探索樂高機(jī)器人對(duì)中學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)

劉欣

（重慶市29中學(xué),重慶，400010）

“科技發(fā)展是第一生產(chǎn)力”，中國(guó)的近代史告訴我們“落后就要挨打”這一真理，所以，身為教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生的科技教育，“只有少年強(qiáng)，才使國(guó)家強(qiáng)”。為此，我們學(xué)校開展了各式各樣的科普教育和智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，利用樂高智能機(jī)器人培養(yǎng)青少年對(duì)科學(xué)的興趣和愛好,提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，在全市和全國(guó)比賽中也獲得了較滿意的成績(jī)。

一、信息素養(yǎng)的基本內(nèi)涵

信息素養(yǎng)的本質(zhì)是全球信息化需要人們具備的一種基本能力，信息素養(yǎng)這一概念是信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅·澤考斯基于1974年在美國(guó)提出的，它包括能夠判斷什么時(shí)候需要信息，并且懂得如何去獲取信息，如何去評(píng)價(jià)和有效利用所需的信息。隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，信息素養(yǎng)是現(xiàn)代社會(huì)人們所必須具備的基本素質(zhì)，越來越受到社會(huì)的關(guān)注和重視。

高中新課改提出教學(xué)總體目標(biāo)就是要提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，樂高智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，以其在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、協(xié)作能力、激發(fā)學(xué)生開放式思維等方面的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生在輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境中提高信息素養(yǎng)，在培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)中處在重要的地位。在智能機(jī)器人教學(xué)中, 信息素養(yǎng)培養(yǎng)的內(nèi)容可概括為四個(gè)方面, 見圖1。

圖1 信息素養(yǎng)內(nèi)容

二、樂高機(jī)器人教學(xué)

智能機(jī)器人引入課堂教學(xué)，不僅有利于教育教學(xué)的發(fā)展，有利于我們探索教育改革和人才培養(yǎng)的新途徑、新方法，還為我們實(shí)施信息素養(yǎng)提供了一個(gè)可操作性的實(shí)踐平臺(tái)。我校根據(jù)素質(zhì)教育和國(guó)家教育的總體要求，從2007年開始，陸續(xù)引進(jìn)100套樂高智能機(jī)器人，對(duì)中學(xué)生開展了機(jī)器人教育活動(dòng)，取得了良好的效果。在近五年的教學(xué)實(shí)踐和探索中，筆者逐漸對(duì)機(jī)器人課堂教學(xué)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)。

(一)在教學(xué)過程中體現(xiàn)出“以人為本”理念

新課程的核心理念是“一切為了每一位學(xué)生的發(fā)展”，機(jī)器人教學(xué)過程成為學(xué)生一種愉悅的情緒行為和積極的情感體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了孔子“知之者莫如好之者，好之者莫如樂之者”的“人本主義”教育理念。

1. 充分利用青少年愛玩的特性

愛玩是青少年的天性，更是青少年成長(zhǎng)過程中的一大特點(diǎn)。根據(jù)國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念，積木式的結(jié)構(gòu)是最能啟發(fā)和吸引青少年的工具之一。我校的樂高機(jī)器人教學(xué)充分給學(xué)生提供無限的創(chuàng)意空間，讓學(xué)生在學(xué)學(xué)做做和玩玩樂樂中，不知不覺地受到熏陶和感染。這樣，通過“玩”的形式，教師多方位地綜合運(yùn)用已有的知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的特性能力。機(jī)器人積木見圖2、圖3。

圖2 機(jī)器人積木

2. 充分利用青少年的好奇心

愛因斯坦曾說：“人類的發(fā)展和進(jìn)步，就是源于好奇心”。好奇心是每個(gè)青少年與生俱來的天性，對(duì)好奇心的不同處理方式體現(xiàn)了人的差異性。

在機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)中，教師總是不斷增加新的亮點(diǎn)以拓展學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，同時(shí)為了鼓勵(lì)學(xué)生的好奇心和探索愿望，教師以指導(dǎo)者的身份出現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生自己找出答案，若是告訴他們答案，也應(yīng)當(dāng)同時(shí)告訴他們“為什么”。如果在告訴學(xué)生答案和講道理的過程中，學(xué)生不是只點(diǎn)頭，而是不服氣地不停地問“為什么”，那就更好了，表明機(jī)器人教學(xué)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的好奇心。機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)見圖4。

