“教”積跬步 “學(xué)”致千里

江西省九江市同文中學(xué) 任 重

江西省九江市教科所 錢 程

“不積跬步，無以至千里”出自荀子的《勸學(xué)》，這句話充分說明了開展智能機(jī)器人教學(xué)過程中會(huì)面臨各種狀況和問題。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)歷，筆者發(fā)現(xiàn)通過智能機(jī)器人培養(yǎng)學(xué)生具有更多的綜合素質(zhì)能力，不是立竿見影的事情，而是一個(gè)長期積累的過程。

得出上述結(jié)論的依據(jù)是“中學(xué)生編程態(tài)度及能力的現(xiàn)狀調(diào)查”問卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果。本次問卷調(diào)查抽選新入學(xué)的初中一年級(jí)和高中一年級(jí)部分學(xué)生，問卷設(shè)計(jì)主要針對(duì)學(xué)生的計(jì)算機(jī)操作技能、對(duì)智能機(jī)器人的態(tài)度以及智能機(jī)器人學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)等，問卷還加入了考查算法的題目。調(diào)查問卷共發(fā)放121份，收回111份（其中，有效問卷97份），問卷統(tǒng)計(jì)顯示“計(jì)算機(jī)操作技能較熟練”的只占32.99%，表明大部分學(xué)生在計(jì)算機(jī)水平方面還停留在簡單的操作上，如進(jìn)行簡單的網(wǎng)上閱讀、娛樂、社交聊天的基礎(chǔ)操作，僅有8.25%的學(xué)生接觸過智能機(jī)器人編程如C++或Python等。在97份有效問卷中，僅有13人對(duì)智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)充滿興趣，占總?cè)藬?shù)的13.40%，因智能機(jī)器人專業(yè)性太強(qiáng)，大部分學(xué)生對(duì)它知之甚少。

從調(diào)查中可看出，對(duì)學(xué)生開展智能機(jī)器人教學(xué)情況形勢嚴(yán)峻，不容樂觀，這就意味著開展智能機(jī)器人教學(xué)將會(huì)是教師不得不面對(duì)的“硬”仗。

一、學(xué)生“學(xué)”的過程中遇到的困難和應(yīng)對(duì)策略

（一）找生源困難——力求爭取主動(dòng)

1.有超前意識(shí)，提前規(guī)劃

信息技術(shù)作為考查科目，重視的學(xué)生比較少，參與的學(xué)生則更少，可以將挑選學(xué)生工作前置，如挑選初中生就可以到小學(xué)去招收，進(jìn)而想辦法招到好生源。只要學(xué)校重視，經(jīng)過系統(tǒng)教學(xué)輔導(dǎo)后是比較容易出成績的。

2.明確對(duì)象，針對(duì)性強(qiáng)

如何在每個(gè)年級(jí)挑選目標(biāo)對(duì)象？一定是具備邏輯思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生比較適合智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，這些學(xué)生的主課成績也是名列前茅，綜合能力是年級(jí)里最強(qiáng)的。

3.點(diǎn)面結(jié)合，優(yōu)中選優(yōu)

成績好的一定是適合智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)嗎？答案是不一定。教師可以擴(kuò)大挑選的范圍，讓更多學(xué)生去嘗試，再去確定合理的選拔措施，如設(shè)計(jì)有區(qū)分度的任務(wù)，試卷內(nèi)容以機(jī)械構(gòu)造類、編程類等題目為主，這樣的任務(wù)對(duì)培養(yǎng)綜合素質(zhì)能力既是挑戰(zhàn)，更是激勵(lì)。

