機(jī)器人活動(dòng)對(duì)學(xué)生行為變化的影響

自動(dòng)控制、智能處理、智慧決策的機(jī)器人，越來越多地出現(xiàn)在我們的生活中。專家預(yù)言，21世紀(jì)中期，人類社會(huì)將進(jìn)入以智能機(jī)器人為代表的智能時(shí)代。為使我國(guó)不在機(jī)器人時(shí)代到來時(shí)落伍，越來越多的中小學(xué)校將機(jī)器人教育融入信息技術(shù)課、綜合實(shí)踐活動(dòng)課及選修課中。學(xué)生通過參加學(xué)校組織的機(jī)器人活動(dòng)，學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)、搭建機(jī)器人，學(xué)會(huì)了編寫、調(diào)試程序，學(xué)會(huì)了綜合性地應(yīng)用多門學(xué)科的知識(shí)。應(yīng)當(dāng)說，學(xué)生在參與機(jī)器人活動(dòng)時(shí)手腦并用，知識(shí)與技能獲得了發(fā)展。但由于機(jī)器人活動(dòng)進(jìn)入中小學(xué)的時(shí)間不長(zhǎng)，學(xué)校普遍注重教授機(jī)器人的設(shè)計(jì)制作和程序的編寫，對(duì)機(jī)器人教育施與學(xué)生的影響的關(guān)注明顯不足。教育的偏差終將影響學(xué)生的全面發(fā)展。那么，在機(jī)器人教育中，我們除了促進(jìn)學(xué)生知識(shí)與技能的增長(zhǎng)，還能使學(xué)生的行為在哪些方面發(fā)生積極變化呢？筆者結(jié)合近幾年所主持的省級(jí)課題的研究情況，談?wù)勎覀兯娮C的學(xué)生行為變化的“秘密”及我們?yōu)橥苿?dòng)學(xué)生行為積極變化所做的有益嘗試。

開啟“中國(guó)機(jī)器人振興之夢(mèng)”

機(jī)器人技術(shù)是世界強(qiáng)國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高科技，也是世界公認(rèn)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。相比“現(xiàn)代機(jī)器人故鄉(xiāng)”的美國(guó)及已經(jīng)走上機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路的日本，我國(guó)的機(jī)器人研發(fā)水平及普及程度均落后于它們。如何縮短我國(guó)機(jī)器人技術(shù)與先進(jìn)國(guó)家的距離呢？答案只有一個(gè)，那就是盡快在中小學(xué)普及機(jī)器人教育，讓更多中小學(xué)生在機(jī)器人活動(dòng)中了解機(jī)器人，熱愛機(jī)器人，從而為未來儲(chǔ)備大量有志于研發(fā)機(jī)器人的人才，讓中國(guó)機(jī)器人早日走向產(chǎn)業(yè)化并在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。從我們對(duì)參加機(jī)器人活動(dòng)的學(xué)生興趣與理想變化的調(diào)查情況來看，機(jī)器人活動(dòng)對(duì)學(xué)生的影響深遠(yuǎn)，大部分學(xué)生在參加機(jī)器人學(xué)習(xí)的過程中對(duì)科技工作產(chǎn)生了興趣，部分學(xué)生甚至將深入研發(fā)機(jī)器人作為自己的理想（表1）。正因?yàn)闄C(jī)器人活動(dòng)對(duì)學(xué)生有如此巨大的影響，我們?cè)谝I(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)、了解機(jī)器人時(shí)，還應(yīng)把“中國(guó)機(jī)器人振興之夢(mèng)”播種在學(xué)生的心上，以使更多的學(xué)生有夢(mèng)想，有動(dòng)力。

培養(yǎng)不言放棄的科學(xué)態(tài)度

一位哲人曾說過：“人生所有的能力都必須排在態(tài)度之后?！痹凇皯B(tài)度”這一內(nèi)在力量的驅(qū)動(dòng)下，人們常常會(huì)激發(fā)自身的無限潛能，而這種潛能如果被正確地用在生活、學(xué)習(xí)、工作中，結(jié)果會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象。眾所周知，學(xué)習(xí)、掌握機(jī)器人技術(shù)的過程枯燥而漫長(zhǎng)，從組裝、改造機(jī)器人到編寫程序，再到調(diào)試、修改機(jī)器人和程序，總有意想不到的問題出現(xiàn)，如果沒有內(nèi)在力量的驅(qū)動(dòng)，學(xué)生是很難堅(jiān)持到底的。因此，在學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的過程中，教師有必要關(guān)注學(xué)生遭遇的困難及面對(duì)困難的心態(tài)。如在調(diào)試機(jī)器人的過程中，學(xué)生往往會(huì)遇到修改參數(shù)數(shù)十次而未果的情況，這個(gè)時(shí)候，學(xué)生容易變得暴躁或氣餒，教師要有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生開展心理干預(yù)，幫助學(xué)生重拾信心。我們常常以上一屆學(xué)生克服困難、收獲夢(mèng)想的實(shí)例來鼓勵(lì)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生從其他角度思考問題解決的辦法，從而讓學(xué)生在挫折中增長(zhǎng)智慧，收獲不言放棄的科學(xué)態(tài)度。在機(jī)器人活動(dòng)開展的過程中，我們通過問卷調(diào)查了解學(xué)生“態(tài)度”的變遷。表2是學(xué)生在不同時(shí)期對(duì)“忍耐寂寞狀態(tài)”的選擇情況。

