基于創(chuàng)新教育理念的高中機(jī)器人教學(xué)方法探究

徐麗娜

摘 要：我國(guó)的機(jī)器人教育雖起步較晚，但發(fā)展迅速，日漸成為中小學(xué)技術(shù)課程和綜合實(shí)踐課程的重要載體，在對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上凸顯出一定優(yōu)勢(shì)，機(jī)器人教育已經(jīng)化身為一種新平臺(tái)，受到教育各界的關(guān)注，我們要積極探尋機(jī)器人教學(xué)方法，借以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新教育；機(jī)器人教學(xué)；教學(xué)方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】1008-1216（2017）12B-0071-02

我國(guó)教育部制定的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出“要關(guān)注全體學(xué)生的發(fā)展，著力提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，注重學(xué)生創(chuàng)造潛能的開(kāi)發(fā)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)”。在這樣的課程思想指導(dǎo)下，在信息技術(shù)教學(xué)中，我們完全可以借助機(jī)器人教育這個(gè)新平臺(tái)，培養(yǎng)高中生對(duì)科學(xué)技術(shù)的興趣和愛(ài)好，同時(shí)也能促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力的提升。在機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)中，我們必須更新教學(xué)理念，創(chuàng)造性地使用多種教學(xué)方法，改變傳統(tǒng)的機(jī)器人教學(xué)中以“機(jī)器人”為中心的模式，把教學(xué)的中心轉(zhuǎn)移到“學(xué)生”身上，營(yíng)造各種好的活動(dòng)情境，來(lái)感染學(xué)生，使學(xué)生積極融入進(jìn)教師預(yù)設(shè)的世界；激發(fā)、鼓勵(lì)學(xué)生，引導(dǎo)他們勇于挑戰(zhàn)自我潛能；啟迪學(xué)生，為他們的創(chuàng)新活動(dòng)提供助力。筆者有近十年的機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)理論，談一些做法與體會(huì)，希望能起到拋磚引玉的作用。

一、理論聯(lián)系實(shí)際，變“教條式”為“內(nèi)化式”

理論聯(lián)系實(shí)際，就是教學(xué)中要以學(xué)生為主體，教學(xué)內(nèi)容要與學(xué)生的日常生活實(shí)際緊密聯(lián)系起來(lái)，盡量營(yíng)造出學(xué)生熟悉的生活化情境，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。只有在這樣輕松、熟悉的情景下，學(xué)生原有的生活經(jīng)驗(yàn)與體驗(yàn)才有可能被喚醒，繼而點(diǎn)燃他們認(rèn)識(shí)生活、改變生活、創(chuàng)造生活的愿望，學(xué)生會(huì)倍感親切，學(xué)習(xí)的壓力也驟然減輕，教學(xué)目標(biāo)不再是教師的預(yù)設(shè)目標(biāo)，而會(huì)不知不覺(jué)轉(zhuǎn)變成學(xué)生自身作為生活主體的內(nèi)在需要，引導(dǎo)學(xué)生更主動(dòng)、積極地參與到教師設(shè)計(jì)的課堂活動(dòng)中來(lái)，激發(fā)他們的創(chuàng)造力。

在機(jī)器人教學(xué)中，很多教學(xué)活動(dòng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，都是從學(xué)生生活情境中來(lái)的。比如，機(jī)器人滅火，機(jī)器人走迷宮，機(jī)器人投籃等，這些活動(dòng)都與學(xué)生的日常生活比較親近，將這些融入到教學(xué)實(shí)踐中來(lái)，不但要求學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用課堂所學(xué)的知識(shí)與技能，還需要學(xué)生融合自身的生活經(jīng)驗(yàn)，才能更好地完成活動(dòng)任務(wù)。這種教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)展，能夠讓學(xué)生的參與性、主動(dòng)性更高，從而提高學(xué)生的綜合能力。

二、開(kāi)展主題探究，變“接受式”為“探究式”

