機器人教學對高中學生創新思維能力培養的啟示

仇利敏

摘 ?要：中學生創新能力與創新思維的培育是當下基礎教育學界研究的一個熱點話題，在科技手段日益增多、信息化水平不斷增強的新時代下，培育方法和模式也更加豐富，通過融入樂高式的教學理念，依托計算機和互聯網技術打造的樂高機器人平臺，對中學生思維進行創造性開拓成為很多地區試點的項目，新的模式嘗試必然有難度，但發展前景廣闊。結合高中階段的教學實踐總結，對樂高機器人對學生創新思維能力的提升進行探究，為轉變教育思維理念提供有益啟示。

關鍵詞：樂高;機器人教學;高中學生;創新思維能力培養

【中圖分類號】G642 ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ? 【文章編號】1005-8877（2021）11-0011-02

The Enlightenment of Lego Robot Teaching to the Cultivation of High School Students' Creative Thinking Ability

QIU LiMin ?（Wencui middle school，Jingning County，Pingliang City，Gansu Province，china）

【Absrtact】the cultivation of middle school students' innovative ability and innovative thinking is a hot topic in the field of basic education.In the new era of increasing scientific and technological means and increasing information level，the cultivation methods and models are more abundant.Combined with the summary of teaching practice in senior high school，this paper probes into the improvement of students' innovative thinking ability by Lego robot，which provides beneficial enlightenment for changing the educational thinking idea.

【Key words】Lego;Robot Teaching;High School Students;Cultivation of Innovative Thinking Ability

創新型國家建設的偉大工程需要一大批創新型人才的支撐，作為承上啟下的高中教育，學生積累了一定的基礎理論知識，又在向更高層次的高等教育努力奮斗，在這個階段培養他們的創新思維能力是十分關鍵和必要的，一方面可以幫助他們更好備戰即將來臨的高考，在看待學習、生活的問題上有了新的角度和思路，有助于緩解當下的身體和心理壓力，另一方面為大學的學習研究提前培育創新意識，有利于更快適應新環境。

1.樂高式的教育思路的特點和優勢

所謂樂高教育理念，就是寓教于樂式教育的具體化現實化，讓學生在游玩中找到快樂的氛圍，同時以開心和向往的心態去參與到學習中，真正實現快樂學習，快樂成長、快樂生活。愛玩是孩子的本性，它與學習并無本質上的沖突，相反的，適當的娛樂能夠提高學習效率，增強學習效果，主要原因是改變了學生的壓抑情緒，讓壓力盡快釋放出來，祛除較多的負面因素，讓學生在學習時間全身心專注的投入，這就是樂高教育所要達到的目標，也是它一些教育模式所遵循的理念所在。該理念倡導有計劃、有目的娛樂，幫助孩子在玩樂時間培養一定的精神品質，通常有探索精神、創新意識、勇敢擔當、團結協作等等，從而能夠更好地建立起他們腦海中的知識框架，比如在認識新生事物時，如計算機，學生最初只是看到了屏幕的圖像和音響發出的聲音，但是它的組成部分和運行機理學生并不了解，而運用樂高教育模式可以把計算機的構成與運行機制設計成一個易于理解的動畫視頻或者小游戲，讓學生在參與游戲或者觀看視頻中了解到這些知識點，由于是自發的去參與到這些教育活動中來，孩子的好奇心和注意力就更加的高漲，在傾聽和理解時更能專注，比課堂的傳統講授更有效果，學生對其理解到的知識和通過自我實踐的經驗記憶會更加深刻，同時還可以培養他們主動學習，創新思考的能力。

