初中機(jī)器人組裝教學(xué)探索與思考

□張勇

初中機(jī)器人組裝教學(xué)探索與思考

□張勇

機(jī)器人組裝作為一門新興技術(shù)，日益受到人們的重視。在國外，很多國家已將它納入中學(xué)教學(xué)體系。我國雖然起步較晚，但發(fā)展勢頭很猛，在奮力追趕。文章就初中機(jī)器人組裝教學(xué)進(jìn)行了探索與思考。

機(jī)器人制作；探索與思考

一、機(jī)器人組裝教學(xué)對學(xué)生個人能力、個性的塑造

1.真正體現(xiàn)了以學(xué)生為主體

在機(jī)器人組裝教學(xué)中，教師因材施教，提出科目題材，培養(yǎng)學(xué)生的個人素養(yǎng)，發(fā)揮其潛在能力，調(diào)動學(xué)生的主觀動因積極思考，引導(dǎo)他們開發(fā)具有自己設(shè)計方案的機(jī)器人。因此，機(jī)器人組裝教學(xué)真正體現(xiàn)了以學(xué)生為主體。

2.提高了學(xué)生解決問題的能力

不同的學(xué)生，其觀察能力、解決問題的能力不太一致，其思路、觀察方式、切入點也不盡相同，所以得出的結(jié)論和設(shè)計方案也會有差異。在機(jī)器人組裝教學(xué)中，需要學(xué)生在差異中比較，在差異中審視設(shè)計方案，通過對比、借鑒，才能設(shè)計出符合自己預(yù)期的機(jī)器人。因此，只有做到細(xì)心觀察，精心制作，才能達(dá)成目標(biāo)，這對培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力起到了很大的促進(jìn)作用。

3.提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力

學(xué)生通過親手組裝機(jī)器人，編寫程序，其動手能力、邏輯思維能力、綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力會得到提升。在組裝機(jī)器人的過程中，還能激發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。在開展機(jī)器人活動時，所設(shè)定的各種主題不但具有挑戰(zhàn)性和趣味性，而且解決問題的方案也都是開放性的，對機(jī)器人的組裝和編程也不規(guī)定統(tǒng)一模式、統(tǒng)一答案，可以用不同的方法達(dá)到同一個目標(biāo)，完全靠學(xué)生運用自己的聰明才智去創(chuàng)造。因此，通過研究設(shè)計、制作、調(diào)試機(jī)器人，便大大地激發(fā)了學(xué)生的想象力，為素質(zhì)教育提供了好素材。

4.利于培養(yǎng)學(xué)生的探究意識

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和課程改革的深入，智能機(jī)器人的組裝教學(xué)滲透到越來越多的中小學(xué)課外科技活動中。中學(xué)智能機(jī)器人組裝教學(xué)能培養(yǎng)學(xué)生對智能機(jī)器人的興趣，而探究意識的形成往往與興趣密切關(guān)聯(lián)，正是機(jī)器人的動手制作給學(xué)生帶來的成就感，激發(fā)了他們的求知欲，使他們積極投入到探究性學(xué)習(xí)中，不斷促成自身潛力的激發(fā)。

5.為實施素質(zhì)教育提供了實踐平臺

中學(xué)機(jī)器人組裝教學(xué)綜合了計算機(jī)、機(jī)械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學(xué)科領(lǐng)域的知識和技能，學(xué)生通過學(xué)習(xí)親手組裝機(jī)器人、調(diào)試傳感器、設(shè)計并編寫程序、完成任務(wù)等活動，能有效地提高綜合素養(yǎng)和技術(shù)運用能力。作為一種新型技術(shù)類教育，它承載著培養(yǎng)學(xué)生能力的使命，這與我國素質(zhì)教育的實施目的是一致的，所以，機(jī)器人組裝教學(xué)可以說是一個實施素質(zhì)教育的良好平臺。

二、機(jī)器人組裝教學(xué)有利于學(xué)生團(tuán)隊精神的培養(yǎng)

1.提高學(xué)生的合作意識

機(jī)器人組裝教學(xué)一般以組為單位組裝、編程，小組成員須在老師規(guī)定的時間段做好分工，并最終完成組裝，由此便大大增強(qiáng)了小組的團(tuán)隊意識。每個學(xué)生的能力不同，而形成團(tuán)隊便利于發(fā)揮優(yōu)勢，如機(jī)械組裝能力強(qiáng)的、編程能力強(qiáng)的，都會明顯地表現(xiàn)出來。

