利用實(shí)體機(jī)器人培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

楊正

摘要：本文闡述了利用實(shí)體機(jī)器人，開展興趣小組和競(jìng)賽活動(dòng)，激發(fā)和提高學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。本實(shí)踐以生本教育理念、建構(gòu)主義理論和柔性思想為基礎(chǔ)理論，以基于項(xiàng)目（任務(wù)）的自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)為主要教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：實(shí)體機(jī)器人 ；創(chuàng)新能力

一、開展實(shí)體機(jī)器人教育的困惑

筆者所在的學(xué)校近幾年逐步提高在實(shí)體機(jī)器人設(shè)備方面的投入，一方面組織學(xué)生參加省市各類比賽，另一方面成立學(xué)生相關(guān)社團(tuán)（興趣小組），每周抽出固定時(shí)間（一到二節(jié)課）進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。筆者作為指導(dǎo)教師，遇到過一些困惑。

困惑一：機(jī)器人的項(xiàng)目多，廠家也多，各個(gè)廠家機(jī)器人的搭建方法，程序編寫方法都有差別，輔導(dǎo)教師人數(shù)精力有限，應(yīng)該如何輔導(dǎo)學(xué)生？

困惑二：研究指出，機(jī)器人是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的很好的載體，但是教師應(yīng)該如何做，才能真正提高學(xué)生的創(chuàng)造能力？

困惑三：參加機(jī)器人競(jìng)賽對(duì)學(xué)生的全面發(fā)展有積極作用，但是，也存在著一些不利因素。準(zhǔn)備競(jìng)賽往往使學(xué)生目標(biāo)單一，容易疲憊，競(jìng)賽結(jié)束，部分學(xué)生興趣減少，如何使得學(xué)生能夠保持一種興趣和內(nèi)在的積極性，從而真正提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)？

通過幾年的實(shí)踐，對(duì)如何解決上述問題，筆者總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。

二、機(jī)器人教育活動(dòng)的實(shí)踐

1.以校本課程為基礎(chǔ)，講授核心基礎(chǔ)知識(shí)

機(jī)器人項(xiàng)目多，搭建方法，程序編寫方式各有不同，課該怎么上？解決這個(gè)問題，筆者采用了自主學(xué)習(xí)的方法。但學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)又是需要基礎(chǔ)的。所以，在教學(xué)中，教師精講最為基礎(chǔ)的知識(shí)，包括控制器、傳感器、執(zhí)行器之間的關(guān)系；巡線和壁障的基本原理（了解光電傳感器和觸碰傳感器）；順序、循環(huán)、條件等通用程序結(jié)構(gòu)；小車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械手的推、勾、抓等動(dòng)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過四到六節(jié)的集體授課，學(xué)生了解到最基礎(chǔ)的機(jī)器人相關(guān)知識(shí)。

2.通過多種途徑，營(yíng)造創(chuàng)新的土壤

（1）通過自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教育機(jī)器人種類多，學(xué)習(xí)內(nèi)容的多樣化，恰恰為自主學(xué)習(xí)提供了機(jī)會(huì)。自主的學(xué)習(xí)，獨(dú)立個(gè)性化的思考和實(shí)踐，最終促進(jìn)了創(chuàng)新能力的提高。為了實(shí)現(xiàn)這樣的目的，我們采用了分組法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)等方法，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

教師給學(xué)生提供了多種任務(wù)和項(xiàng)目可供選擇。學(xué)生在分組和項(xiàng)目選擇上有充分的自由度，因?yàn)檫x擇來到機(jī)器人社團(tuán)（興趣小組）學(xué)習(xí)的學(xué)生，本身就有著比較強(qiáng)的興趣，給學(xué)生自由，能最大限度的保護(hù)學(xué)生的興趣，從而激發(fā)他們的創(chuàng)造性。這里要特別注意，教師提供的可選項(xiàng)目或者任務(wù)必須是貼近學(xué)生生活的，學(xué)生比較感興趣的，通過思考容易完成的。

（2）提供豐富的資源可供參考。自主學(xué)習(xí)，個(gè)性化學(xué)習(xí)，必定需要豐富的參考資源。我們開辟了云空間，將收集到的各種相關(guān)資源上傳，便于學(xué)生自學(xué)。各個(gè)學(xué)生小組帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)，自然就會(huì)自主選擇需要閱讀的資料，或者利用網(wǎng)絡(luò)，查找想要的知識(shí)或者解決方法。在社團(tuán)活動(dòng)時(shí)間，我們常常發(fā)現(xiàn)，各個(gè)小組成員，有的在編寫程序，有的在調(diào)試搭建機(jī)器，還有的在討論。這些討論有小組內(nèi)部的，也有小組之間的。教師當(dāng)然無法完全知道他們的討論內(nèi)容，但是，有很多的新的解決方法，就是在這樣的學(xué)習(xí)、討論與調(diào)試之中產(chǎn)生的。

