機器人（EV3）教育與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

徐大榮

摘 要：機器人（EV3）教育是對信息技術(shù)學(xué)科知識與實踐的延伸，它具有啟發(fā)性、創(chuàng)造性、嚴(yán)謹(jǐn)性與實踐性多元特征，符合高中生的認(rèn)知水平與興趣愛好，也能啟迪高中生的創(chuàng)新思維與實踐水平，推動學(xué)生的全面發(fā)展與個性發(fā)展，這也正是當(dāng)下核心素養(yǎng)教育的根本落腳點。

關(guān)鍵詞：科學(xué)技術(shù); 機器人（EV3）教育; 創(chuàng)新能力

機器人教育奠定在信息技術(shù)學(xué)科教育的基礎(chǔ)上，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，落實到學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新思維、科學(xué)品質(zhì)與實踐能力等核心素養(yǎng)教育中，對學(xué)生全面發(fā)展與個性發(fā)展起到積極推動作用[1]。在我校的機器人（EV3）課堂教學(xué)中，實現(xiàn)了機器人教育與學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有益探索，打造了開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境、探究性的解決問題空間，以此為窗口讓學(xué)生動腦思考、動手操作，感知獨特的人工智能世界。

一、機器人教育與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的積極意義

（一）機器人教育有利于調(diào)動學(xué)生想象力

想象力是人類發(fā)展歷程中不可或缺的“驅(qū)動劑”，機器人教育過程中，同樣也以培養(yǎng)想象力和創(chuàng)造力為核心，啟發(fā)學(xué)生想象與創(chuàng)新。例如應(yīng)用判斷機器人走出基地的技術(shù)方法時，先讓學(xué)生掌握判斷機器人走出基地的基本標(biāo)準(zhǔn)，但是學(xué)生很快發(fā)現(xiàn)，機器人識別基地中的黑線時極易受到光線影響而導(dǎo)致路線偏差，于是圍繞“如何解決光線”問題進一步討論與探究，調(diào)動學(xué)生的想象力。

（二）機器人教育有利于培養(yǎng)學(xué)生思維力

機器人教育的過程實際上也是學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探索創(chuàng)新的過程，而編程與實踐都離不開學(xué)生精準(zhǔn)的判斷能力與良好的邏輯思維能力。通過機器人教育，既能調(diào)動學(xué)生科技探究的興趣，延伸信息技術(shù)知識視野，也能體驗計算機編程的樂趣和電子技術(shù)應(yīng)用的奧秘。通過新穎有趣的機器人教育，培養(yǎng)學(xué)生思維能力與創(chuàng)新能力，激發(fā)發(fā)展?jié)撃堋?/p>

（三）機器人教育有利于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力

對于高中生來說，機器人教育是一門寓教于樂的課程，在參與實踐過程中，體驗了當(dāng)下熱門的電動機、電子積木、小燈泡、傳感器等新奇材料，在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時，也能豐富學(xué)習(xí)體驗，提升學(xué)習(xí)效率。因此可以說，機器人教育激活了學(xué)生的科技創(chuàng)新動力，為提升創(chuàng)造力打好基礎(chǔ)。

二、機器人教育與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實現(xiàn)路徑

（一）師生互動，在交流中提升創(chuàng)新能力

由于EV3機器人程序奠定在C語言的基礎(chǔ)上，編程過程相對簡單，符合高中生的科學(xué)技術(shù)認(rèn)知，教學(xué)中要突出學(xué)生的主體地位，通過師生互動交流，給學(xué)生提供更多機器人編程的參與機會[2]。例如在計算機器人的速度時，采取分組合作的方式，主要合作任務(wù)為：機器人以最短的時間通過直道，自動判斷障礙，再回到起點。對于學(xué)生來說，基于生活經(jīng)驗，第一反應(yīng)都是做成汽車形狀的機器人，但是經(jīng)過反復(fù)試驗，效果并不理想，達不到“速度最快”的效果。正當(dāng)大家一籌莫展時，老師適當(dāng)?shù)貐⑴c和啟發(fā)，學(xué)生再次觀察與反思汽車機器人的構(gòu)造，很快恍然大悟：將四輪汽車改為“獨輪”汽車，顯著提高了汽車在直道中通行的速度，問題迎刃而解。學(xué)生在交流中不僅提升創(chuàng)新能力，也體驗了科學(xué)技術(shù)的魅力，在設(shè)計與實踐中獲得科技成就感，對機器人更是充滿了探究興趣。

