便大大增強了小組的團隊意識。每個學生的能力不同，而形成團隊便利于發揮優勢，如機械組裝能力強的、編程能力強的，都會明顯地表現出來。

2.利于提高學生的溝通能力

在學習過程中，教學班中的不同學生都會提出各自的問題和解決問題的方案，而方案的實施需要動手制作，最后達成目標。在這一過程中，需要進行方案匯總，學生只能通過討論來達成一致。由此，通過反復探討、修改，學生的人際溝通能力便得以大大提升，且在合作小組中形成了較好的學習氛圍，促進了學習效率的提升。

三、中學機器人組裝教學的目標

1.教學目標

機器人組裝教學應該是技術的普及、傳承和發展，中學機器人組裝教學主要是向學生傳播有關機器人的基本知識、基本操作，具體可以從知識、能力、情感三個維度進行闡述。①知識目標：了解機器人軟件工程、硬件結構、功能與應用等方面的基本知識；②能力目標：進行機器人程序設計與編寫，拼裝多種具有實用功能的機器人；③情感目標：培養人工智能技術的興趣，認識智能機器人對社會進步與經濟發展的作用。

2.教學模式

目前，湖北省武漢市武昌區南湖中學 （北校區）（以下簡稱 “我校）機器人教學的模式主要有以下幾種模式：

（1）課程模式。我校在教學計劃與課程中安排 “機器人”方面的校本課程，如 “機器人編程”“機器人應用”“機器人概論”“機器人原理”“機器人機械結構設計”等，并配有兼職教師。同時，組織校本課班級，每周按課表開展有關機器人的課堂教學活動。

（2）課程拓展模式。其常見形式為：①課外活動形式。課外活動不受教學計劃、學時、教學大綱和教育形式的限制，活動的范圍比較廣泛，內容也很豐富。②布置回家研究性課題形式。機器人教育以研究性課程的形式進入中學，決定了如果通過研究性學習形式推廣，會更有利于對學生創新能力的培養。由于常規課程的課時不足，且班員人多造成組織難度過大，會影響機器人教育的整體推進，而每個學生都可以通過自研拓展深度。③競賽形式。通過競賽，對學生的機器人設計能力、創新能力進行拉動，以一種模范的力量推動它全面地進入到課程設置中。

3.教學方法

各種基本教學方法與綜合性教學方法幾乎都可用于機器人學科教學中，但應考慮教學目標的要求、教材內容的難度、教學對象的學習基礎與教學條件的差異。機器人基本理論知識的教學可采用講授法，機器人編程的教學可采用實驗法、任務驅動法、小組互動法，內容的教學則可采用討論法，機器人應用內容的教學可采用參觀法、演示法，機器人設計、制作的教學可采用競賽指導法、自主探索法，等等。

四、機器人組裝教學面臨的問題

1.師資力量不足

由于機器人組裝是近些年發展起來的一門新興技術，所以知識跟進還有待提高，需要教師去掌握，這存在一個知識再學習的過程。當前，學校中掌握這一新興技術的教師不多，而在專業教師引進過程中也存在一定困難，所以很多學校在機器人組裝教學方面的師資力量都略顯不足。

2.機器人組裝教學缺少教材或教材不統一

市場上各種機器人開發的側重方向不同，無法歸納到整個教學普及模式，而教學普及的知識有其自身的特點，代表性的特質是知識的普及性、固定性、統一性，但早期產品總會在不斷運用中發展、探索、深入、提高，這就不斷有升級產品出現，所以相應的要求教材具有通用性、延續性，這就給教材的編寫、訂購帶來了一定的困難。

3.多數學校相關資金缺乏，配套組件設施不夠

要進行機器人組裝教學就需要有大量的資金投入，但很多學校的配套組建設施不足，尤其在鄉村學校，本身資金就入不敷出，缺口很大，所以開展機器人組裝教學存在較大的困難。

4.缺乏科學規劃和教學設計

目前，機器人組裝教學存在師資欠缺、教材質量不高（大多屬于 “用戶指南”式的資料，缺少課程與教學專家參與和指導）等現象，小學、初中、高中機器人組裝教學分階段目標的劃分不夠明確、合理，導致相關教材的區分度低，且教學目標尚欠科學。在具體的課程實踐中，機器人組裝教學多以課外活動的形式展開，它是小部分學生的活動，雖然對于特長教育有著不可否認的作用，但是，課外活動的系統性、普及性和公平性都得不到保證。

5.競賽活動商業化、功利性

不規范的行為對中小學機器人組裝教學帶來的侵蝕較為嚴重：商家主要靠競爭人通過競賽規則或功能等辦法來推銷和限制其他商家的產品，導致選手參加比賽受機型的局限性很大。此外，由于競賽的功利化思想和比賽的管理方法不成熟，導致了比賽的表演化傾向。

五、機器人組裝教學的策略性思考

1.加強對機器人組裝教學的重視度，引導其健康發展

要在義務教育階段完全普及機器人組裝教學目前還不具備充分條件。但筆者認為，教育主管部門和學校應該予以高度重視，在經濟上和師資配置上給予一定的補充，要掌握機器人組裝教學的發展方向，促使機器人組裝教學朝著促進學生綜合能力提高的方向發展。

2.加快機器人的學科建設，促使其教學規范化

智能機器人蘊涵著極其豐富的教育資源，學校應進行充分開發，發揮機器人教育的優勢。機器人組裝需要組織相關課程教育專家進行仔細評估和研究，制定系列課程標準和相應的統一教材及評價考核標準，以減小地區間的教學差異性，保證學校教師教學有標準可依，有教材可參。

盡管現階段機器人組裝教學尚處于起步、摸索階段，但我國中小學機器人組裝教學在今后會更趨活躍，實現一個質的飛躍。

（編輯：朱澤玲）

G633.93

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1671-0568（2016）09-0099-02

張勇，湖北省武漢市武昌區南湖中學（北校區）教師，中級教師。