（3）采用多層次、以鼓勵(lì)為主的評(píng)價(jià)方法。個(gè)性化的學(xué)習(xí)，自主性的學(xué)習(xí)，必然導(dǎo)致沒有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此我們采用了多層次，多角度的評(píng)價(jià)方法。例如可以根據(jù)比賽成績(jī)，作品完成情況，完成相關(guān)小組的任務(wù)情況來評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)以鼓勵(lì)為主，要相信學(xué)生可以完成目標(biāo)，只是時(shí)間先后有差別。

（4）以靜待花開的心態(tài)，給學(xué)生豐富的自由時(shí)間，采用基于項(xiàng)目自主化分組學(xué)習(xí)，教師常常會(huì)感到無事可做。其實(shí)，教師要有靜待花開的心態(tài)，只在學(xué)生需要幫助的時(shí)候，給予指導(dǎo)。原因在于，在自主學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生會(huì)有自己的思考，他們非常迫切想獨(dú)立解決問題。這個(gè)時(shí)候，恰恰是學(xué)生提高解決問題能力，提高創(chuàng)新能力的一個(gè)契機(jī)。教師一定要給學(xué)生充足的時(shí)間，如果教師過多指導(dǎo)，學(xué)生反而不愿意聽，也不利于提高學(xué)生創(chuàng)新能力。這也正好符合了生本教育理念、建構(gòu)主義理論以及柔性的教育教學(xué)方法。

教師可以利用這個(gè)時(shí)間，去開發(fā)后面的教學(xué)活動(dòng)，親自去實(shí)踐幾個(gè)項(xiàng)目，這樣更有利于開展有針對(duì)性的指導(dǎo)，更好帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，提高創(chuàng)新能力。

3.通過機(jī)器人競(jìng)賽，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

機(jī)器人比賽同自主學(xué)習(xí)有所不同，是比賽就有輸贏。如果在輸贏方面處理不好，很可能會(huì)打擊學(xué)生的積極性，從而丟失創(chuàng)新的動(dòng)力。我們多次遇到這樣案例：某學(xué)生，在機(jī)器人組裝以及程序設(shè)計(jì)很有天賦。初中多次進(jìn)入省賽，并且還拿過二等獎(jiǎng)。進(jìn)入高中，就主動(dòng)加入社團(tuán)，積極準(zhǔn)備比賽，并且賽前信心滿滿。但是比賽總有很多難以預(yù)料的情況。高中的第一次比賽就失誤了，不僅沒有進(jìn)入省賽，市賽前八都沒有進(jìn)入。比賽完后，該同學(xué)很受打擊，很長(zhǎng)時(shí)間都不愿意碰機(jī)器人。作為指導(dǎo)教師，經(jīng)過反思，認(rèn)為教師應(yīng)該避免把比賽成績(jī)看得太重，而應(yīng)該強(qiáng)調(diào)把比賽作為鍛煉提高的機(jī)會(huì)，要教會(huì)學(xué)生，一方面要重視比賽，一方面還要正確面對(duì)失利。

同時(shí)，機(jī)器人比賽同其他比賽相比，由于設(shè)備的不穩(wěn)定性（電腦、傳感器、馬達(dá)、電池等）更容易發(fā)生突發(fā)情況，更能鍛煉學(xué)生的應(yīng)變能力、心理能力和實(shí)踐能力。

三、意義與展望

開展機(jī)器人活動(dòng)，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。但就目前的情況來看，教育實(shí)體機(jī)器人一般還只限于社團(tuán)活動(dòng)（興趣小組），離普遍開展還有差距。但是，只要有學(xué)生和教師參與其中，就會(huì)起到一定的示范作用。隨著人們觀念的改變、小班化、相關(guān)投入的增加以及教育教學(xué)方法的變化，會(huì)有更多的學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸和參與到機(jī)器人等科技活動(dòng)中，并迸發(fā)出旺盛的創(chuàng)造活力。

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（作者單位：廣東省中山市華僑中學(xué)528400 ）endprint