淺談選修課程《簡易機(jī)器人制作》對(duì)學(xué)生能力的發(fā)展

屠雪明

【摘要】人類因?yàn)橛袎?mèng)想而偉大，新科技、新創(chuàng)意都是實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的結(jié)果，而教育是這一切的基礎(chǔ)，好的教育是要讓孩子們學(xué)會(huì)動(dòng)腦、學(xué)會(huì)動(dòng)手，最大限度地幫助他們成為學(xué)習(xí)的主動(dòng)探究者和未來的成功者，具備在未來獲得成功的能力，選修課程就是為所有學(xué)生搭建一個(gè)平臺(tái)，共同實(shí)現(xiàn)大家的愿望。在選修課的教學(xué)目標(biāo)上，我們不只要關(guān)注學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建和學(xué)習(xí)，更重要的是將學(xué)生看作一個(gè)能夠全面學(xué)習(xí)的完整個(gè)體，進(jìn)行全面的培養(yǎng)，注重他們智能的發(fā)展、知識(shí)的掌握，解決問題的能力，以及對(duì)他們的情感、態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。為學(xué)生富有個(gè)性的全面發(fā)展提供服務(wù)，為他們的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)內(nèi)容上不能把知識(shí)體系按內(nèi)容割裂開來，不能把人的行為、認(rèn)知、情緒等割裂開來加以訓(xùn)練，要注重人的價(jià)值、發(fā)展人的潛能及自我實(shí)現(xiàn)的傾向。

【關(guān)鍵詞】選修課程、動(dòng)手能力、機(jī)器人

· G632.3

選修課程是在必修課程的基礎(chǔ)上，針對(duì)地區(qū)、學(xué)校等不同的條件，為滿足學(xué)生的不同的興趣和發(fā)展需要而開設(shè)的課程。這些課程拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，有助于進(jìn)一步提高學(xué)生的素養(yǎng)，發(fā)展他們的各種能力。在實(shí)施中要重視各種手段的使用，突出實(shí)際應(yīng)用為教學(xué)提供學(xué)習(xí)平臺(tái)。注意應(yīng)用實(shí)例的典型性，使學(xué)生在實(shí)際活動(dòng)過程中能具體運(yùn)用，開拓學(xué)生的思維能力。《簡易機(jī)器人制作》是通用技術(shù)課程的一個(gè)重要的選修模塊，它涵蓋了計(jì)算機(jī)、傳感器、智能信息處理、控制和機(jī)械等技術(shù)，體現(xiàn)了信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)的綜合、軟件技術(shù)與硬件技術(shù)的結(jié)合，體現(xiàn)了知識(shí)和技能的綜合應(yīng)用，有利于拓展學(xué)生技術(shù)學(xué)習(xí)的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。所以《簡易機(jī)器人制作》為學(xué)生各種能力的發(fā)展提供了很好的平臺(tái)，在實(shí)際教學(xué)中要重視系統(tǒng)、技術(shù)試驗(yàn)等思想方法在設(shè)計(jì)過程中的具體運(yùn)用。因此我從以下幾個(gè)方面來闡述《簡易機(jī)器人制作》對(duì)學(xué)生能力的發(fā)展。

一、理解機(jī)器人在生活中的作用，引導(dǎo)學(xué)生融入機(jī)器人世界。

通過對(duì)機(jī)器人發(fā)展史的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以感受到機(jī)器人發(fā)展給我們的生活、生產(chǎn)、國防科技、社會(huì)所帶來的巨大變化。從而明白我們?nèi)祟悶槭裁匆l(fā)展機(jī)器人。在學(xué)習(xí)過程中慢慢體會(huì)機(jī)器人在惡劣環(huán)境下替人類工作可以保護(hù)人、在體力活中可以解放人、在發(fā)展機(jī)器人的過程中使人類得到發(fā)展可以發(fā)展人。

通過對(duì)“機(jī)器人的未來”的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生暢想未來機(jī)器人是什么樣，有什么獨(dú)特思維能力，還可以為人類做什么事。這樣可以解除學(xué)生對(duì)機(jī)器人的神秘感、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)，將一些技術(shù)道德因素及技術(shù)發(fā)展的理性思維滲透其中，讓學(xué)生從豐富的感性走向深刻的理性，體會(huì)機(jī)器人技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，學(xué)會(huì)理性的評(píng)判該如何使用該技術(shù)，增強(qiáng)學(xué)生使用技術(shù)的責(zé)任感和發(fā)展技術(shù)的使命感。

二、讓學(xué)生設(shè)計(jì)出更多、更實(shí)用的機(jī)器人，開發(fā)思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。

胡錦濤主席在兩院院士大會(huì)上說：“要以系統(tǒng)的觀點(diǎn)統(tǒng)籌小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)直到就業(yè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，形成培養(yǎng)創(chuàng)新型科技人才的有效機(jī)制。要改變單純灌輸式的教育方法，探索創(chuàng)新型教育的方式方法，在尊重教師主導(dǎo)作用的同時(shí)，更加注重培育學(xué)生的主動(dòng)精神，鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。要把中小學(xué)生從沉重的課業(yè)負(fù)擔(dān)下解放出來，激發(fā)他們的好奇心和探究精神，使廣大青少年在發(fā)掘興趣和潛能的基礎(chǔ)上全面發(fā)展。”