（二）活躍思維，在探究中提升創(chuàng)新能力

機器人的教學(xué)環(huán)境應(yīng)是開放性的、實踐性的，融入學(xué)生生活中的所見、所聞、所想、所需，讓機器人為人類的生活、學(xué)習(xí)與工作服務(wù)。在教學(xué)中，要給學(xué)生更多的空間去思考、去探究、去質(zhì)疑、去解決，充分活躍思維，在探究中提升創(chuàng)新能力。例如在研究機器人的轉(zhuǎn)動時，需要系統(tǒng)性地考慮電機與傳感器的數(shù)量，不同配件的使用方法，相應(yīng)編寫機器人程序等等，最后再經(jīng)過反復(fù)實驗、調(diào)適，才能投入使用[3]。教學(xué)中，多以小組為單位進行研究與交流，學(xué)生盡情地展開想象力與創(chuàng)造力，大膽地提出想法，切磋技術(shù)，再將一個完整的設(shè)計任務(wù)分解為若干細化的任務(wù)，從中產(chǎn)生新的問題，在思考問題、解決問題過程中提升實踐能力。通過機器人教學(xué)，不僅促進學(xué)生的個體發(fā)展，也讓他們認(rèn)識到團隊合作的重要性，當(dāng)個人能力有限、思路狹窄的時候，團隊合作是最好的解決問題的方法，在大家的合力作用下完成機器人搭建。整個團隊既有分工也有合作，這樣的教育才真正面向?qū)W生的未來發(fā)展。

（三）動手操作，在實踐中提升創(chuàng)新能力

機器人教育對學(xué)生的動腦思考與動手操作能力提出較高要求，無形中激活創(chuàng)新能力與發(fā)展?jié)摿?。例如在編寫“如何讓機器人走直線”時，調(diào)動學(xué)生的發(fā)散思維與創(chuàng)造思維，嘗試編寫四邊形程序、八邊形程序等，反復(fù)探索實踐，拓寬創(chuàng)新思路。再有一些學(xué)生的基礎(chǔ)能力較好，鼓勵他們根據(jù)自己的實踐認(rèn)知搭建不同功能的機器人，將所學(xué)的信息技術(shù)知識與實踐需求相結(jié)合，通過編程、設(shè)計與測試，不斷提升創(chuàng)新實踐能力。很多時候搭建機器人不能一次性成功，需要不斷調(diào)整設(shè)計、重新優(yōu)化編程并做實驗、測試，反復(fù)地安裝、拆卸、調(diào)試，這一過程中正是培養(yǎng)了學(xué)生腳踏實地、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，而堅持不懈、追求真理的學(xué)習(xí)精神，也讓學(xué)生終身受益。

綜上所述，機器人（EV3）教育與學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是當(dāng)下教育的必然趨勢。學(xué)生通過手腦并用，親身體驗從抽象理論轉(zhuǎn)為實踐探索的過程，將所學(xué)的信息技術(shù)知識應(yīng)用于機器人（EV3）中，綜合電子、機械、計算機等復(fù)合型知識，促進學(xué)生在人機溝通中激活創(chuàng)新能力，夯實核心素養(yǎng)，實現(xiàn)全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]戴文勝，祖浩東.發(fā)展機器人教育培養(yǎng)創(chuàng)新科技人才[J].北京教育（普教版），2019，（11）：94.

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[3]趙冬濱.人形機器人在機器人教育活動中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2019，10（19）：22-23.