機器人工作室：青少年科學素養(yǎng)的搖籃

樓巍

摘 要：現(xiàn)在國內外都非常重視機器人，將其作為一種工具和手段應用到教學中去。國家科協(xié)、教育部等也積極舉辦各類機器人競賽，引起人們對這一學科的重視。教育部從2003年起，把中小學機器人比賽納入全國中小學電腦制作活動，同時普通高中的新課程已將人工智能技術及簡易機器人制作列入選修內容。中小學機器人集成了數(shù)學、物理、化學、生物、機械、電子、材料、能源、計算機硬件、軟件、現(xiàn)代設計、傳感器、人工智能等眾多領域的先進科學與技術知識。該課程的開設，一方面使那些將來立志投身通信、微電子、計算機領域的學生在校的時候就能打下一些基礎；另一方面能培養(yǎng)學生動手、動腦相結合的創(chuàng)新能力。這是適應新課程改革的需要，是符合新課程標準素質教育要求的。

關鍵詞：科學素養(yǎng)；機器人教學；科技實踐活動；創(chuàng)新精神

一、機器人課程，現(xiàn)代教育的呼喚

我們對現(xiàn)代科學技術發(fā)展特點及其對人才的要求進行研究的時候意識到，開展青少年科技活動的目的并不在于在各項比賽中獲得名次，根本目的在于培養(yǎng)青少年的科學素質。信息技術教學改革特別強調對學生學習經驗的培養(yǎng)，注重學生體驗、感悟和實踐的過程，注重對學生個性的健康發(fā)展和對學生的創(chuàng)新精神、

實踐能力的培養(yǎng)，而智能機器人教學非常有利于貫徹這一理念。

二、一邊實踐，一邊思索：智能機器人教學模式的思考

1.以學生長遠發(fā)展為目標，培養(yǎng)專門人才

在機器人實踐活動中不以競賽為唯一目標，在平時教學活動中注重培養(yǎng)學生的興趣，教師多角度地看待每一個學生的學習，輕結果，重過程，對學生的進步和成功都及時給予鼓勵，使自信的愉悅貫穿于整個教學過程中。這種正面情緒會促使學生充滿興趣，更自主地投入到學習、探究中。

2.以小組為單位組織課堂教學，小組競爭形成競賽機制

在教學過程中給學生設置一些比較復雜的任務，通過小組討論協(xié)作完成，小組間再進行競爭。競爭是觸發(fā)激情的手段之一，能延續(xù)學習興趣，鍛煉學生的心理素質。同時在小組設置中，采取“以老帶新”的方式，一來形成互相幫助的氛圍，增加團隊凝聚力，二來把自己解放出來。

3.鼓勵學生進行創(chuàng)意機器人的制作

鼓勵學生主動探索、設計自己的機器人，并編寫程序完成任務。實踐中教師是指導者與合作者，學生才是主體。平等和諧的師生關系能進一步激發(fā)創(chuàng)造力，學生親身體驗由抽象的理論到觸手可及的實物過程，極大地調動了學生的積極性，促進其主動發(fā)展。

二、機器人教學實踐活動的成效與思考

1.顯性的成效——四年來學生獲得的成績

四年系統(tǒng)教學，我校涌現(xiàn)出一批有潛質的科技特長生，利用課余時間參加全國、省、市各級競賽活動，已獲得全國、省、市多項一、二等獎。

2.隱性的成效——彌補課堂教學的不足，有利于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

（1）教學思想上，開展智能機器人教學活動有利于處理好教學與發(fā)展的關系，即傳授知識、技能技巧和發(fā)展智力、培養(yǎng)能力的關系。

發(fā)展學生的智能，最重要的是發(fā)展其觀察、思維和實際操作的能力。在課堂教學中，學生的觀察受到限制，思維受到束縛，很少有機會動手，能力很難得到發(fā)展。而在智能機器人教學實踐中，學生真正實現(xiàn)主體地位，在實踐中親自觀察、探索、操作，學生的興趣、情感、意志都能得到較好發(fā)展，達到使學生在掌握知識的基礎上充分發(fā)展智力、能力的目的。

（2）教學內容上，開展智能機器人教學活動有利于處理好基礎知識學習和現(xiàn)代新的科學知識學習之間的關系。

常規(guī)課堂教學的內容落后于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展是始終存在的現(xiàn)象，即使采取在課堂教學中加深難度、提高速度的辦法，也難以消除這個差距，單靠課堂教學無法解決這個矛盾。一個行之有效的辦法就是將課外、校外科技活動與課堂教學結合起來。智能機器人教學課程的內容不受大綱、教材的限制，適于加進現(xiàn)代科學的新知識，開闊學生的科學視野，與現(xiàn)實生活緊密結合，滲透著現(xiàn)代科學技術新成果的內容。

（3）教學方法上，開展智能機器人教學活動有利于把傳授法教學與發(fā)現(xiàn)法教學結合起來。

常規(guī)課程教學最主要的方法是傳授法，是教師通過講解教材將基礎知識傳授給學生。應該說，對于剛開始接受知識的青少年學生來講，這是完全必要的，有益的。但它也存在弊端，往往導致學生死記硬背和機械訓練，阻礙智力和能力的發(fā)展。

在智能機器人的教學過程中，課堂內，以傳授的方法為主，給學生以基礎知識和基本技能，而在課外，機器人教學活動引導學生在已有知識的基礎上去進行科學知識的自主探究，彌補課堂教學的不足，有利于培養(yǎng)學生的科學素質。

（4）教學形式上，開展智能機器人教學活動有利于學生的全面發(fā)展與興趣愛好、特長發(fā)展的關系。

課堂教學對完成共性教育和全面的基礎教育有很大的優(yōu)勢，但對于因材施教、發(fā)展個性又存在嚴重的不足?；顒觾热葚S富、形式多樣的智能機器人教學可以彌補這一不足，使學生在科技上的興趣、愛好和特長得以發(fā)展。

三、機器人教學實踐活動開展的思考

1.如何提高智能機器人研究活動的教學與社會效益

智能機器人課程的內容決定了它屬于青少年科技實踐活動。以科技實踐興趣課為載體的智能機器人教學形式，只能面向一部分學生。筆者在思考，如何讓更多學生享受智能機器人課程？是否可以換一種教學載體：如可以把新課程標準下的“地方課程”拿出一部分來用于實施智能機器人教學，或把智能機器人教學與關系比較緊密的信息技術課程進行整合，開發(fā)出適合本區(qū)域學生特質的校本課程。這樣，可以讓現(xiàn)有的機器人器材，盡可能提高使用率，從而最大限度地發(fā)揮其作用，取得更明顯的教學與社會效益。

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（作者單位 浙江杭州江南實驗學校）