三、自我構(gòu)建有關(guān)機(jī)器人的知識(shí)，強(qiáng)化學(xué)生“做中學(xué)”、“學(xué)中左”。

二十一世紀(jì)最有影響的認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)家、發(fā)展認(rèn)識(shí)論的創(chuàng)始人瑞士的皮亞杰認(rèn)為：心理、智力、思維的發(fā)展既不是起源于先天的成熟，也不是起源于后天的經(jīng)驗(yàn)，而是起源于主體的動(dòng)作。這種動(dòng)作的本質(zhì)是主體對(duì)客體的適應(yīng)。主體通過動(dòng)作對(duì)客體的適應(yīng)，乃是心理發(fā)展的真正原因。知識(shí)不是通過教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情景即社會(huì)文化背景下，在獲取知識(shí)的過程中借助他人的幫助，并利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過有意義建構(gòu)的方式而獲得的，其本質(zhì)是學(xué)習(xí)者的自我建構(gòu)。

四、在機(jī)器人設(shè)計(jì)、編程、測(cè)試過程中，增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作能力，提高學(xué)生交流及表達(dá)能力。

機(jī)器人教學(xué)中大多以小組形式展開， 機(jī)器人的學(xué)習(xí)、制作實(shí)際上是一個(gè)團(tuán)體學(xué)習(xí)的過程。它需要學(xué)習(xí)者團(tuán)結(jié)協(xié)作， 包容小組其他成員的缺點(diǎn)和不足， 能夠與他人進(jìn)行有效溝通與交流。在實(shí)踐鍛煉中提高自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力， 其效果比普通的教育方式、方法更加有效。

鼓勵(lì)學(xué)生在有序列地富有挑戰(zhàn)性的搭建主題活動(dòng)中動(dòng)手操作，在解決問題的過程中，保護(hù)和激發(fā)學(xué)生對(duì)周圍世界的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，幫助學(xué)生獲得重要的科學(xué)概念和科學(xué)概念之間的聯(lián)系，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生語言表達(dá)能力、合作交往能力、手眼協(xié)調(diào)能力、自然觀察能力、空間感知能力、邏輯思維能力的綜合發(fā)展，讓學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)手，學(xué)會(huì)動(dòng)腦，學(xué)會(huì)做人。

五、通過學(xué)習(xí)機(jī)器人制作的方式方法，改善學(xué)生的知識(shí)構(gòu)建，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變。

在機(jī)器人教育中，課堂以學(xué)生為中心，教師作為指導(dǎo)者提供學(xué)習(xí)材料和建議， 學(xué)生必須自己去學(xué)習(xí)知識(shí)，構(gòu)建知識(shí)體系，提出自己的解決方案，從而有效培養(yǎng)了動(dòng)手能力、學(xué)生創(chuàng)新思維能力。按照美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人教育學(xué)院制定的培養(yǎng)方案， 機(jī)器人教育可以培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)間管理、資源分配、團(tuán)隊(duì)合作、信息采集、系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)工程等能力。

根據(jù)皮亞杰“建構(gòu)主義”理論、借鑒國際流行的布魯納“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”教學(xué)模式，形成了獨(dú)特的4C教學(xué)模式：聯(lián)系--------建構(gòu)--------反思-----------延續(xù)。4C教學(xué)模式具有易操作、易復(fù)制的特點(diǎn)，便于掌握，靈活應(yīng)用。

聯(lián)系：做中學(xué)的關(guān)鍵之一，如果孩子能夠把新的體驗(yàn)與現(xiàn)有的“經(jīng)驗(yàn)庫”聯(lián)系起來，或者當(dāng)他們接觸到一種極具吸引力的想法，激發(fā)起他們了解更多的愿望，那么他們就能取得最好的學(xué)習(xí)效果。

機(jī)器人在我們的社會(huì)中越來越普遍。現(xiàn)代的機(jī)器人都是按照我們?nèi)祟惖囊笕ネ瓿晒ぷ髦噶睢Ｋ麄冊(cè)谝恍╊I(lǐng)域扮演著重要的角色，例如：工業(yè)、機(jī)械、和空間探索。例如，火星探測(cè)器—精神和機(jī)遇對(duì)人類了解火星起到了的重要作用。這些機(jī)器人都是按照我們?nèi)祟惖哪康娜スぷ鞯摹：唵蝸碚f，電腦程序是機(jī)器的語言，它告訴機(jī)器人做什么。程序的質(zhì)量決定了你的機(jī)器人有多聰明。你知道美國海岸漏油在使用機(jī)器人來解決問題么？為什么要用機(jī)器人代替人類。

運(yùn)用智能化裝置的機(jī)器人。

有些機(jī)器人可以幫助人類做事，有些機(jī)器人可以給我們娛樂。為什么要發(fā)展這些機(jī)器人呢？對(duì)我們有什么重要呢？

建構(gòu)：指在真實(shí)世界中建構(gòu)事物，在頭腦中組合知識(shí)。讓孩子們策劃、編寫程序，為完成所負(fù)責(zé)的任務(wù)而設(shè)計(jì)自己的解決方案。

學(xué)生通過測(cè)試基于其先前知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的想法和方法，來“建構(gòu)”他們自己的知識(shí)，吸引和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，促進(jìn)高層次思維和解決問題。

在這個(gè)活動(dòng)中你要裝配一個(gè)機(jī)器人鼓手，并運(yùn)用9797套件和2201套件來組裝機(jī)器人鼓手。讓學(xué)生在趣味中學(xué)習(xí)用NXT搭建機(jī)器人鼓手，學(xué)會(huì)運(yùn)用NXT來編寫程序，并且用微電腦控制其運(yùn)行。機(jī)器人鼓手既有樂趣、又有娛樂性，在做中學(xué)（玩中學(xué)）、學(xué)中做完成教學(xué)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 樂 高《NTX編程指南》

[2] 樂 高《簡易機(jī)器人搭建》endprint