機(jī)器人走入信息技術(shù)課堂的可行性研究

【摘 要】中小學(xué)機(jī)器人集成了眾多領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)與技術(shù)知識(shí)。該課程的開(kāi)設(shè)，可以使那些將來(lái)立志投身通信、微電子、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的學(xué)生打下一些基礎(chǔ)，還可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦相結(jié)合的創(chuàng)新能力，這是適應(yīng)新課程改革的需要，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的素質(zhì)教育要求。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)素養(yǎng)；機(jī)器人教學(xué)；創(chuàng)新精神

教育部從2003年起，把中小學(xué)機(jī)器人比賽納入全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)，同時(shí)普通高中新課程已將人工智能技術(shù)及簡(jiǎn)易機(jī)器人制作列入選修內(nèi)容。在機(jī)器人教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐獲取知識(shí)，針對(duì)項(xiàng)目主題進(jìn)行研究、策劃、設(shè)計(jì)、組裝和測(cè)試。通過(guò)主動(dòng)探索、動(dòng)手實(shí)踐，親身體驗(yàn)抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的喜悅。活動(dòng)中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)知識(shí)，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如：與人溝通合作的能力，合理分配、利用時(shí)間的能力，對(duì)他人尊重、毅力與自信心等。

一、機(jī)器人課程，現(xiàn)代教育的呼喚

青少年科技活動(dòng)作為教育的一部分，已有一個(gè)多世紀(jì)的歷史。目前，正值世界新技術(shù)革命的高潮，人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的功能、科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展的特點(diǎn)以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)人才提出的新要求，這使得青少年科技活動(dòng)有一個(gè)較好的社會(huì)環(huán)境和良好的理論基礎(chǔ)。開(kāi)展青少年科技活動(dòng)的目的并不在于在各項(xiàng)比賽中獲得名次，根本目的在于培養(yǎng)青少年的科學(xué)素質(zhì)的。

我校在2009年成立了江南機(jī)器人工作室，開(kāi)始“讓學(xué)生了解智能機(jī)器人”的實(shí)驗(yàn)研究，面向參加杭州市智能機(jī)器人比賽的學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)；2010年開(kāi)始，機(jī)器人工作室面向四～八年級(jí)的學(xué)生，把智能機(jī)器人教學(xué)納入綜合實(shí)踐課程，每周四課時(shí)，通過(guò)教學(xué)反饋，在開(kāi)設(shè)智能機(jī)器人課程后，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高，促進(jìn)其科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，主要表現(xiàn)在學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的主動(dòng)性提高，在常規(guī)課程中也能以科學(xué)的思維去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析與理解更準(zhǔn)確、深入。

二、智能機(jī)器人教學(xué)模式的思考

我校機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)以普及組和提高組的形式，面向全校自愿報(bào)名，從中選拔四十余名同學(xué)，每周有兩名專(zhuān)職教師進(jìn)行固定課時(shí)的教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)器人的基本原理與工作過(guò)程、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意機(jī)器人制作等等項(xiàng)目。我們?cè)诨顒?dòng)課的教學(xué)中積極引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)觀察、學(xué)會(huì)表達(dá)、學(xué)會(huì)思考、學(xué)會(huì)創(chuàng)新，使學(xué)生掌握機(jī)器人基本知識(shí)與基本技能，增強(qiáng)動(dòng)手能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、激發(fā)創(chuàng)新精神，培養(yǎng)科學(xué)興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

在機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)中不以競(jìng)賽為唯一目標(biāo)，在平時(shí)教學(xué)活動(dòng)中注重培養(yǎng)學(xué)生的興趣，教師多角度地看待每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)，輕結(jié)果，重過(guò)程，對(duì)學(xué)生的進(jìn)步和成功都及時(shí)給予鼓勵(lì)，使自信的愉悅貫穿整個(gè)教學(xué)。這種正面的情緒進(jìn)而促使學(xué)生充滿興趣，更自主的投入到學(xué)習(xí)、探究中。在教學(xué)過(guò)程中給學(xué)生設(shè)置一些比較復(fù)雜的任務(wù)，通過(guò)小組討論協(xié)作完成，小組間再進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)是觸發(fā)激情的手段之一，能延續(xù)學(xué)習(xí)興趣，鍛煉學(xué)生的心理素質(zhì)。同時(shí)在小組設(shè)置中，采取“以老帶新”的方式，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索、設(shè)計(jì)自己的機(jī)器人，并編寫(xiě)程序完成任務(wù)。實(shí)踐中教師只是指導(dǎo)者與合作者，學(xué)生才是主體。平等和諧的師生關(guān)系進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，學(xué)生親身體驗(yàn)抽象理論到觸手可及的實(shí)物過(guò)程，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的內(nèi)動(dòng)，促進(jìn)其主動(dòng)發(fā)展 。

