以虛擬機(jī)器人教育為載體培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

廣東省廣州市南沙第一中學(xué) 郭文洪

在漫長的教學(xué)實(shí)踐中，虛擬機(jī)器人進(jìn)入中學(xué)的時(shí)間并不長。2014年廣州市教育局才把虛擬機(jī)器人列入教材中，但是在各學(xué)校開展的形式又不一樣，有的是作為選講內(nèi)容，有的是以比賽輔導(dǎo)的形式開展，有的甚至不開展。2012 年在《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了機(jī)器人教學(xué)課程內(nèi)容的要求與目標(biāo)，同時(shí)提出了以機(jī)器人為載體進(jìn)行創(chuàng)新教育的觀念。結(jié)合我校在開展虛擬機(jī)器人的實(shí)際情況，總結(jié)得出以下幾點(diǎn)。

一、虛擬機(jī)器人教育——培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的有效途徑

在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面，機(jī)器人教學(xué)發(fā)揮著其獨(dú)特的作用。虛擬機(jī)器人技術(shù)具有實(shí)用性高、動(dòng)手能力強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)等特點(diǎn)。機(jī)器人教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度。教學(xué)中，機(jī)器搭建、機(jī)器人仿真等都必須從實(shí)際出發(fā)，將自己所學(xué)知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來才能獲得成功。設(shè)計(jì)能否成功必須經(jīng)過檢驗(yàn)。這就要求學(xué)生要養(yǎng)成實(shí)事求是、腳踏實(shí)地的科學(xué)作風(fēng)，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究態(tài)度。機(jī)器人教學(xué)會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，由于受到學(xué)生的知識(shí)層次和動(dòng)手能力等方面的局限，學(xué)生難以憑個(gè)人之力獨(dú)立完成任務(wù)，所以，機(jī)器人學(xué)習(xí)中教師通常采用小組學(xué)習(xí)的形式進(jìn)行。經(jīng)過小組內(nèi)的切磋、交流、探討，再一起探討、編制、調(diào)試程序，從而共同完成機(jī)器人的搭建，同時(shí)搭建完成后總結(jié)機(jī)器人運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題。小組成員既要分工又要合作，形成了一個(gè)良好的團(tuán)隊(duì)，這就是未來社會(huì)需要的合作模式。

機(jī)器人的教學(xué)與制作過程，強(qiáng)調(diào)自主性和開放性，老師應(yīng)該以學(xué)生自己動(dòng)手為主，為學(xué)生搭建交流、表現(xiàn)的平臺(tái)，盡量滿足學(xué)生的表現(xiàn)欲望，讓學(xué)生在一種輕松的創(chuàng)新氛圍下學(xué)習(xí)，給學(xué)生提供主動(dòng)、獨(dú)立學(xué)習(xí)的平臺(tái)，使其真正成為學(xué)習(xí)、探索的主人，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，著意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

二、 啟發(fā)創(chuàng)新思維——培養(yǎng)創(chuàng)新能力的關(guān)鍵

創(chuàng)新思維是創(chuàng)新能力發(fā)揮的前提，因此，我在具體的教學(xué)過程中有意識(shí)地啟發(fā)學(xué)生，做到積極地引導(dǎo)學(xué)生，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，為提升學(xué)生的創(chuàng)新能力起到了關(guān)鍵作用。

三、 加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)

（一）設(shè)計(jì)出因材施教的訓(xùn)練方案

教師在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)， 一定要具有層次性和啟發(fā)性， 循序漸進(jìn)地提出恰當(dāng)?shù)臋C(jī)器人項(xiàng)目問題， 這些訓(xùn)練應(yīng)滿足如下要求：一要有適當(dāng)難度，太容易不利于學(xué)生能力的提高，太難讓學(xué)生望而卻步；二要在教和學(xué)方面富有探索性，有合理的空間讓學(xué)生能發(fā)揮其創(chuàng)新思維，在實(shí)踐中提高能力；三要培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力。訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)要以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，有目的地進(jìn)行階梯式訓(xùn)練。

（二）有針對(duì)性地解決比賽任務(wù)