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要，它標(biāo)志著科學(xué)的進(jìn)步。”陶行知也有言：“發(fā)明千千萬(wàn)， 起點(diǎn)一個(gè)問(wèn)?！庇袉?wèn)有思，不斷地拓展想象，這就是一種創(chuàng)新的思維。創(chuàng)造性思維源于有豐富的想象力。在課堂中，只有讓學(xué)生帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)，才能更好地激活他們的創(chuàng)新思維，才能讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，積極獨(dú)立，有所創(chuàng)造。而直面我們的傳統(tǒng)課堂，弊端明顯，過(guò)多地限制了學(xué)生的活動(dòng)與思維，讓學(xué)生完成認(rèn)識(shí)性任務(wù)成為了課堂教學(xué)的中心或唯一任務(wù)，學(xué)生的思維要圍著教師轉(zhuǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式要服從于教師的教學(xué)方式，學(xué)生成為被填充的容器，缺少自己的思想和主見(jiàn)，束縛了創(chuàng)新思維的發(fā)展。因此，我們提倡在機(jī)器人課堂中，更為廣泛地開(kāi)展相關(guān)主題的探究活動(dòng)，營(yíng)造有效的問(wèn)題情境，教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題、提出問(wèn)題，對(duì)任何問(wèn)題都敢問(wèn)“為什么”，并努力搞清“為什么”，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性、創(chuàng)造性。

例如，在機(jī)器人搭建活動(dòng)中，學(xué)生在組裝自己的機(jī)器人之前會(huì)主動(dòng)提出很多問(wèn)題，我想要設(shè)計(jì)一個(gè)什么樣的機(jī)器人？能夠派上什么用場(chǎng)？機(jī)器人怎樣完成任務(wù)？什么樣的設(shè)計(jì)才能出彩？然后他們會(huì)主動(dòng)思考、查閱資料，一步步解決這些問(wèn)題。在組裝過(guò)程中，遇到了實(shí)際性的難題，怎樣去解決，組裝完成后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可能又會(huì)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，再改進(jìn)，最后終于秀出自己滿(mǎn)意的作品，這樣一個(gè)主題活動(dòng)的開(kāi)展與完成，學(xué)生不僅需要掌握相關(guān)的知識(shí)和技能，更需要不懈地探索與研究，才能達(dá)成滿(mǎn)意的目標(biāo)。

三、營(yíng)造互動(dòng)課堂，變“傳授式”為“交流式”

營(yíng)造互動(dòng)課堂，就是要顛覆傳統(tǒng)課堂，課堂教學(xué)不再是學(xué)生聽(tīng)、老師講，學(xué)生不再永遠(yuǎn)是“聽(tīng)眾”或“觀眾”的身份。課堂教學(xué)應(yīng)該積極地為師生提供和創(chuàng)設(shè)一個(gè)能平等交流，寬松、民主的場(chǎng)所和空間，只有和諧、放松的環(huán)境，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情并喚起他們思維的積極性，讓課堂真正成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的開(kāi)放性平臺(tái)。這樣的課堂環(huán)境中，學(xué)生更易消除心理戒備，勇于嘗試，敢說(shuō)敢做，更容易碰撞出創(chuàng)新思維的火花。良好的課堂互動(dòng)情境，師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，不僅有利于提高課堂效率，更有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維有積極的作用，能夠有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

機(jī)器人課堂教學(xué)與其他學(xué)科課程教學(xué)有明顯區(qū)別，機(jī)器人課堂的主要形式是活動(dòng)。課堂中，教師往往也只是參與活動(dòng)的一個(gè)成員，很多任務(wù)單憑教師一己的力量是無(wú)法完成的，因此，合作學(xué)習(xí)在機(jī)器人課堂中顯得尤為重要。在合作學(xué)習(xí)的過(guò)程中，最重要的就是師生之間的交流與討論協(xié)商，沒(méi)有這些，機(jī)器人課堂就無(wú)法正常開(kāi)展。當(dāng)學(xué)生的一些思路或得出的結(jié)論與教師預(yù)設(shè)的有所偏差時(shí)，教師絕對(duì)不應(yīng)該遏制學(xué)生的思維與行動(dòng)，把教師自己的思維強(qiáng)加于學(xué)生的思維模式中，我們要做的是，積極鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)，給學(xué)生充分發(fā)表個(gè)人見(jiàn)解的機(jī)會(huì)，甚至可以與老師進(jìn)行辯論，這樣的課堂，才更有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作創(chuàng)新意識(shí)。學(xué)生與學(xué)生之間的討論、交流同等重要，敢于提出自己的不同想法，并努力試驗(yàn)論證，在相互思維的撞擊中，創(chuàng)新的靈感更易萌發(fā)。