三、機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的成效與思考

四年的智能機(jī)器人系統(tǒng)教學(xué)，我校涌現(xiàn)出一批有潛質(zhì)的科技特長(zhǎng)生，從最初對(duì)機(jī)器人知識(shí)的完全空白，到如今能把一堆零件器材搭建起來(lái)并編寫(xiě)具有針對(duì)性的程序，制作出成具有特定功能的機(jī)器人，并利用課余時(shí)間參加全國(guó)、省、市各級(jí)競(jìng)賽活動(dòng)，已取得全國(guó)、省、市多項(xiàng)一、二等獎(jiǎng)。

在智能機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)主體地位，在實(shí)踐中親自觀察、探索、操作，學(xué)生的興趣、情感、意志都得到較好發(fā)展，達(dá)到使學(xué)生在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上充分發(fā)展智力、能力的目的。智能機(jī)器人教學(xué)課程的內(nèi)容不受大綱、教材的限制，適于加進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的新知識(shí)，開(kāi)闊學(xué)生的科學(xué)視野，與現(xiàn)實(shí)生活緊密結(jié)合，滲透著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)新成果的內(nèi)容。課內(nèi)，以傳授的方法為主給學(xué)生以基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的，而在課外，機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上去進(jìn)行科學(xué)知識(shí)的自主探究，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。課堂教學(xué)對(duì)完成共性教育和全面的基礎(chǔ)教育有很大的優(yōu)越性，但對(duì)于因材施教育發(fā)展個(gè)性又確定存在嚴(yán)重的不足?；顒?dòng)內(nèi)容豐富、形式多樣的智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)可以彌補(bǔ)這一不足，使學(xué)生在科技上得興趣、愛(ài)好和特長(zhǎng)得以充分地發(fā)展。

四、機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展的思考

智能機(jī)器人課程的內(nèi)容決定了它屬于青少年科技實(shí)踐活動(dòng)。以科技實(shí)踐興趣課為載體的智能機(jī)器人教學(xué)形式，只能面向一部分學(xué)生。筆者在思考，如何讓更多學(xué)生享受智能機(jī)器人課程？是否可以換一種教學(xué)載體：如把新課程標(biāo)準(zhǔn)下的“地方課程”拿出部分來(lái)用于實(shí)施智能機(jī)器人教學(xué)，或與關(guān)系比較緊密的信息技術(shù)課程進(jìn)行整合，開(kāi)發(fā)出適合本區(qū)域?qū)W生特質(zhì)的校本課程。這樣，可以讓現(xiàn)有的機(jī)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(xué)與社會(huì)效益。

總之，智能機(jī)器人研究活動(dòng)對(duì)學(xué)生知識(shí)建構(gòu)、創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)都起到了積極的推動(dòng)作用。受到硬件的制約，我們國(guó)內(nèi)的機(jī)器人教學(xué)還大多是停留在課外興趣小組輔導(dǎo)層面上，相信不久的將來(lái)，會(huì)普及到課堂教學(xué)中去，培養(yǎng)更多有綜合素質(zhì)和良好信息素質(zhì)的現(xiàn)代化人才。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王秀英.孫增圻教授談中小學(xué)機(jī)器人教學(xué).信息技術(shù)教育，2005，11期

[2]蔡鶴皋.機(jī)器人將是21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)[J].中國(guó)機(jī)械工程，2000（2）

[3]克來(lái)格.機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論（原書(shū)第3版）.機(jī)械工業(yè)，2006（6）

[4]程馬峰.小學(xué)機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐探索.大朗鎮(zhèn)巷頭小學(xué).東莞信息技術(shù)教研網(wǎng).

（作者單位：浙江省杭州江南實(shí)驗(yàn)學(xué)校）