（二）定軍心困難——獲得多方支持

1.多方交流，爭取好結(jié)果

在學(xué)生剛剛接觸智能機(jī)器人時(shí)，家長擔(dān)心智能機(jī)器人涉及的知識(shí)太專業(yè)，學(xué)習(xí)智能機(jī)器人投入太多時(shí)間從而影響主課成績，如我們?cè)?jīng)組織學(xué)生參加每年的中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽，平時(shí)的45分鐘課堂時(shí)間肯定是不夠的，只好利用中午休息時(shí)間來調(diào)試機(jī)器人，還沒有上一個(gè)月，家長反映下午第一節(jié)課這些學(xué)生精神狀況不是很好，或者成績就有了波動(dòng)，馬上有家長提出要退出參賽隊(duì)伍。由此可見，通過有實(shí)效的溝通換來家長對(duì)智能機(jī)器人教學(xué)的理解和支持是非常必要的。

2.解決困難，體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)關(guān)愛

剛開始，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)智能機(jī)器人的意愿通常不會(huì)很強(qiáng)烈，教師須盡力幫助學(xué)生解決課堂內(nèi)外的實(shí)際困難，學(xué)生才會(huì)沒有后顧之憂參加智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)，如學(xué)生想在家使用電腦，教師就要跟家長、學(xué)生進(jìn)行溝通，保證規(guī)定時(shí)間段使用電腦。這個(gè)問題將使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的天賦得到很好的發(fā)揮。

（三）求發(fā)展困難——提升教學(xué)效果

1.創(chuàng)設(shè)良好學(xué)習(xí)環(huán)境，從興趣入手

教師可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)能給學(xué)生自我思考的時(shí)間、自我嘗試的空間、自我表現(xiàn)的學(xué)習(xí)場所。例如，通過搭建汽車來引導(dǎo)學(xué)生思考，哪些模塊可以設(shè)計(jì)成活動(dòng)的？如果通過馬達(dá)和齒輪，動(dòng)力怎樣實(shí)現(xiàn)傳遞是最合適的？這樣就可以把齒輪配比解釋清楚，其中所涉及的齒輪、傳動(dòng)軸、模塊之間的摩擦力等知識(shí)點(diǎn)可以在實(shí)踐中傳授給學(xué)生，這樣的話，教學(xué)效果就會(huì)大大提升。

2.保持平常心，以鼓勵(lì)為主

當(dāng)學(xué)生剛剛開始給智能機(jī)器人編寫程序時(shí)，他們會(huì)犯各種各樣的錯(cuò)誤，如語法錯(cuò)誤、拼寫錯(cuò)誤、使用程序模塊錯(cuò)誤等，教師應(yīng)耐心給學(xué)生介紹智能機(jī)器人設(shè)計(jì)過程中如何避免這種錯(cuò)誤，應(yīng)給以學(xué)生寬容和鼓勵(lì)，培養(yǎng)他們的自信心，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，相信未來他們也會(huì)給你帶來不一樣的驚喜。

3.構(gòu)建新的知識(shí)體系，改變學(xué)習(xí)的方法

智能機(jī)器人的知識(shí)點(diǎn)之間是相互聯(lián)系的，是一個(gè)不斷遞進(jìn)學(xué)習(xí)的整體，教師需根據(jù)學(xué)生情況，不斷調(diào)整知識(shí)點(diǎn)的難度，才能幫助學(xué)生找到各個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系的線索，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)體系，以便于學(xué)生根據(jù)相關(guān)知識(shí)體系進(jìn)行更深入地學(xué)習(xí)，如智能機(jī)器人既包含軟件編程又包含硬件，其中編程包含了兩方面，分別是：軟件編程和機(jī)器人編程。初學(xué)者可以學(xué)習(xí)從圖形化編程“編程貓”入門，再逐步過渡到如Python代碼編程的學(xué)習(xí)。在編程教學(xué)體系的大背景下，不結(jié)合學(xué)生能力情況去講解知識(shí)點(diǎn)，不注重知識(shí)間的前后聯(lián)系，會(huì)造成學(xué)生編程知識(shí)點(diǎn)的“人為”割裂。