例如，在機(jī)器人接力賽主題活動(dòng)中，競(jìng)賽要求：設(shè)計(jì)機(jī)器人，沿活動(dòng)場(chǎng)景中的環(huán)形黑色跑道前進(jìn)，一號(hào)機(jī)器人與環(huán)形跑道中的二號(hào)機(jī)器人“交接”時(shí)，將小球準(zhǔn)確傳遞給二號(hào)機(jī)器人后，再返回起點(diǎn)。最初，我提出使用光電傳感器做尋跡完成任務(wù)的建議，但同學(xué)們?cè)诙啻卧囼?yàn)后發(fā)現(xiàn)，使用光電傳感器的機(jī)器人在前進(jìn)過(guò)程中，會(huì)因?yàn)椴粩嗟亍皩ほE”而左右搖擺，大大影響前行的速度，并且容易受到活動(dòng)場(chǎng)地光線(xiàn)的干擾，競(jìng)賽成績(jī)大打折扣。有一組的一位同學(xué)勇敢提出了自己的想法——“模糊處理法”，就比如我們?cè)趨⒓淤惻軙r(shí)，眼睛根本不需要永遠(yuǎn)盯著跑道上的白線(xiàn)。這個(gè)大膽想法經(jīng)過(guò)積極討論和慎重思考后，得到了組內(nèi)大部分同學(xué)的認(rèn)可，激發(fā)了同學(xué)們新的設(shè)計(jì)理念。這組同學(xué)決定嘗試通過(guò)設(shè)置電機(jī)的轉(zhuǎn)彎角度，來(lái)控制機(jī)器人的前行軌跡，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，機(jī)器人的前行速度大大得到了提高，本組同學(xué)也在競(jìng)賽中大獲全勝。雖然我的最初建議在同學(xué)們的實(shí)踐中被推翻，但我為他們的大膽創(chuàng)新感到欣慰。

四、鼓勵(lì)創(chuàng)新思維，變“求同式”為“發(fā)散式”

培養(yǎng)發(fā)散性思維是培養(yǎng)創(chuàng)新能力的前提。然而，“標(biāo)準(zhǔn)化考試”猶如一根無(wú)形的指揮棒，統(tǒng)領(lǐng)著我們的教學(xué)，在升學(xué)競(jìng)賽激烈的今天更是如此。許多學(xué)校片面追求升學(xué)率，課堂中一如既往地推崇求同思維的教學(xué)模式，只為完成教育教學(xué)目標(biāo)，提高考試測(cè)評(píng)結(jié)果，卻嚴(yán)重忽視了學(xué)生求異品質(zhì)的塑造，這是個(gè)值得人深思的現(xiàn)象。鼓勵(lì)創(chuàng)新思維，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力作為每堂課的教學(xué)目標(biāo)，就需要教師善于發(fā)掘有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維的教學(xué)內(nèi)容與方式，放手讓學(xué)生探索嘗試，有效地促進(jìn)學(xué)生積極思考、探其究竟，提高學(xué)生思維的流暢力、變通力和靈活性。

進(jìn)行發(fā)散思維訓(xùn)練就要破除“唯一正確答案”的信念。遇到問(wèn)題我們通常只滿(mǎn)足一種解答方法和途徑，而不再去用心思考是否還有更優(yōu)的解答方法和途徑，這實(shí)際上是人的一種思維定勢(shì)和惰性。而機(jī)器人教學(xué)這樣一個(gè)綜合性的活動(dòng)平臺(tái)，能很好地開(kāi)發(fā)學(xué)生發(fā)散思維的訓(xùn)練。在機(jī)器人教學(xué)中，我們鼓勵(lì)學(xué)生去尋求多種解決方式，不迷信標(biāo)準(zhǔn)答案，也不再要求所謂的正確答案。例如，在組裝機(jī)器人的過(guò)程中，學(xué)生們拿到手的是一塊一塊的積木，怎樣把這些零碎的積木搭建成想要的機(jī)器人，方法由自己去想、去設(shè)計(jì)，每個(gè)人都可以不同，完成之后如果覺(jué)得有缺陷可以拆了重新搭建，在拆拆卸卸的過(guò)程中，學(xué)生們的思維會(huì)得到充分鍛煉，無(wú)拘無(wú)束地思考，尋求“個(gè)性”解決方案，看問(wèn)題的視角也變得更廣泛，有時(shí)能提出別出心裁或出人意料的見(jiàn)解。

五、注重實(shí)踐體驗(yàn)，變“記憶式”為“體驗(yàn)式”