2.利于提高學(xué)生的溝通能力

在學(xué)習(xí)過程中，教學(xué)班中的不同學(xué)生都會提出各自的問題和解決問題的方案，而方案的實施需要動手制作，最后達(dá)成目標(biāo)。在這一過程中，需要進(jìn)行方案匯總，學(xué)生只能通過討論來達(dá)成一致。由此，通過反復(fù)探討、修改，學(xué)生的人際溝通能力便得以大大提升，且在合作小組中形成了較好的學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)了學(xué)習(xí)效率的提升。

三、中學(xué)機(jī)器人組裝教學(xué)的目標(biāo)

1.教學(xué)目標(biāo)

機(jī)器人組裝教學(xué)應(yīng)該是技術(shù)的普及、傳承和發(fā)展，中學(xué)機(jī)器人組裝教學(xué)主要是向?qū)W生傳播有關(guān)機(jī)器人的基本知識、基本操作，具體可以從知識、能力、情感三個維度進(jìn)行闡述。①知識目標(biāo)：了解機(jī)器人軟件工程、硬件結(jié)構(gòu)、功能與應(yīng)用等方面的基本知識；②能力目標(biāo)：進(jìn)行機(jī)器人程序設(shè)計與編寫，拼裝多種具有實用功能的機(jī)器人；③情感目標(biāo)：培養(yǎng)人工智能技術(shù)的興趣，認(rèn)識智能機(jī)器人對社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。

2.教學(xué)模式

目前，湖北省武漢市武昌區(qū)南湖中學(xué) （北校區(qū)）（以下簡稱 “我校）機(jī)器人教學(xué)的模式主要有以下幾種模式：

（1）課程模式。我校在教學(xué)計劃與課程中安排 “機(jī)器人”方面的校本課程，如 “機(jī)器人編程”“機(jī)器人應(yīng)用”“機(jī)器人概論”“機(jī)器人原理”“機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計”等，并配有兼職教師。同時，組織校本課班級，每周按課表開展有關(guān)機(jī)器人的課堂教學(xué)活動。

（2）課程拓展模式。其常見形式為：①課外活動形式。課外活動不受教學(xué)計劃、學(xué)時、教學(xué)大綱和教育形式的限制，活動的范圍比較廣泛，內(nèi)容也很豐富。②布置回家研究性課題形式。機(jī)器人教育以研究性課程的形式進(jìn)入中學(xué)，決定了如果通過研究性學(xué)習(xí)形式推廣，會更有利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由于常規(guī)課程的課時不足，且班員人多造成組織難度過大，會影響機(jī)器人教育的整體推進(jìn)，而每個學(xué)生都可以通過自研拓展深度。③競賽形式。通過競賽，對學(xué)生的機(jī)器人設(shè)計能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行拉動，以一種模范的力量推動它全面地進(jìn)入到課程設(shè)置中。

3.教學(xué)方法

各種基本教學(xué)方法與綜合性教學(xué)方法幾乎都可用于機(jī)器人學(xué)科教學(xué)中，但應(yīng)考慮教學(xué)目標(biāo)的要求、教材內(nèi)容的難度、教學(xué)對象的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與教學(xué)條件的差異。機(jī)器人基本理論知識的教學(xué)可采用講授法，機(jī)器人編程的教學(xué)可采用實驗法、任務(wù)驅(qū)動法、小組互動法，內(nèi)容的教學(xué)則可采用討論法，機(jī)器人應(yīng)用內(nèi)容的教學(xué)可采用參觀法、演示法，機(jī)器人設(shè)計、制作的教學(xué)可采用競賽指導(dǎo)法、自主探索法，等等。

四、機(jī)器人組裝教學(xué)面臨的問題

1.師資力量不足

由于機(jī)器人組裝是近些年發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，所以知識跟進(jìn)還有待提高，需要教師去掌握，這存在一個知識再學(xué)習(xí)的過程。當(dāng)前，學(xué)校中掌握這一新興技術(shù)的教師不多，而在專業(yè)教師引進(jìn)過程中也存在一定困難，所以很多學(xué)校在機(jī)器人組裝教學(xué)方面的師資力量都略顯不足。