二、教師“教”的能力要求和提升途徑

（一）教育要改變，教師要先成長

教育要改變，教師要先成長，這一點(diǎn)已經(jīng)逐漸成為教育界的共識(shí)。智能機(jī)器人教育要從理想落地于每日的實(shí)踐教學(xué)，教師就要在理念與素養(yǎng)上進(jìn)行靈活地自我更新與重塑。由此可見，要推進(jìn)智能機(jī)器人教學(xué)開展就必須首先打造一支富有學(xué)習(xí)力、充滿創(chuàng)新力、敢于向前奮進(jìn)、打破思維桎梏、擁有跨文化視野和能力的教師隊(duì)伍和管理隊(duì)伍。

（二）個(gè)人教學(xué)素質(zhì)要高

進(jìn)行智能機(jī)器人教學(xué)教師本身應(yīng)該具備較高的教學(xué)素質(zhì)，如表達(dá)能力、應(yīng)變能力、解題能力都應(yīng)該較強(qiáng)。在熟悉智能機(jī)器人教學(xué)的同時(shí)，也要熟練掌握智能機(jī)器人教學(xué)的知識(shí)體系以及解題方法。作為指導(dǎo)教師應(yīng)該知曉學(xué)生思維的特點(diǎn)，掌握學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，適時(shí)提供合適的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生了解智能機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)和工作原理，解決學(xué)習(xí)中的困難，同時(shí)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。

（三）教學(xué)要準(zhǔn)備充分

智能機(jī)器人的價(jià)格昂貴，更新速度快，教師可以先到智能機(jī)器人仿真平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過仿真平臺(tái)在計(jì)算機(jī)上模擬出真實(shí)環(huán)境下智能機(jī)器人的調(diào)試與控制。再購買少量的真實(shí)機(jī)器人器材在學(xué)習(xí)后期進(jìn)行實(shí)踐使用，在真實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)一步檢驗(yàn)所學(xué)的理論知識(shí)。在教學(xué)中，首先根據(jù)圖紙搭建機(jī)器人；其次利用編程軟件，根據(jù)地圖編寫程序；最后通過數(shù)據(jù)線下載到學(xué)生搭建的機(jī)器人中，學(xué)生就可以看到機(jī)器人按照程序沿著規(guī)定路線移動(dòng)，學(xué)生的興趣就被激發(fā)起來。

教師設(shè)計(jì)多層次、多角度學(xué)習(xí)任務(wù)幫助學(xué)生形成符合個(gè)人特點(diǎn)的思考和解決問題思維方式，引導(dǎo)學(xué)生以正確的態(tài)度面對(duì)調(diào)試中出現(xiàn)的“挫折”和“錯(cuò)誤”，鼓勵(lì)學(xué)生勇于嘗試、勇于改進(jìn)，從而在不停試錯(cuò)的過程中一步步提高學(xué)生的自主動(dòng)手能力。

（四）發(fā)揮教研組集體的力量

每個(gè)學(xué)校的信息技術(shù)教研組都是各種人才匯聚的地方，每位教師都有自己擅長的學(xué)科領(lǐng)域，在智能機(jī)器人教學(xué)中將內(nèi)容合理分塊，安排熟悉該領(lǐng)域的教師負(fù)責(zé)，分工協(xié)作，可以發(fā)揮集體的優(yōu)勢，提高智能機(jī)器人教學(xué)效率。

智能機(jī)器人教學(xué)是一項(xiàng)非常艱難的工作，在教學(xué)過程中學(xué)生可能會(huì)讓教師失望、沮喪，甚至迷失方向，這就需要教師在智能機(jī)器人教學(xué)中能秉承著“積跬步以至千里”的教學(xué)態(tài)度穩(wěn)步推進(jìn)，一步步堅(jiān)持走下去。智能機(jī)器人教學(xué)適用于跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)（STEM）跨學(xué)科的角度設(shè)計(jì)和分析方案，實(shí)現(xiàn)學(xué)生深層次學(xué)習(xí)和理解性學(xué)習(xí)，整合多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，讓人工智能的種子在學(xué)生的心中萌芽。