讓機器人教育做高中生創(chuàng)新能力的引領(lǐng)

劉海燕

隨著科技的迅猛發(fā)展,科學(xué)、技術(shù)、實踐、創(chuàng)新在基礎(chǔ)教育中的地位越來越重要,2003年,教育部制定的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》中指出“要關(guān)注全體學(xué)生的發(fā)展,著力提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng),注重學(xué)生創(chuàng)造潛能的開發(fā),加強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”在這樣的課程理念的指導(dǎo)下,利用“機器人教育”這個新載體,不但可以培養(yǎng)高中生對科學(xué)技術(shù)的興趣和愛好,還可以增強學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。在此我僅結(jié)合自己的教學(xué)實踐談幾點看法,希望能起到拋磚引玉的作用。

1 在教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識

1.1 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的意識,有了發(fā)現(xiàn)才會有創(chuàng)新意識

現(xiàn)實生活中,大多數(shù)人往往是以一種見多不怪的眼光去看待各種司空見慣的信息,不愿主動細察和探究,容易錯失創(chuàng)新靈感,而只有具備創(chuàng)新精神和獨到眼光的人,才有可能從日常生活和活動中捕捉和產(chǎn)生創(chuàng)造的靈感,在原始信息的基礎(chǔ)上去創(chuàng)新,去創(chuàng)造發(fā)明。比如牛頓遇見蘋果這樣的事例就很說明問題,許多在常人看來很不起眼的事情,完全可能成為激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)新激情的切入點。因此,要在機器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì),首要的是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新激情,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,這是機器人教學(xué)中的一個著力點,必須放在首位。例如,在講機器人電源部分時,電源可以采用錳電池與堿性電池,也可以選用鎳鎘電池,在實際使用時,鎳鎘電池與錳電池相比電壓低,內(nèi)阻小,能夠輸出較大電流,鎳鎘電池可以保證機器人能夠輕松地驅(qū)動夾持重物的大型機器人,但是,還有一個問題,就是機器人控制時需要經(jīng)常反復(fù)地操作開關(guān)的接通和斷開,使用鎳鎘電池會影響電機內(nèi)部的電刷,由于這一問題的存在,我啟發(fā)學(xué)生主動思考:如何才能改善這種情況？并積極引導(dǎo)學(xué)生主動去實踐,去探索,去創(chuàng)造性地解決問題。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力,在詳細分析基礎(chǔ)上產(chǎn)生創(chuàng)新的源泉

當(dāng)學(xué)生的思維活動和結(jié)論超出教師所設(shè)計和期望的軌道時,教師不應(yīng)強行把學(xué)生思維納入自己的思維模式之中,教師要善于鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑,歡迎師生之間和學(xué)生之間開展辯論,并給學(xué)生充分發(fā)表創(chuàng)見的機會,這有利于培養(yǎng)學(xué)生合作創(chuàng)新意識。如在一次機器人安裝教學(xué)中,軸承的安裝位置的精度十分重要,如果發(fā)生一點偏離,就可能造成機器人在前進時偏離方向,因此,我當(dāng)時建議同學(xué)們,假如你做的機器人很重,你應(yīng)該采用滾珠軸承,這時,有一個學(xué)生提出了他自己的見解,他認為:可以通過注入潤滑油的方法來減小軸承的摩擦阻力。聽到他的見解,我沒有簡單的去否定學(xué)生,而是耐心引導(dǎo)學(xué)生全面審視其觀點,這時,給學(xué)生講明,如果要制作的機器人比較小而且輕,那么只要在金屬板上開出一個比軸稍微大些的孔,用來固定軸就可以了,如果要制作的機器人很重,采用滾珠軸承會使轉(zhuǎn)動更順暢,此外,當(dāng)負荷很大時,可以采用合金軸承,合金軸承可以采用注入潤滑油的方式來減小阻力。我通過這樣的分析方式,既保護了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,促其創(chuàng)新思維處于活躍狀態(tài),又發(fā)揚教學(xué)民主,建立新型的師生關(guān)系,變以教師為中心為以學(xué)生為中心,師生之間真心誠意地進行交往與交流,在融洽和諧的氣氛中合作完成教學(xué)任務(wù),幫助學(xué)生樹立合作創(chuàng)新意識。

2 通過“明確目標(biāo)、參與競技”等方式來激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新情趣

