培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人課堂教學(xué)初探

肖大妹 伍幸雄

摘 要：現(xiàn)在很多中小學(xué)校紛紛開(kāi)設(shè)了機(jī)器人、創(chuàng)客、編程教育等校本課程，這些課程的學(xué)習(xí)既可以培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)，最終也將會(huì)體現(xiàn)出教育的核心素養(yǎng)，本文主要闡述了在機(jī)器人教學(xué)案例中，從簡(jiǎn)單入手，巧設(shè)機(jī)器人故障問(wèn)題，訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)變能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)出創(chuàng)新思維，展現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作精神，從而為形成終身學(xué)習(xí)的能力打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教學(xué);學(xué)習(xí)能力;創(chuàng)新思維

2019年2月23日，中共中央國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》，明確教育現(xiàn)代化的八大理念，因材施教，知行合一，融合發(fā)展，共建共享，以德為先，全面發(fā)展，面向人人，終身學(xué)習(xí)。我在機(jī)器人教學(xué)案例中主要針對(duì)小學(xué)生的特點(diǎn)，從簡(jiǎn)單入手，巧設(shè)問(wèn)題與故障，逐步遞進(jìn)的規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生，以期在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出以人為本的理念，最終培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的能力。

一、課前教師做好調(diào)查問(wèn)卷，分析學(xué)情，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備

在蝙蝠戰(zhàn)車(chē)機(jī)器人教學(xué)課程中，我首先通過(guò)了調(diào)查問(wèn)卷分析學(xué)情，因我們所處學(xué)校的地方是粵北地區(qū)，機(jī)器人課程沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大班化普及，只能通過(guò)社團(tuán)形式上課，而這些通過(guò)社團(tuán)來(lái)學(xué)習(xí)的學(xué)生對(duì)機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)情況也參差不齊，有些學(xué)生的家庭環(huán)境比較好，從小接觸編程教育，機(jī)器人教育，而有些學(xué)生完全沒(méi)有任何基礎(chǔ)，只是出于自己的愛(ài)好，也有一些是家長(zhǎng)們的意愿，希望學(xué)生能在機(jī)器人課程中學(xué)會(huì)計(jì)算思維，開(kāi)擴(kuò)視野。通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)卷調(diào)查，我收集到了學(xué)生在機(jī)器人方面的前提性的知識(shí)與技能掌握并不是很理想，大部分學(xué)生沒(méi)有前提性的知識(shí)，孩子年齡都在10-12歲之間，橫向知識(shí)的掌握面并不是很廣，但是學(xué)生的學(xué)習(xí)能力——比如觀察能力、思維能力、知識(shí)的運(yùn)用與遷移能力各有千秋，他們思維活躍，容易接受新事物，基于這個(gè)立足點(diǎn)，我的教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)目標(biāo)就從最簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)入，采取逐步遞進(jìn)的方式引導(dǎo)學(xué)生入門(mén)學(xué)習(xí)機(jī)器人課程。在蝙蝠戰(zhàn)車(chē)這款機(jī)器人的教學(xué)案例中，因前期這款機(jī)器人的接線對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，小學(xué)階段的學(xué)生還沒(méi)有接觸到電路知識(shí)，我只能通過(guò)視頻和動(dòng)畫(huà)把正、負(fù)極的知識(shí)先讓學(xué)生熟悉，了解了電路的基本知識(shí)之后，再一一展示傳感器，機(jī)器人身上的每個(gè)傳感器拆下來(lái)單獨(dú)給學(xué)生演示它們的接線方法，接線的正負(fù)極，功能應(yīng)用，引起好奇心，之后他們開(kāi)始自己摸索、理解、積極做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，小學(xué)生完全沒(méi)有接觸過(guò)電路，如果沒(méi)有重復(fù)電路的學(xué)習(xí)，對(duì)傳感器就很容易造成不必要的損壞，我在課堂上多次強(qiáng)調(diào)正負(fù)極的重要性，直到學(xué)生學(xué)懂了電路的原理后，學(xué)生才會(huì)思考電路的正負(fù)與傳感器的正負(fù)是要相對(duì)應(yīng)的，這樣傳感器才能實(shí)現(xiàn)他們的功能，從而完成了學(xué)習(xí)知識(shí)的遷移。

二、打造展現(xiàn)學(xué)生個(gè)人魅力，釋放活力的課堂

在教學(xué)課堂中，我把學(xué)生分成四人一個(gè)學(xué)習(xí)小組，學(xué)生的特長(zhǎng)各不相同，各小組學(xué)習(xí)成員由組長(zhǎng)分配任務(wù)。美國(guó)著名心理學(xué)家布魯納曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“學(xué)習(xí)者不應(yīng)是信息的被動(dòng)接受者，而應(yīng)是知識(shí)獲取過(guò)程的主動(dòng)參與者?！痹谧詈?jiǎn)單的電路知識(shí)學(xué)習(xí)之后，學(xué)生們開(kāi)始主動(dòng)參與動(dòng)手實(shí)踐，每個(gè)學(xué)生都很想親自動(dòng)手組裝機(jī)器人，隨著學(xué)生的要求聲越來(lái)越高，這時(shí)由小組組長(zhǎng)分配好學(xué)習(xí)任務(wù)，小組成員里面誰(shuí)負(fù)責(zé)馬達(dá)傳感器，誰(shuí)負(fù)責(zé)超聲波的安裝，誰(shuí)負(fù)責(zé)機(jī)械主體的安裝，誰(shuí)負(fù)責(zé)電路的接線全部到位，學(xué)生成了學(xué)習(xí)的主人，他們?cè)谛〗M內(nèi)自由組合，每一次的組裝都把時(shí)間記錄下來(lái)，漸漸地學(xué)會(huì)了自我思考與總結(jié)，由最初剛開(kāi)始成功組裝一部機(jī)器人可能會(huì)花20多分鐘，到最后在5-8分鐘之內(nèi)，學(xué)生在成功組裝好機(jī)器人的時(shí)間越來(lái)越少，慢慢地就變成了學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與者。在課堂上，由排名第一的小組總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并分享給其他小組，課堂的氣氛活躍，每當(dāng)進(jìn)行競(jìng)速賽的時(shí)候，學(xué)生屏住呼吸，都想拿到最好最快的成績(jī)，學(xué)生的自信心越來(lái)越好，課堂成為了學(xué)生釋放活力的課堂。