從表3學(xué)生的選擇結(jié)果來看，機(jī)器人活動(dòng)也轉(zhuǎn)變了學(xué)生面對(duì)問題的態(tài)度，大部分學(xué)生通過一學(xué)年的鍛煉，已經(jīng)能將“鉆研”的習(xí)慣遷移到其他科目的學(xué)習(xí)中。

2012年參加廣東省虛擬機(jī)器人比賽獲得仿真游中國(guó)項(xiàng)目一等獎(jiǎng)的巫哲生同學(xué)在自己的機(jī)器人學(xué)習(xí)感悟中寫道：“學(xué)習(xí)機(jī)器人這么久，給我感受最深的是學(xué)習(xí)要有耐心。在編寫程序時(shí)，有時(shí)候一段路程要走很多遍才走得通，有時(shí)程序還會(huì)意外出錯(cuò)。所有的問題都要有耐心才能解決，著急不得。程序出問題一定要忍，忍到成為無敵忍者龜?shù)臅r(shí)候，問題就迎刃而解了。學(xué)習(xí)機(jī)器人沒有捷徑，學(xué)習(xí)其他科目也一樣。耐心熬成忍者龜，大學(xué)通知我摘回?！?/p>

掌握解決問題的策略

古人云：“術(shù)謀之人以思謨?yōu)槎龋誓艹刹呗灾?。”在機(jī)器人活動(dòng)中，策略既是智慧的外顯，又是經(jīng)驗(yàn)的整合；策略既強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)方法的多元，又強(qiáng)調(diào)能根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整行動(dòng)方案。通過機(jī)器人活動(dòng)，我們希望學(xué)生能學(xué)會(huì)多角度審視問題、養(yǎng)成自覺尋求多種解決問題方法的習(xí)慣并學(xué)會(huì)以最佳方式解決問題。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，開放課堂應(yīng)運(yùn)而生——學(xué)生根據(jù)教師提出的任務(wù)自主討論、動(dòng)手實(shí)踐、發(fā)現(xiàn)問題、重制方案、再次實(shí)踐、比較優(yōu)劣、優(yōu)化方案。如在學(xué)生組裝好機(jī)器人之后，教師要求學(xué)生賦予機(jī)器人行走、避障的功能。學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，積極參與討論，努力探究讓機(jī)器人行走起來的方案，并對(duì)各種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直至機(jī)器人無礙行走。這樣開放的學(xué)習(xí)過程，不僅鍛煉了學(xué)生的發(fā)散思維，使學(xué)生學(xué)會(huì)多角度思考問題，還培養(yǎng)了學(xué)生尋求多種途徑解決問題的習(xí)慣，使學(xué)生最終學(xué)會(huì)以最佳的方式解決問題。通過平時(shí)的訓(xùn)練，在賽場(chǎng)上，我們常能看到參加比賽的學(xué)生自如運(yùn)用應(yīng)戰(zhàn)策略，如參加電教足球項(xiàng)目的學(xué)生，根據(jù)對(duì)手的情況，自主將正常情況下應(yīng)制作為進(jìn)攻機(jī)器人和防守機(jī)器人的兩個(gè)機(jī)器人都制作成進(jìn)攻機(jī)器人；而且機(jī)器人的力度與速度也根據(jù)對(duì)手的情況進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整。再如，參與滅火項(xiàng)目的學(xué)生，在決定輸贏的第三輪比賽中，根據(jù)前兩輪對(duì)手的表現(xiàn)，決定讓出速度，專注追求任務(wù)完成的穩(wěn)定與準(zhǔn)確……經(jīng)過注重策略的機(jī)器人活動(dòng)的錘煉，學(xué)生的思維能力及解決問題的能力明顯優(yōu)于同齡人。在我們進(jìn)行的問卷調(diào)查中（見表4），學(xué)生在不同時(shí)期的選擇讓我們感受到了機(jī)器人活動(dòng)對(duì)學(xué)生直面問題態(tài)度及解決問題方式的積極影響。