2.1 目標(biāo)激勵

目標(biāo)是一人奮斗的歸宿,只有目標(biāo)明確才會爭取目標(biāo)的實現(xiàn)。針對實際確立目標(biāo),激勵學(xué)生拼搏進取,自覺地朝著預(yù)定的目標(biāo)不懈的努力追求。為此,我采用目標(biāo)分層次的方法,由易及難,由淺及深,層層推進。如在教授左手法則走迷宮時,我將它分為:(1)機器人左邊有障礙物向前走;(2)機器人前方有障礙物向右轉(zhuǎn);(3)機器人前方、左邊均無障礙物向左轉(zhuǎn);(4)機器人在迷宮場地上走3個房間;(5)調(diào)整機器人紅外(避障)傳感器以及輪子的相對速度,縮短機器人走迷宮的時間。將目標(biāo)分層次,大大降低了機器人項目的難度,并破除了對機器人的神秘感,從而調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,激勵了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

2.2 競賽激勵

爭強好勝,使學(xué)生對競賽性的活動很樂意參加。例如,在走迷宮這一節(jié),學(xué)生完成任務(wù)后對提高機器人速度的主動性就不大了,針對這一現(xiàn)象,利用好恰當(dāng)?shù)钠鯔C,組織一次機器人走迷宮競賽,看哪組的機器人速度快,這樣一來,學(xué)生的積極性很快高漲起來,你追我趕,相互激勵,爭創(chuàng)新招,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

3 通過“啟發(fā)引導(dǎo)、設(shè)置問題”培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

3.1 注重求異思維的培養(yǎng)

如在機器人教學(xué)訓(xùn)練中,學(xué)生會提出各種各樣的疑問,象聲音傳感器怎么工作的、數(shù)字指南針傳感器如何適應(yīng)場地、紅外傳感器感應(yīng)距離能否更遠等,有些問題牽涉到許多電子線路的知識,這時教師千萬不能顯露出不耐煩或避而不答,而應(yīng)該認真對待,詳細解答,并啟發(fā)和鼓勵學(xué)生大膽發(fā)表自己的獨創(chuàng)見解。我根據(jù)學(xué)生提出的問題,分別引導(dǎo)學(xué)生去多看書,去指定網(wǎng)站查閱,多研究相關(guān)資料,誘發(fā)學(xué)生的求異思維;同時還引領(lǐng)他們積極參與機器人的改進,提升訓(xùn)練層次,培養(yǎng)他們自己的分析能力和創(chuàng)新思維。

3.2 注重想象思維的培養(yǎng)

想象是人類創(chuàng)新的源泉,因為知識是有限的,而想象力概括著世界的一切,推動著人類社會的進步,并且是知識進步和發(fā)展的源泉。想象是促進人們進行各種創(chuàng)造實踐活動的必要條件,所有的創(chuàng)造性思維都離不開想象。可見,注重學(xué)生想象思維的培養(yǎng),比學(xué)生掌握知識還更重要。

3.3 注重批判思維的培養(yǎng)

批判性思維是有利于激發(fā)創(chuàng)新的另一種思維方式。這是一種個性化的思維,它的基礎(chǔ)是懷疑、觀察和實驗。要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,必須以辯證的批判性思維為前提,否則,便不會有學(xué)生的獨創(chuàng)精神。為此,在智能機器人教學(xué)中,老師要挖掘?qū)W生主動學(xué)習(xí),大膽否定的潛力,給學(xué)生創(chuàng)造一種有利于其批判學(xué)習(xí)的環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生形成不迷信、不盲從、敢于懷疑,敢于否定的習(xí)慣。要培養(yǎng)他們敢于突破舊框框,獨辟蹊徑,標(biāo)新立異,務(wù)求突破的創(chuàng)新精神。

綜上所述,機器人是一門具有高度綜合滲透性、前瞻性、創(chuàng)新實踐性的學(xué)科。機器人教學(xué)為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)、綜合創(chuàng)新活動提供了平臺。機器人教育完全可以做為現(xiàn)代高中生創(chuàng)新能力的引領(lǐng)作用。

參考文獻

[1] 熊有倫,丁漢,劉恩滄編著.機器人學(xué)[M].北京:機械工業(yè)出版社.1993年.

[2] 機器人研究發(fā)展問題之探討,程士編譯,科學(xué)技術(shù)資料中心,1982.

[3] 機器人DIY北京師范大學(xué)天津附中.校本教材.