2.運用機器人技術對激發高中生創造力的優勢分析

目前，沉重的課業壓力讓高中生疲于應付各類考試和復習，嚴重的消磨掉了他們的興趣愛好，而良好的興趣愛好是促進學習的一劑良藥，學生大多數是為了外界的期望與壓力學習，學習的內生動力不足。如果提起了興趣，就會很享受學習的過程，沉浸其中。運用機器人激發學生創造力的優勢在于它能夠提高其高中生的學習興趣，它作為一種智能化的智能產品，具有較多的新穎的功能，這對于好奇心較強的高中生而言必然產生較大的吸引力，都希望能夠深入的了解，從機器人的設計安裝、操控和升級等過程中尋找到動手實踐的樂趣，并且激發他們探索未知領域，獨立思考，敢于創新的動力。而運用機器人教學可以運用多種設定的程序開展多樣化的新型教學流程，以新鮮感切入，引導學生在學習中多進行思考，發表自己的獨到想法，讓他們在經過自己嘗試后收獲一定的成果，從中感受到其中的喜悅，這也一方面推進了學生的個性化發展，通過個性化培養來發揮他們的創造力。樂高教育的方式類似于拼圖一樣，可以將初始的圖塊拼成各種樣式，擁有無限種可能，這就可以讓學生根據自己的喜好去嘗試，并在老師的指導下在自己感興趣的領域進一步的探索，從而進行更高層級的創新，同時可以提升學生的發散思維。

3.學生機器人制作的教學計劃設計

（1）掌握基本知識和原理

高中學生通常都具備了一定的邏輯思考能力，認識事物偏向于了解他的運行機理，所以教學過程中就要對機器人運行需要用到的硬件設備和軟件程序進行講解，讓他們對機械制造和程序編輯等領域的知識有初步的了解，并能夠從事基礎的機器語言的編譯，觀察是否有擅長該領域并有一定興趣的學生，可以著重進行培養，同時讓其他學生在認識新事物中鍛煉觀察能力、空間想象力，對問題的邏輯思維能力。

（2）動手能力的提高

全面認識后即可開展自我組裝和制作的教學，他們可以對照圖紙進行嘗試，必然會遇到這樣那樣的實際問題，這就讓學生認識到書本知識與社會實踐具有較大的區別，必須具備一定的靈活處置和創新能力，鍛煉自己的實際動手能力，才能勝任實際的社會實踐活動。這樣在創作的時間也是他們進步的時間，當再回到學習中去就能夠以更積極的心態去面對，創新意識也更強。

（3）激發探索欲望，引起情感共鳴

高中階段的學生因其年齡因素，好奇心和求知欲都很強，樂高機器人作為前所未有的事物出現時，極大提高了學生的興趣度，他們之前可能在各類影視資料中了解到機器人的強大功能，而真正面對時，就更加期待更進一步的接觸，在制作組裝機器人的時候，既鍛煉了學生的動手和觀察力，更是激發了他們的想象力，同時在處理一些實際問題時培養他們的邏輯思維和創造性思維。二者都是基于機器人帶給學生的吸引力激發出他們的探索欲。

4.開展樂高機器人實踐活動提升高中生創新思維能力

學校在開展活動前要進行廣泛和深入的調研，了解當前高中生對機器人領域的最感興趣，最迫切了解的方面，并結合青少年創新實踐指導意見的相關要求，以需求導向、目標導向開展多豐富多樣的實踐活動，其主要目的在于培養孩子的興趣愛好，帶動高中生從沉重的課業壓力中釋放出來，讓其知道自己的興趣點和特長在哪里，利用機器人這一科技載體激發學生的想象力、創造力，再通過相應的活動進一步提升他們的能力，使其進一步得到鞏固，當前主流實踐活動方式有科技普及課堂、設立興趣團隊、開展機器人創新比賽、機器人成果巡回展等等，讓實踐活動能更好的結合高中生在現階段所需要的敢于創新、持之以恒、良好心態等精神品質，現將實際開展中成效較好的幾種方式進行探討。