享受精誠(chéng)合作的快樂

拿破侖 · 希爾說過：“人們?cè)谒枷氲慕涣髋c碰撞中，一次就有可能產(chǎn)生獨(dú)自一人10次才能完成的思考和聯(lián)想。”合作的力量正是如此——獨(dú)自一人10次都可能完成不了的任務(wù)，因?yàn)楹献饕慌e成功。精誠(chéng)合作是機(jī)器人活動(dòng)中不可或缺的資源。參與機(jī)器人活動(dòng)的學(xué)生大部分都是零基礎(chǔ)，在完全開放的學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生唯有積極參與互動(dòng)，在互動(dòng)過程中相互啟迪、相互幫助，實(shí)現(xiàn)思想與資源的共享，才能在有限的時(shí)間內(nèi)掌握相關(guān)技術(shù)，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。另外，機(jī)器人活動(dòng)中的大部分項(xiàng)目都要求多名學(xué)生合作完成，如果學(xué)生不具備良好的溝通能力與合作意識(shí)，是不可能達(dá)到合作效果的最大化的，這就要求我們不斷地為學(xué)生創(chuàng)造合作的機(jī)會(huì)。我們常常安排多個(gè)小組同時(shí)學(xué)習(xí)同一項(xiàng)目，讓學(xué)生在互助和競(jìng)爭(zhēng)中學(xué)會(huì)合作。如綜合技能項(xiàng)目要求兩位學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成機(jī)器人的安裝、編程、調(diào)試。我們常?？吹?，默契的合作雙方總是在活動(dòng)開始時(shí)，一起組裝機(jī)器人，一起編寫程序；待到調(diào)試時(shí)，擅長(zhǎng)動(dòng)手的一方負(fù)責(zé)機(jī)器人的調(diào)試，擅長(zhǎng)編程的一方則根據(jù)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的情況不斷修改程序。此時(shí)的合作是創(chuàng)意的碰撞，更是智慧的共享。通過機(jī)器人活動(dòng)的浸染，大部分學(xué)生既能獨(dú)立作業(yè)，又擅長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)合作。表5反映了學(xué)生在參與機(jī)器人活動(dòng)一年間合作態(tài)度的變化。

促進(jìn)科技、人文、創(chuàng)新三位一體人才的生長(zhǎng)

溫家寶曾呼吁：“中國(guó)要有‘喬布斯’。”喬布斯是公認(rèn)的能在科技與人文的交匯點(diǎn)上創(chuàng)新的奇才，他對(duì)每一款產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造都力求功能完備，外觀美麗、簡(jiǎn)潔，體現(xiàn)高科技和人文藝術(shù)的結(jié)合。機(jī)器人活動(dòng)是最有可能培養(yǎng)出“喬布斯”的溫床，因?yàn)樗仁悄X力活、技術(shù)活，又是藝術(shù)活的創(chuàng)新。首先，創(chuàng)新是腦力活。學(xué)生在機(jī)器人活動(dòng)中，總是在運(yùn)用創(chuàng)新思維尋找解決問題的多種方案。其次，創(chuàng)新是技術(shù)活。學(xué)生為了讓機(jī)器人發(fā)揮不同的功能，就必須對(duì)機(jī)器人進(jìn)行搭建和改裝，機(jī)器人搭建和改裝的過程需要運(yùn)用到涉及多門學(xué)科的技術(shù)。再次，創(chuàng)新還是藝術(shù)活。機(jī)器人從外觀到內(nèi)在功能，無不閃爍著學(xué)生的科技素養(yǎng)、文化底蘊(yùn)與審美情趣。機(jī)器人活動(dòng)中的創(chuàng)意項(xiàng)目，是引發(fā)學(xué)生創(chuàng)新之火的最佳載體。譬如深受學(xué)生喜愛的RTEC創(chuàng)意闖關(guān)項(xiàng)目，要求學(xué)生自主選擇主題自定智能關(guān)卡、科學(xué)原理關(guān)卡、綠色能源關(guān)卡和地方特色關(guān)卡。在這樣開放的任務(wù)中，學(xué)生充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，通過在作品融入科技元素與人文元素，做出了富有地方特色的佳作。如普寧二中的作品《功夫茶》，通過開門見山、客至普寧、上山采茶、風(fēng)水寶地、炒茶飄香、精美包裝、一壺好茶等關(guān)卡生動(dòng)地展示了潮汕地區(qū)的茶文化及潮人好客的特點(diǎn)，最終摘取了2013年廣東省中小學(xué)電腦機(jī)器人活動(dòng)RTEC項(xiàng)目高中組冠軍。學(xué)生通過參與這樣的活動(dòng)，所收獲的不只是機(jī)器人技術(shù)，還有人文與科學(xué)完美結(jié)合后所產(chǎn)生的創(chuàng)造力。

（作者單位：廣東揭陽市教育局教研室）