三、故意設(shè)計(jì)機(jī)器人故障，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)變能力

在課堂教學(xué)中，每個(gè)小組組裝機(jī)器人的過(guò)程雖然可以訓(xùn)練學(xué)生們的動(dòng)手能力，但是組裝完成后機(jī)器人能不能按照我們既定的要求實(shí)現(xiàn)功能，能否實(shí)現(xiàn)最終的功能就是檢驗(yàn)機(jī)器人正常執(zhí)行的唯一標(biāo)準(zhǔn)了。因此，在組裝完成一部機(jī)器人后，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)蝙蝠戰(zhàn)車(chē)機(jī)器人出現(xiàn)了各式各樣的故障，有時(shí)候可能不會(huì)走，有時(shí)候只能前進(jìn)，不能后退，有時(shí)候只有LED燈閃爍，馬達(dá)根本不轉(zhuǎn)，當(dāng)各種故障出現(xiàn)的時(shí)候，如何讓學(xué)生迅速做出判斷，在比賽現(xiàn)場(chǎng)高度緊張的情況下檢查故障，十分考驗(yàn)學(xué)生的綜合心理因素，應(yīng)變能力，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我在課堂中指導(dǎo)學(xué)生把所有可能出現(xiàn)的故障全部記錄起來(lái)，每個(gè)學(xué)生課后自動(dòng)總結(jié)幾條故障，第二天由小組內(nèi)成員相互提問(wèn)，相互設(shè)計(jì)機(jī)器人故障，比如整部機(jī)器人如果不工作，最先檢查電路部分的電源接線是否松動(dòng)，第二檢查每個(gè)傳感器杜邦線接口的位置是否松動(dòng)，或者車(chē)輪是否太緊卡住走不了，有學(xué)生提出馬達(dá)的接線完成可以改少一正一負(fù)的兩根線，同樣也能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，通過(guò)不停地設(shè)置故障與問(wèn)題，使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，應(yīng)變能力得到提升，在競(jìng)賽中才不會(huì)造成慌亂，培養(yǎng)學(xué)生臨危不懼的心態(tài)，這也為以后的終身學(xué)習(xí)態(tài)度打下良好的基礎(chǔ)，可以看出，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)會(huì)了知識(shí)可以遷移，學(xué)習(xí)的能力大大地提高了，在以后的學(xué)習(xí)生涯中，這種學(xué)習(xí)能力會(huì)漸漸發(fā)展成為終身學(xué)習(xí)的能力。

四、讓學(xué)生為創(chuàng)造而學(xué)

蝙蝠戰(zhàn)車(chē)這款機(jī)器人本身的造型是蝙蝠，它的定義是通過(guò)超聲波感應(yīng)到前方的物體進(jìn)行前進(jìn)與后退，先后到達(dá)三個(gè)地方，完成的時(shí)間越短，排名分就會(huì)越靠前，這個(gè)項(xiàng)目共分三大部分組成，機(jī)械組裝，競(jìng)速賽，創(chuàng)意外觀，學(xué)生通過(guò)前兩個(gè)部（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）（上接第頁(yè)）分的學(xué)習(xí)，考驗(yàn)了學(xué)生的動(dòng)手能力與知識(shí)的總結(jié)遷移能力，當(dāng)?shù)搅俗詈笠粋€(gè)環(huán)節(jié)“創(chuàng)意外觀”這部分的時(shí)候，這就充分體現(xiàn)出學(xué)生的創(chuàng)新思維，通過(guò)創(chuàng)意，學(xué)生可以讓它化身為任何領(lǐng)域的機(jī)器人，有的小組把它制作成了月球測(cè)試機(jī)器人，有些小組把它制作成潛入海底的機(jī)器人，也有小組把它制作成科技強(qiáng)國(guó)的機(jī)器人，加入了各種科技元素，也有一些喜歡中國(guó)元素的小組，他們的機(jī)器人化身為中國(guó)龍。學(xué)生在制作外觀的時(shí)候，創(chuàng)新思維與合作精神得到了培養(yǎng)，終身學(xué)習(xí)的能力也漸漸養(yǎng)成，正所謂臺(tái)下十年功，臺(tái)上十分鐘，學(xué)生在平時(shí)機(jī)器人的訓(xùn)練中，慢慢地把這種學(xué)習(xí)的思維帶到其它科目的學(xué)習(xí)，其它領(lǐng)域的學(xué)習(xí)，離終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)也就指日可待了。

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