（1）開辟實踐的第二課堂

在合理安排高中學生的學習休息時間的前提下，留出一定的時間增設科技實踐課程以及課外活動時間，以這些時間為基礎打造學生樂高機器人實踐創新的新課堂。課堂上先以科普宣講為出發點，聘請專業的機器人制作團隊、機器人領域的專家學者為青少年講述和普及機器人的基本原理、基本構造、基本應用以及今年來的創新方向，而后再較為針對性地以講和練相結合地進行機器語言編譯、程序設計、零件組裝等方面的講授和訓練，讓學生在實際操作中領會原理知識的精髓所在，并可以帶領學生參觀機器人展館，觀看高技術機器人的實際操作演示，讓學生進行體驗式的操作，激發他們的興趣，鼓勵他們自己動手去實際使用這些智能的設備，獨立的去完成一個簡單的機器人的模塊化組裝，嘗試自己編譯一段操控機器人的程序語言，并運行檢驗是否可行，在這樣的過程中學生會逐漸的發現問題，努力去解決問題，在解決問題的時間內也培養了自己的創新思維。

（2）以興趣為方向組建活動小組

團隊合作是激發學生創新意識的橋梁，可以結合學生在機器人方面的不同興趣對學生進行分類，將相同愛好的學生組建為同一組，并配備相應的指導老師，結合機器人實踐活動為基礎，通過設立一系列的創新實踐活動，比如程序編譯、實際操控等過程，打造有利于高中學生創造思維形成和應用的氛圍與環境，在聽、思、練的鍛煉下對理科類知識如物理中的力學、電學和數學中的幾何知識以及信息技術各類知識有更深的掌握理解，提高他們的團結協作能力、動手操作能力和創新能力。

（3）開展形式多樣的創新比賽

在高中階段開展種類多樣的機器人創新實踐比賽活動，因為樂高式的機器人零件價格較貴，整體套裝的成本較大，在學校經費有限的情況下，難以大量的購置和使用，同時由于學業壓力和成績要求，學校不愿意將更多的時間勻出來開展這類競賽活動，所以當下的比賽現狀成為了老師扮演了機器人設計、組裝的主要角色，而學生僅僅是觀察、短時間體驗和簡單操控的配合位置，這就失去了以比賽鍛煉學生動手實踐能力，增強學生創新思維能力的初衷，開展此類活動的意義就不大。所以針對這種情況，高中學校就應以班級或者興趣小組為單位，定時定點的開展這類競賽活動，規模不一定大，但是要確保比賽中每個成員的參與度，結合高中學生的認知水平和實踐能力，合理定位青少年機器人創新比賽的復雜程度以及競賽難度，可以在師資和費用有限情況下與大學進行合作，邀請大學參加比賽獲得優異成績的師生來幫助高中生開展這類比賽，同時邀請學生家長積極參與，作為評委和老師給共同對學生的動手能力、創造能力和思維能力進行評價，以此為機會對學生的短板弱項進行有目的性的提高，這樣既鍛煉了他們的實踐能力、創新思維能力，也拉近了與家長的距離，開啟了家校聯合培養的新局面。

5.結束語

總而言之，機器人作為信息時代發展的結晶，要在高中階段達到熟練掌握運用的難度還是較大的，樂高機器人在提高中教學中的應用目的不是要學生們作出很出色的機器人，非常了解它們的原理，而是在這個過程中培養它們的興趣愛好，激發他們的思維活力，鍛煉他們的動手能力，增強探索未知與勇于創新的內生動力，以更好的精神狀態去應對人生的大考，獲得成功。

參考文獻

[1]孫勝.淺談機器人教育促進中小學生創新能力的培養[J].考試周刊，2018（16）.

[2]李得香.淺析樂高機器人與中學生創新思維培養[J].科教導刊，2018（11）.

[3]鐘柏昌，張祿.我國中小學機器人教育的現狀調查與分析[J].中國電化教育，2015（07）：101-107.

[4]孫方紅，徐萃萍，劉應瑞，潘顯岳.以機器人競賽為載體，提高學生的實踐創新能力[J].高校實驗室工作研究，2013（01）：20-21.

[5]王同聚.中小學機器人教學中“微課”的制作與應用研究[J].中國電化教育，2014（06）：107-110+126.

[6]張曉麗，王鵬，崔東輝，范春鳳，李彩玲.機器人競賽對學生創新實踐能力培養研究[J].教育教學論壇，2015（06）：87-88.