本著“以人為本，以學(xué)生發(fā)展為本”的素質(zhì)教育觀，教師應(yīng)該注重學(xué)生的內(nèi)心體驗(yàn)與主動(dòng)參與，通過(guò)生活體驗(yàn)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的情境體驗(yàn)，充分利用各種條件，讓學(xué)生快速進(jìn)入預(yù)設(shè)情境，學(xué)生在熟悉、自由的情景中，捕捉信息自然會(huì)變得高效，并容易產(chǎn)生疑問(wèn)，分析問(wèn)題，引發(fā)各種設(shè)想，引導(dǎo)他們?cè)趯?shí)踐體驗(yàn)中探求新知，開(kāi)發(fā)潛能。

科技迅猛發(fā)展，機(jī)器人變得復(fù)雜多變是必然的，依靠傳統(tǒng)的“記憶式”學(xué)習(xí)法肯定不能解決問(wèn)題。在教學(xué)中，只有鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐探索中尋求規(guī)律，獲得自身的體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，才能掌握操作技巧。在機(jī)器人活動(dòng)中，學(xué)生會(huì)為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)計(jì)劃方案，反反復(fù)復(fù)在場(chǎng)地中不斷調(diào)試，不斷改進(jìn)機(jī)器人的搭建，不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，哪怕是不斷失敗，也不輕易放棄，而終獲成功的喜悅，會(huì)讓孩子們歡喜雀躍、興致盎然。這樣的過(guò)程，不僅能夠幫助他們積累操作經(jīng)驗(yàn)，在主動(dòng)參與、親身實(shí)踐中更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高他們的綜合能力。

此外，參加機(jī)器人競(jìng)賽也是學(xué)生獲得實(shí)踐體驗(yàn)的一個(gè)重要途徑。以賽帶學(xué)，以賽帶訓(xùn)，以競(jìng)賽活動(dòng)促進(jìn)機(jī)器人課程教學(xué)和培訓(xùn)活動(dòng)的開(kāi)展，通過(guò)競(jìng)賽促進(jìn)學(xué)生知識(shí)掌握、技能提升、技術(shù)交流，增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。我們培養(yǎng)、鼓勵(lì)學(xué)生積極參與各級(jí)各類(lèi)機(jī)器人活動(dòng)相關(guān)競(jìng)賽，如全國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)表演賽、江蘇省青少年機(jī)器人大賽、無(wú)錫市創(chuàng)新科技大賽、無(wú)錫市簡(jiǎn)易機(jī)器人大賽等，并獲得了不俗的戰(zhàn)績(jī)，在一定程度上提升了學(xué)校的競(jìng)爭(zhēng)力，更培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]王小威.促進(jìn)創(chuàng)造力發(fā)展的青少年機(jī)器人教育研究[D].武漢：華中師范大學(xué)碩士論文，2011.

[2]劉海燕.讓機(jī)器人教育做高中生創(chuàng)新能力的引領(lǐng)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，（4）.

[3]汪佳剛.關(guān)注數(shù)學(xué)課堂“學(xué)”的效度 張揚(yáng)“學(xué)”的個(gè)性[J].學(xué)周刊，2013，（9）.

[4]詹毓?fàn)N.中職計(jì)算機(jī)教學(xué)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[J].現(xiàn)代交際，2011，（8）.

[5]王明清，陳作越，徐筱躍.普通高中《通用技術(shù)》課程教師培訓(xùn)體會(huì)[J].教育教學(xué)論壇，2012，（2）.

[6]張劍平，王益.機(jī)器人教育：現(xiàn)狀、問(wèn)題與推進(jìn)策略[J].中國(guó)電化教育，2006，（12）.

[7]王益，張劍平.在機(jī)器人教育中提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[J].中國(guó)教育信息化，2007，（18）.

[8]鐘志強(qiáng)，張毅寧，李國(guó)軍.高中機(jī)器人教育課程讀解[J].鞍山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，（2）.

[9]李俊港.關(guān)于中小學(xué)機(jī)器人教育的思考與分析[J].求知導(dǎo)刊，2016，（5）.

[10]王海芳，李鋒，任友群.關(guān)于中小學(xué)機(jī)器人教育的思考與分析[J].全球教育展望，2009，（4）.

[11]舒慧東.我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育研究評(píng)述[J].中國(guó)教育信息化，2007，（8）.

[12]李鳴華.機(jī)器人教育的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)電化教育，2007，（8）.

[13]張劍平，王益.機(jī)器人教育：現(xiàn)狀、問(wèn)題與推進(jìn)策略[J].中國(guó)電化教育，2006，（12）.