圖3 積木搭出的六腳機(jī)器人

圖4 廣泛的教學(xué)平臺(tái)

3. 充分利用青少年的好勝心

在機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)中，一般采用以活動(dòng)引導(dǎo)教學(xué)的模式，教師經(jīng)常向?qū)W生提出明確的活動(dòng)目標(biāo)，讓他們經(jīng)過自己努力去達(dá)到。這個(gè)目標(biāo)不能太高，必須是經(jīng)過自己一番努力能夠達(dá)到的。然后，讓學(xué)生自己動(dòng)手，直到做好為止。當(dāng)學(xué)生完成任務(wù)，達(dá)到了目標(biāo)后，就及時(shí)予以表?yè)P(yáng)，讓他們獲得成功體驗(yàn)；同時(shí)，激勵(lì)學(xué)生解決新問題，敢于競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)取優(yōu)勝成績(jī)，激勵(lì)不甘心落后于人的好勝心。在教學(xué)過程中完成一項(xiàng)任務(wù)會(huì)失敗、犯錯(cuò)誤，這是允許的，這對(duì)解除學(xué)生面對(duì)失敗的恐懼心理、培養(yǎng)好勝心是極為有利的。

(二)培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的教學(xué)模式

1. 以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式

任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式就是在教學(xué)中,學(xué)生知識(shí)和技能的獲取以完成“任務(wù)” 為主，考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)能力上的個(gè)體差異,通過任務(wù)的完成, 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)從多角度提出問題、解決問題的能力。

在教學(xué)環(huán)節(jié)中，老師主要采用以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，設(shè)計(jì)形式多樣的任務(wù)，讓學(xué)生在做中學(xué)，通過一系列任務(wù)的解決來進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如，設(shè)計(jì)《智能汽車》的主題，因?yàn)榻煌ㄊ鹿识斐扇藛T傷亡和經(jīng)濟(jì)損失：全國(guó)1992年共發(fā)生道路交通事故77萬多起，造成109381人死亡，56萬多人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失超過33億元，學(xué)生對(duì)于這些數(shù)字驚嘆不已。于是老師問：“目前隨著社會(huì)的進(jìn)步、汽車的普及，交通事故的發(fā)生將會(huì)更加頻繁。同學(xué)們，假如現(xiàn)在讓你來設(shè)計(jì)汽車，你會(huì)做哪些改進(jìn)？”不少同學(xué)都建議說：“如果在汽車前方加上紅外線檢測(cè)裝置，當(dāng)檢測(cè)到前方有物體時(shí)就自動(dòng)減速或者剎車，這樣就可以減少甚至避免交通事故的發(fā)生?！庇谑沁@節(jié)課的任務(wù)就是在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行問題的分析與討論，確定出一套完整的解決方案，改進(jìn)紅外裝置并編程實(shí)現(xiàn)汽車的自動(dòng)減速或自動(dòng)剎車功能。這樣，在設(shè)計(jì)、搭建、編程和調(diào)試等一系列過程中，學(xué)生不但能夠?qū)W到很多知識(shí)，還能勇于挑戰(zhàn)困難、增強(qiáng)自信心和創(chuàng)造力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式流程圖見圖5，圖6是同學(xué)們?cè)谧鲋袑W(xué)。

圖5 任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式流程圖

圖6 “做中學(xué)” 教學(xué)圖

2. 培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作的模式

團(tuán)隊(duì)合作模式主要是在科技試驗(yàn)活動(dòng)中, 在小組之間、班與班之間來開展，其目的是提高學(xué)生組織能力和管理能力、落實(shí)能力。

樂高機(jī)器人教學(xué)，符合當(dāng)前現(xiàn)代的研究性、創(chuàng)新性教育理念，采用分組分工合作的形式展開機(jī)器人課堂教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)主要采用合作學(xué)習(xí)的方式。在小組研究討論之后，學(xué)生從教師處領(lǐng)取機(jī)器人，分工開始拼裝、編程、下載、調(diào)試。

