談樂高積木在科技活動(dòng)中的應(yīng)用

徐紅

科學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域。如果學(xué)校考慮學(xué)生成長的自然需求，根據(jù)學(xué)生能力，結(jié)合學(xué)生興趣，開展適當(dāng)?shù)目萍蓟顒?dòng)，滲透創(chuàng)客教育的理念并開展創(chuàng)客實(shí)踐，既可滿足學(xué)生成長的需要，也順應(yīng)了素質(zhì)教育的潮流。在此以機(jī)器人創(chuàng)新課程為例，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勅绾瓮ㄟ^將“樂高積木”引入課堂，激發(fā)學(xué)生的科技創(chuàng)造力。

機(jī)器人由各種部件組成，各式元器件的不同組合能夠讓機(jī)器人產(chǎn)生各種各樣的性能。在傳統(tǒng)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生雖然可以利用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行不同的試驗(yàn)，但并沒有自行設(shè)計(jì)，只是按照步驟完成組建，然后觀察、記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。教師將樂高積木引入高中科技社團(tuán)活動(dòng)后，使學(xué)生置身于感興趣的任務(wù)里，通過不斷地在探索中學(xué)習(xí)、反思、改進(jìn)，從而產(chǎn)生了創(chuàng)造的意識(shí)并提升了創(chuàng)造力。

一、發(fā)揮探索作用

引入樂高積木的目的，在于讓學(xué)生從操作中習(xí)得、鞏固知識(shí)，使理論與實(shí)踐真正融合，避免“紙上談兵”。比如，高一物理力學(xué)章節(jié)中，有很多機(jī)械原理，學(xué)生僅通過教師的講解和實(shí)驗(yàn)不容易領(lǐng)悟，但是如果借助樂高積木，學(xué)生就可以先在腦海里構(gòu)建機(jī)械結(jié)構(gòu)，并在實(shí)際操作中不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)，這樣就很容易體會(huì)機(jī)械結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)原理，享受模型機(jī)械化的樂趣。

在科技社團(tuán)組建初期，筆者經(jīng)過與班主任溝通，發(fā)現(xiàn)有四五個(gè)學(xué)生沉迷于游戲，對(duì)學(xué)習(xí)提不起興趣。于是筆者專門給他們設(shè)計(jì)了任務(wù)：根據(jù)自己打游戲的經(jīng)驗(yàn)和教師展示的蝎子模型，分兩組組建該模型，并實(shí)現(xiàn)其打斗功能。這些學(xué)生領(lǐng)到任務(wù)后，很快就各自展開了蝎子模型的搭建，僅一次活動(dòng)就基本完成了模型的雛形。接下來學(xué)生給“蝎子”編寫程序以實(shí)現(xiàn)打斗功能，每個(gè)學(xué)生搭建的模型都加上了自己的創(chuàng)意。在打斗功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)即使導(dǎo)入教師提供的現(xiàn)成程序，兩只蝎子的打斗時(shí)間及作用力仍然不一樣，這就引發(fā)了他們對(duì)各自作品進(jìn)行觀察、對(duì)比和思考，最后發(fā)現(xiàn)了作品之間的差異：力的作用點(diǎn)和作用長度不同。這些學(xué)生在對(duì)自己作品不斷調(diào)整的過程中，加深了對(duì)物理力學(xué)知識(shí)的理解，產(chǎn)生了求知愿望。如有一名學(xué)生主動(dòng)找到物理教師請教相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，物理教師還反映這幾名學(xué)生在物理課上比以前用心多了。可見，在樂高模型搭建和功能實(shí)現(xiàn)的過程中，學(xué)生不僅學(xué)到并應(yīng)用了物理知識(shí)，而且其學(xué)習(xí)態(tài)度、觀察能力等方面也都有了明顯改善。

為了使科技活動(dòng)能夠達(dá)成既定的目的，在活動(dòng)開始之前，教師要做好充分的知識(shí)準(zhǔn)備與材料準(zhǔn)備；在學(xué)生實(shí)踐過程中，教師要提供及時(shí)、恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，肯定學(xué)生的成功之處，保護(hù)他們的積極性，同時(shí)給予他們足夠的自由。教師還要特別注意的是，在這個(gè)過程里，由于學(xué)生的自由度大，工具的擴(kuò)展性強(qiáng)，學(xué)生為了拼裝出自己想要的形態(tài)，會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間，然而社團(tuán)活動(dòng)的時(shí)間有限，因此，教師要對(duì)過程進(jìn)行有效控制。

二、發(fā)揮促思作用

在社團(tuán)活動(dòng)中，教師鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法，并且在動(dòng)手之前探索各種假設(shè)，喚醒他們的好奇心。學(xué)生親身參與新奇事物的探索，發(fā)現(xiàn)多個(gè)可能的方案，在不斷嘗試中挑戰(zhàn)假設(shè)，并產(chǎn)生各種新想法。在這個(gè)過程中，他們自覺地學(xué)習(xí)、獲取新知識(shí)，同時(shí)也提高了合作、溝通、表達(dá)等多方面的能力。

