如何在機器人教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

魏自友

摘 要： 陽谷縣青少年素質(zhì)教育實踐基地在教學實踐中開設(shè)了機器人課程，以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，啟迪學生的創(chuàng)新思維，從而進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。完善校外教育，推動素質(zhì)教育全面開展。作者結(jié)合教學實踐和指導(dǎo)學生參加省機器人大賽的經(jīng)驗，談?wù)勅绾卧跈C器人教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞： 機器人教學 創(chuàng)新意識 創(chuàng)新思維 創(chuàng)新能力

機器人課程集趣味性、實踐性、科學性為一體，融合機械制造、電子傳感器、計算機軟硬件和人工智能等多種先進技術(shù)，深受廣大青少年學生的喜愛。通過整個活動方案體系，讓學生掌握機器人的相關(guān)知識，能根據(jù)指定任務(wù)需求，通過小組協(xié)作，組裝機器人，編寫并調(diào)試程序。從而打破對機器人的神秘感，引起學生對科學技術(shù)發(fā)展的關(guān)注，培養(yǎng)學生科學、有序的研究性學習方法，進一步培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。本文結(jié)合教學實踐和指導(dǎo)學生參加省機器人大賽中的經(jīng)驗，談?wù)勅绾卧跈C器人教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

一、在實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識

1.培養(yǎng)合作創(chuàng)新意識

在教學實踐中，要建立起融洽的師生、生生關(guān)系，把“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W生為中心”，鼓勵學生在師生之間、生生之間交流，在融洽的氣氛中合作完成實踐任務(wù)，幫助學生樹立合作創(chuàng)新意識。當學生的思維活動和結(jié)論超出教師設(shè)計和期望的軌道時，教師不應(yīng)強行把學生思維納入自己的思維模式之中，而要鼓勵學生大膽質(zhì)疑，并給學生充分發(fā)表見解的機會。如在機器人組裝過程中，一個組的學生提出了這樣一個觀點：把電池盒安裝在靠近小車輪的方向，也可以使機器人正常運行。同時，他們組可通過實驗操作演示說明，這樣做機器人可以完成所有任務(wù)。我沒有立即否定學生，而是耐心引導(dǎo)其他學生仔細分析安裝方案，并在實踐場地上調(diào)試運行，模擬各種不穩(wěn)定因素，最終大家得出結(jié)論：他們的方案在機器人運動過程中易傾斜。接著，我鼓勵他們小組相互合作，一起修改方案：把電池盒安裝在靠近大車輪的一端。這樣既保護學生學習積極性，又幫助學生樹立合作創(chuàng)新意識。

2.培養(yǎng)主動創(chuàng)新意識

教師要給學生提供主動、獨門學習的平臺，使學生真正成為實踐學習的主人，充分調(diào)動學生學習主動性，培養(yǎng)學生主動創(chuàng)新意識。我從不輕易解答學生的問題，而是鼓勵學生主動探索解決問題的方法。如在機器人尋寶比賽中，由于我們實踐基地使用的是博思威龍機器人，從尋到寶藏到停止運動需要一段時間，使機器人停在寶藏之外，從而使尋寶時間延長。我就啟發(fā)學生，如何才能使機器人整好停在寶藏之上呢？這樣就在調(diào)動學生學習主動性的同時，培養(yǎng)學生主動創(chuàng)新意識。

二、在實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維

1.注重培養(yǎng)想象性思維

在山東省機器人大賽中，機器人從起始區(qū)出發(fā)，會識別起始區(qū)顏色作為出起始區(qū)的信號，但是比賽過程中很可能會出現(xiàn)受環(huán)境光影響而判斷不了是否出起始區(qū)的情況。顯然，這個機器人的判斷條件存在很大的不穩(wěn)定性。于是，我啟發(fā)學生思考：能不能使機器人不判斷起始區(qū)的顏色，而走一段固定距離呢？學生經(jīng)過討論分析，最后得到這樣一個方案：每次機器人出發(fā)時緊貼比賽場地邊緣，然后讓機器人運動一段固定距離，算好與起始區(qū)的長度相等。這一方法的程序設(shè)計不但培養(yǎng)學生的想象思維，而且對他們創(chuàng)新思維發(fā)展很有意義。

2.注重培養(yǎng)批判性思維

批判性思維的基礎(chǔ)是懷疑、觀察和實驗。要培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，必須以辯證批判思維為前提。為此，在教學實踐中，教師要挖掘?qū)W生主動學習、大膽否定的潛力，給學生創(chuàng)造一種有利于其批判學習的環(huán)境，引導(dǎo)學生養(yǎng)成不迷信、不盲從、敢于懷疑、敢于否定的習慣。要培養(yǎng)他們敢于突破舊框框，獨辟路徑，標新立異，務(wù)求突破的創(chuàng)新精神。如在設(shè)計比賽用機器人時，沒有根據(jù)場地模型尺寸確定機器人的尺寸。完成機器人主體拼裝后，我們發(fā)現(xiàn)機器人的尺寸對完成任務(wù)有較大影響，容易被模型卡住。于是我引導(dǎo)學生思考：如何解決機器人尺寸問題？幾個學生通過觀察和實驗，大膽否定原來馬達安裝的思路，提出非常新的思路：將兩個馬達相互貼緊安裝在基板上。這樣機器人的尺寸被改得很小，避免被模型卡住的隱患出現(xiàn)。在這一過程中，學生提出自己的創(chuàng)見，形成自己獨特的批判性思維。

三、在實踐中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

解決在教學實踐中遇到的各種問題，不能讓學生僅停留在簡單的思考層面，而要把學生的思維引導(dǎo)到實踐研究中，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。在教學實踐中，我在激發(fā)學生創(chuàng)新意識和思維的基礎(chǔ)上，針對不同層次學生的探索和創(chuàng)新不同欲望，提出解決問題的不同方案，并設(shè)計一系列具有啟發(fā)性的問題，以培養(yǎng)學生解決問題的創(chuàng)新實踐能力。

1.精心設(shè)計教案和導(dǎo)行案

我在設(shè)計教案和導(dǎo)行案時，注重層次性和啟發(fā)性，充分挖掘培養(yǎng)與訓(xùn)練創(chuàng)新能力方面的內(nèi)容，循序漸進地提出恰當?shù)膶嵺`任務(wù)。這些任務(wù)應(yīng)滿足如下要求：一要有適當難度，二要在教和學方面富有探索性，三要培養(yǎng)與訓(xùn)練學生的創(chuàng)新能力。

2.著力完成比賽任務(wù)

在教學實踐中，我直接讓學生在符合競賽要求的場地上操作機器人。機器人的制作使學生遇到許多問題，需要學生不斷探索，并在實際場地上加以驗證。學生在解決問題的過程中提升創(chuàng)新水平。

開展機器人的教學，為學生提供自主、協(xié)作與創(chuàng)新的平臺。在學習編程和操作實踐的過程中，有效提高學生邏輯思維能力和判斷能力；在充分培養(yǎng)學生興趣的基礎(chǔ)上，學生輕松掌握機器人相關(guān)知識，切身體會到編程的樂趣。

中學時期是學生思想最活躍、參與意識最強、最富想象力的時期，因此是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的最佳時期。在教學實踐中，教師要扮演好組織者、引導(dǎo)者、協(xié)調(diào)者和促進者的角色，善于尋找提高學生創(chuàng)新能力的立腳點，潛移默化地激發(fā)學生創(chuàng)新意識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而提高學生創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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[2]秦志強.促進創(chuàng)新能力發(fā)展的青少年機器人教育研究[J].當代教育理論與實踐，2014（6）.