在機(jī)器人教學(xué)中減少對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的干預(yù)和控制，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、自我控制，將教學(xué)以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，師生之間、生生之間真心誠(chéng)意地進(jìn)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)。如當(dāng)學(xué)生的思維活動(dòng)和結(jié)論超出教師所設(shè)計(jì)的軌道時(shí)，教師要善于鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，這有利于培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)。例如《滅火機(jī)器人》主題，有學(xué)生提出了與教師截然不同的見解，認(rèn)為滅火機(jī)器人剛開始行走誤差較小，啟動(dòng)這段路可采用“直沖”。老師沒有簡(jiǎn)單地否定，而是引導(dǎo)學(xué)生在滅火場(chǎng)地上演示可能出現(xiàn)的不同細(xì)節(jié)，最終學(xué)生得出結(jié)論：其方案可行但失誤概率較大，這樣學(xué)生的認(rèn)知水平會(huì)收到良好的效果，既保護(hù)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)，又幫助學(xué)生樹立了合作的意識(shí)和信心。團(tuán)隊(duì)合作及模式流程圖見圖7、圖8。

3. 培養(yǎng)潛能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新模式

培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人，是時(shí)代賦予教育的職責(zé)。事實(shí)證明，機(jī)器人教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的一個(gè)優(yōu)秀載體，通過教學(xué)提問、評(píng)價(jià)和總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，提出解決問題的新方法，從而提升學(xué)生創(chuàng)新能力。

在教學(xué)中的具體做法是：

圖7 團(tuán)隊(duì)合作模式流程圖

1）目標(biāo)激勵(lì)。只有目標(biāo)明確才會(huì)爭(zhēng)取目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為此，老師采用分層次的方法，由易及難，由淺及深，層層推進(jìn)。例如在《左手法則走迷宮》主題，老師將它分為：

①機(jī)器人左邊有障礙物向前走；

②機(jī)器人前方有障礙物向右轉(zhuǎn)；

③機(jī)器人前方、左邊均無障礙物向左轉(zhuǎn)；

④調(diào)整紅外傳感器以及輪子的速度，縮短走迷宮的時(shí)間。

目標(biāo)層次清晰，任務(wù)難度降低，這樣既調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，又激勵(lì)了創(chuàng)新意識(shí)。

2）競(jìng)賽激勵(lì)。爭(zhēng)強(qiáng)好勝的心理使學(xué)生對(duì)競(jìng)賽性的活動(dòng)很積極。例如在《走迷宮》中，學(xué)生完成任務(wù)后對(duì)提高機(jī)器人速度的主動(dòng)性不大，針對(duì)這一現(xiàn)象，組織一次機(jī)器人走迷宮競(jìng)賽，看哪組的機(jī)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，標(biāo)新立異各創(chuàng)新招，有效地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。

圖8 學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述, 樂高機(jī)器人教學(xué)在培養(yǎng)中學(xué)生信息素養(yǎng)方面有其不可替代的作用，這在我國(guó)雖然剛剛起步, 但已取得了初步的成效。

綜觀近幾年來機(jī)器人教學(xué)、競(jìng)賽等實(shí)踐活動(dòng)中凸現(xiàn)出的一些不足, 筆者認(rèn)為今后還需加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作： 一是要加強(qiáng)機(jī)器人教學(xué)的理論和實(shí)踐的研究, 為學(xué)校和教師提供理論指導(dǎo)； 二是要抓好師資隊(duì)伍的培訓(xùn), 提高教師專業(yè)化水平； 三是加強(qiáng)機(jī)器人的課程資源的開發(fā), 加快本土化的進(jìn)程。

總之, 開展課堂機(jī)器人教學(xué)仍將是任重道遠(yuǎn)。

[1]蔡少惠.走進(jìn)新課程 [EB/OL].http://stqz.stedu.net/jybk/qzjy/qzjy14/501.htm

[2]謝達(dá).智能機(jī)器人在培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)中的教學(xué)模式研究 [EB/OL].http://www.qikan.com.cn/Article/cned/cned200806/cned20080607.html

[3]鄭淑英. 智能機(jī)器人活動(dòng)在信息技術(shù)教育中的地位 [EB/OL].http://zyfgreatsh.bokee.com/4013823.html

[4]鄧平.機(jī)器人教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)和創(chuàng)新素質(zhì) [EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_5482d7d00100inh2.html

[5]張曉星.論“以人為本 興趣引導(dǎo)”的機(jī)器人教育活動(dòng)的理念和實(shí)施 [EB/OL].http://www.dgkp.gov.cn/hdly/showcms_art_8168.htm