比賽為學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)和發(fā)展提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。參加有關(guān)教育部門組織的機(jī)器人競賽是智能機(jī)器人教學(xué)的目的之一。因此，在教學(xué)中，機(jī)器人的搭建是一件非常重要的工作，在搭建過程學(xué)生會(huì)遇到許多問題，需要學(xué)生不斷地探索。學(xué)生動(dòng)腦筋，想出各種辦法來解決問題，并反復(fù)不斷地在地圖上加以驗(yàn)證。學(xué)生在解決問題的過程中培養(yǎng)了自身解決問題的能力。這樣的創(chuàng)新性實(shí)踐不但激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新的實(shí)踐能力，而且全面地提升了學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)水平。

四、機(jī)器人教學(xué)實(shí)施的一些思考

（一）各種能力的培養(yǎng)

通過培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、解決問題的能力、小組合作的能力、交流溝通能力、善于思考等能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力即具有批判的精神進(jìn)行創(chuàng)造性思考，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，從而達(dá)到創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提升的目的。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性傾向特質(zhì)，即好奇心，想象性、挑戰(zhàn)性、冒險(xiǎn)性。好奇性是對(duì)事物具有鉆研到底的精神，對(duì)知識(shí)能進(jìn)行深入思考，并有自己的獨(dú)特見解；想象性即對(duì)超出現(xiàn)實(shí)的未知的事物能進(jìn)行大膽的想象和預(yù)設(shè)，頭腦中建立事物的形象和關(guān)聯(lián)；挑戰(zhàn)性即對(duì)復(fù)雜的事物勇于探究摸索，嘗試各種可能的方法方案，將大量瑣碎的事情進(jìn)行分類整理，理出順序；冒險(xiǎn)性即具有批判和懷疑精神，能堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，同時(shí)也敢于面對(duì)自己的失敗與錯(cuò)誤，并能克服重重困難完成任務(wù)。

（二）創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維品質(zhì)，即主要是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維、收斂思維、反向思維、聯(lián)想思維、想象思維、直覺思維、類比思維。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性傾向和創(chuàng)新性思維應(yīng)在整個(gè)機(jī)器人教學(xué)過程中體現(xiàn)出來。通過課題的導(dǎo)入引起學(xué)生的注意和興趣；課堂中善于提問，讓學(xué)生多思考；啟發(fā)學(xué)生的構(gòu)思設(shè)計(jì)，并通過教師的點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)讓學(xué)生的構(gòu)思設(shè)計(jì)不斷完善形成可行的方案。讓學(xué)生自己編程，自己調(diào)試，自己搭建，鍛煉他們的實(shí)踐動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)合作能力，解決問題的能力。在這每一個(gè)過程中都應(yīng)有針對(duì)性的對(duì)學(xué)生的觀察力，分析力，想象思維能力，發(fā)散思維和邏輯思維能力等進(jìn)行培養(yǎng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

五、總結(jié)

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力一直以來都是各個(gè)學(xué)校努力所追求和達(dá)到的目標(biāo)。通過機(jī)器人這個(gè)教學(xué)載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新教育，從而得到通過合理科學(xué)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是切實(shí)可行的結(jié)論。借助機(jī)器人這個(gè)教學(xué)載體對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，通過小組合作，問題探究的學(xué)習(xí)策略，對(duì)學(xué)生進(jìn)行開放式的教學(xué)。

在實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，要根據(jù)學(xué)生的年齡和認(rèn)知特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的教案。設(shè)計(jì)一些開放性的問題，多讓學(xué)生自己去探索，讓學(xué)生在觀察，探索，分析，嘗試，在實(shí)踐的過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，對(duì)學(xué)生的發(fā)展要從長遠(yuǎn)的角度來看，讓他們產(chǎn)生對(duì)學(xué)習(xí)的樂趣，使學(xué)習(xí)變得更主動(dòng)更積極，愿意開動(dòng)腦筋，能認(rèn)真完成，在完成過程中個(gè)人成就感得到體現(xiàn)和滿足，增強(qiáng)了自信心。但是在整個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，整個(gè)研究仍存在著一些問題，第一是國內(nèi)外可供參考的資料不多，所以很多都是筆者自己摸索和探索，很多想法還不全面，有些地方做的還不完善；第二是開展機(jī)器人教學(xué)的中小學(xué)并沒有普及，只有條件較好的少數(shù)學(xué)校開展了這些課程，其課程的內(nèi)容也不太完善和豐富，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的局限性。第三是對(duì)中小學(xué)生創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)體系并不完善，所以開發(fā)和設(shè)計(jì)相對(duì)完善的評(píng)價(jià)體現(xiàn)應(yīng)該是在以后對(duì)此的研究中應(yīng)努力做到的。