2.機(jī)器人組裝教學(xué)缺少教材或教材不統(tǒng)一

市場上各種機(jī)器人開發(fā)的側(cè)重方向不同，無法歸納到整個教學(xué)普及模式，而教學(xué)普及的知識有其自身的特點，代表性的特質(zhì)是知識的普及性、固定性、統(tǒng)一性，但早期產(chǎn)品總會在不斷運用中發(fā)展、探索、深入、提高，這就不斷有升級產(chǎn)品出現(xiàn)，所以相應(yīng)的要求教材具有通用性、延續(xù)性，這就給教材的編寫、訂購帶來了一定的困難。

3.多數(shù)學(xué)校相關(guān)資金缺乏，配套組件設(shè)施不夠

要進(jìn)行機(jī)器人組裝教學(xué)就需要有大量的資金投入，但很多學(xué)校的配套組建設(shè)施不足，尤其在鄉(xiāng)村學(xué)校，本身資金就入不敷出，缺口很大，所以開展機(jī)器人組裝教學(xué)存在較大的困難。

4.缺乏科學(xué)規(guī)劃和教學(xué)設(shè)計

目前，機(jī)器人組裝教學(xué)存在師資欠缺、教材質(zhì)量不高（大多屬于 “用戶指南”式的資料，缺少課程與教學(xué)專家參與和指導(dǎo)）等現(xiàn)象，小學(xué)、初中、高中機(jī)器人組裝教學(xué)分階段目標(biāo)的劃分不夠明確、合理，導(dǎo)致相關(guān)教材的區(qū)分度低，且教學(xué)目標(biāo)尚欠科學(xué)。在具體的課程實踐中，機(jī)器人組裝教學(xué)多以課外活動的形式展開，它是小部分學(xué)生的活動，雖然對于特長教育有著不可否認(rèn)的作用，但是，課外活動的系統(tǒng)性、普及性和公平性都得不到保證。

5.競賽活動商業(yè)化、功利性

不規(guī)范的行為對中小學(xué)機(jī)器人組裝教學(xué)帶來的侵蝕較為嚴(yán)重：商家主要靠競爭人通過競賽規(guī)則或功能等辦法來推銷和限制其他商家的產(chǎn)品，導(dǎo)致選手參加比賽受機(jī)型的局限性很大。此外，由于競賽的功利化思想和比賽的管理方法不成熟，導(dǎo)致了比賽的表演化傾向。

五、機(jī)器人組裝教學(xué)的策略性思考

1.加強(qiáng)對機(jī)器人組裝教學(xué)的重視度，引導(dǎo)其健康發(fā)展

要在義務(wù)教育階段完全普及機(jī)器人組裝教學(xué)目前還不具備充分條件。但筆者認(rèn)為，教育主管部門和學(xué)校應(yīng)該予以高度重視，在經(jīng)濟(jì)上和師資配置上給予一定的補(bǔ)充，要掌握機(jī)器人組裝教學(xué)的發(fā)展方向，促使機(jī)器人組裝教學(xué)朝著促進(jìn)學(xué)生綜合能力提高的方向發(fā)展。

2.加快機(jī)器人的學(xué)科建設(shè)，促使其教學(xué)規(guī)范化

智能機(jī)器人蘊(yùn)涵著極其豐富的教育資源，學(xué)校應(yīng)進(jìn)行充分開發(fā)，發(fā)揮機(jī)器人教育的優(yōu)勢。機(jī)器人組裝需要組織相關(guān)課程教育專家進(jìn)行仔細(xì)評估和研究，制定系列課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的統(tǒng)一教材及評價考核標(biāo)準(zhǔn)，以減小地區(qū)間的教學(xué)差異性，保證學(xué)校教師教學(xué)有標(biāo)準(zhǔn)可依，有教材可參。

盡管現(xiàn)階段機(jī)器人組裝教學(xué)尚處于起步、摸索階段，但我國中小學(xué)機(jī)器人組裝教學(xué)在今后會更趨活躍，實現(xiàn)一個質(zhì)的飛躍。

（編輯：朱澤玲）

G633.93

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1671-0568（2016）09-0099-02

張勇，湖北省武漢市武昌區(qū)南湖中學(xué)（北校區(qū)）教師，中級教師。