機器人（EV3）教育與學生創新能力的培養

徐大榮

摘 要：機器人（EV3）教育是對信息技術學科知識與實踐的延伸，它具有啟發性、創造性、嚴謹性與實踐性多元特征，符合高中生的認知水平與興趣愛好，也能啟迪高中生的創新思維與實踐水平，推動學生的全面發展與個性發展，這也正是當下核心素養教育的根本落腳點。

關鍵詞：科學技術; 機器人（EV3）教育; 創新能力

機器人教育奠定在信息技術學科教育的基礎上，強調理論與實踐相結合，落實到學生的探索精神、創新思維、科學品質與實踐能力等核心素養教育中，對學生全面發展與個性發展起到積極推動作用[1]。在我校的機器人（EV3）課堂教學中，實現了機器人教育與學生創新能力培養的有益探索，打造了開放性的學習環境、探究性的解決問題空間，以此為窗口讓學生動腦思考、動手操作，感知獨特的人工智能世界。

一、機器人教育與培養學生創新能力的積極意義

（一）機器人教育有利于調動學生想象力

想象力是人類發展歷程中不可或缺的“驅動劑”，機器人教育過程中，同樣也以培養想象力和創造力為核心，啟發學生想象與創新。例如應用判斷機器人走出基地的技術方法時，先讓學生掌握判斷機器人走出基地的基本標準，但是學生很快發現，機器人識別基地中的黑線時極易受到光線影響而導致路線偏差，于是圍繞“如何解決光線”問題進一步討論與探究，調動學生的想象力。

（二）機器人教育有利于培養學生思維力

機器人教育的過程實際上也是學生自主學習、探索創新的過程，而編程與實踐都離不開學生精準的判斷能力與良好的邏輯思維能力。通過機器人教育，既能調動學生科技探究的興趣，延伸信息技術知識視野，也能體驗計算機編程的樂趣和電子技術應用的奧秘。通過新穎有趣的機器人教育，培養學生思維能力與創新能力，激發發展潛能。

（三）機器人教育有利于激發學生創造力

對于高中生來說，機器人教育是一門寓教于樂的課程，在參與實踐過程中，體驗了當下熱門的電動機、電子積木、小燈泡、傳感器等新奇材料，在激發學習興趣的同時，也能豐富學習體驗，提升學習效率。因此可以說，機器人教育激活了學生的科技創新動力，為提升創造力打好基礎。

二、機器人教育與培養學生創新能力的實現路徑

（一）師生互動，在交流中提升創新能力

由于EV3機器人程序奠定在C語言的基礎上，編程過程相對簡單，符合高中生的科學技術認知，教學中要突出學生的主體地位，通過師生互動交流，給學生提供更多機器人編程的參與機會[2]。例如在計算機器人的速度時，采取分組合作的方式，主要合作任務為：機器人以最短的時間通過直道，自動判斷障礙，再回到起點。對于學生來說，基于生活經驗，第一反應都是做成汽車形狀的機器人，但是經過反復試驗，效果并不理想，達不到“速度最快”的效果。正當大家一籌莫展時，老師適當地參與和啟發，學生再次觀察與反思汽車機器人的構造，很快恍然大悟：將四輪汽車改為“獨輪”汽車，顯著提高了汽車在直道中通行的速度，問題迎刃而解。學生在交流中不僅提升創新能力，也體驗了科學技術的魅力，在設計與實踐中獲得科技成就感，對機器人更是充滿了探究興趣。

（二）活躍思維，在探究中提升創新能力

機器人的教學環境應是開放性的、實踐性的，融入學生生活中的所見、所聞、所想、所需，讓機器人為人類的生活、學習與工作服務。在教學中，要給學生更多的空間去思考、去探究、去質疑、去解決，充分活躍思維，在探究中提升創新能力。例如在研究機器人的轉動時，需要系統性地考慮電機與傳感器的數量，不同配件的使用方法，相應編寫機器人程序等等，最后再經過反復實驗、調適，才能投入使用[3]。教學中，多以小組為單位進行研究與交流，學生盡情地展開想象力與創造力，大膽地提出想法，切磋技術，再將一個完整的設計任務分解為若干細化的任務，從中產生新的問題，在思考問題、解決問題過程中提升實踐能力。通過機器人教學，不僅促進學生的個體發展，也讓他們認識到團隊合作的重要性，當個人能力有限、思路狹窄的時候，團隊合作是最好的解決問題的方法，在大家的合力作用下完成機器人搭建。整個團隊既有分工也有合作，這樣的教育才真正面向學生的未來發展。

（三）動手操作，在實踐中提升創新能力

機器人教育對學生的動腦思考與動手操作能力提出較高要求，無形中激活創新能力與發展潛力。例如在編寫“如何讓機器人走直線”時，調動學生的發散思維與創造思維，嘗試編寫四邊形程序、八邊形程序等，反復探索實踐，拓寬創新思路。再有一些學生的基礎能力較好，鼓勵他們根據自己的實踐認知搭建不同功能的機器人，將所學的信息技術知識與實踐需求相結合，通過編程、設計與測試，不斷提升創新實踐能力。很多時候搭建機器人不能一次性成功，需要不斷調整設計、重新優化編程并做實驗、測試，反復地安裝、拆卸、調試，這一過程中正是培養了學生腳踏實地、嚴謹認真的學習態度，而堅持不懈、追求真理的學習精神，也讓學生終身受益。

綜上所述，機器人（EV3）教育與學生創新能力的培養是當下教育的必然趨勢。學生通過手腦并用，親身體驗從抽象理論轉為實踐探索的過程，將所學的信息技術知識應用于機器人（EV3）中，綜合電子、機械、計算機等復合型知識，促進學生在人機溝通中激活創新能力，夯實核心素養，實現全面發展。

參考文獻：

[1]戴文勝，祖浩東.發展機器人教育培養創新科技人才[J].北京教育（普教版），2019，（11）：94.

[2]曾祥進，蔡敦波，王海暉.智能機器人教學建設的創新教育改革研究[J].創新教育研究，2017，5（04）：377-380.

[3]趙冬濱.人形機器人在機器人教育活動中的應用[J].黑龍江科學，2019，10（19）：22-23.