社團(tuán)活動(dòng)初中期，每組成員經(jīng)過小組討論后確定項(xiàng)目內(nèi)容，然后再不斷挑戰(zhàn)，逐步完善結(jié)構(gòu)和程序。比如，有一組學(xué)生對(duì)摩天輪感興趣，但是很難描述它的運(yùn)行過程。這時(shí)筆者給他們提供一組摩天輪運(yùn)行的視頻，他們經(jīng)過觀察和討論，得出了結(jié)論：當(dāng)游客要登上摩天輪時(shí)，摩天輪就會(huì)停下來，并且亮起一個(gè)信號(hào)燈，顯示現(xiàn)在是停止的狀態(tài)；當(dāng)摩天輪開始啟動(dòng)時(shí)，會(huì)伴隨音樂聲和彩燈閃爍，提示游客現(xiàn)在是啟動(dòng)狀態(tài)，不要靠近，以免發(fā)生危險(xiǎn)。接下來學(xué)生模仿此情景，搭建了一架摩天輪，尤其注意到了模型結(jié)構(gòu)的簡單和穩(wěn)定，保證在工作時(shí)不能搖晃，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不能碰到模型的其他部分。摩天輪模型搭建完成后，學(xué)生開始動(dòng)手編寫程序，他們向模型中導(dǎo)入教師的參考程序后發(fā)現(xiàn)摩天輪雖然能轉(zhuǎn)起來，但存在一些缺陷，如摩天輪旋轉(zhuǎn)太快、信號(hào)燈不會(huì)交替閃爍等。要解決這些問題，就要求小組成員讀懂教師提供的程序，修改相關(guān)參數(shù)后再不斷進(jìn)行調(diào)試。后來他們在程序的調(diào)試中又發(fā)現(xiàn)了新的問題：真實(shí)摩天輪在啟動(dòng)的時(shí)候都會(huì)伴隨音樂，那么摩天輪模型能做到嗎？程序的不斷調(diào)試，促使學(xué)生不斷思考如何能“做得更好”，也使程序不斷得到完善，摩天輪也變得越來越有趣了。

科技社團(tuán)給學(xué)生設(shè)置充滿趣味性的活動(dòng)，有利于他們產(chǎn)生主動(dòng)探究知識(shí)的欲望。科技社團(tuán)提供了一個(gè)平臺(tái)，學(xué)生們積極地設(shè)計(jì)作品，并尋找解決問題的各種方法，獲得了更多的技能，從而形成了一個(gè)學(xué)習(xí)、積累知識(shí)的良性循環(huán)。在這個(gè)過程中，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)也會(huì)有更深刻的感性體驗(yàn)。此時(shí)教師則面臨一個(gè)新的挑戰(zhàn)：如何在學(xué)生情感滿意的狀態(tài)下，使他們?nèi)匀挥袑W(xué)習(xí)的欲望？這是需要在實(shí)踐中進(jìn)一步探索的問題。

三、發(fā)揮研究作用

學(xué)生在社團(tuán)中自己設(shè)計(jì)樂高模型，制作與學(xué)習(xí)生活相關(guān)的作品，他們在活動(dòng)中體驗(yàn)“玩”的樂趣，在“玩”中找到歸屬感；同時(shí)，完成樂高模型拼搭及功能的實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生產(chǎn)生了成就感，從而推動(dòng)他們更加積極地投入到學(xué)習(xí)活動(dòng)。當(dāng)學(xué)生了解并掌握了編程方法后，就不再滿足于教師提供的參考任務(wù)，而是開始根據(jù)興趣嘗試自主確定任務(wù)主題，并探索任務(wù)完成的各種方法。經(jīng)過這樣一個(gè)過程，學(xué)生體會(huì)到很多情境和創(chuàng)作想法都源自于身邊的事物，如果平時(shí)多留心，就會(huì)獲得更多創(chuàng)作靈感，創(chuàng)造出自己的機(jī)器人。

學(xué)生對(duì)機(jī)器人元器件的擺弄，是其產(chǎn)生創(chuàng)作靈感的來源。如果教師不能讓學(xué)生主動(dòng)嘗試，那么科技活動(dòng)無異于膠柱鼓瑟。因此，教師首先要更新教學(xué)觀念，敢于放手讓學(xué)生去做、去想、去嘗試、去失敗。將樂高積木引入到高中科技社團(tuán)中開展科技活動(dòng)，把“做”中的“想、改、創(chuàng)”結(jié)合起來了，讓學(xué)生敢于嘗試，敢于突破，敢于“胡思亂想”。也許學(xué)生的行為和作品還很幼稚，但這樣的科技活動(dòng)，倡導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，從中體會(huì)“造物”，并改造事物，在此過程中主動(dòng)探索、與他人合作并應(yīng)用跨學(xué)科的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，這何嘗不是一種創(chuàng)客意識(shí)的萌芽呢？

（責(zé)任編輯 郭向和）