機器人社團教學模式初探

姚月梅

【摘? 要】 新時期，是科學技術高速發(fā)展的時代。機器人、算法元素、人工智能、編程等廣泛融入教育教學中，被現代教育學家譽為培養(yǎng)學生創(chuàng)造力和實踐力的有效途徑之一。為此，教育工作者需把握科技發(fā)展趨勢，深度使用機器人社團教學模式，引導學生掌握機器人知識與技能，運用聯機交互系統(tǒng)展開實踐與發(fā)明創(chuàng)造，以具體的社會需求為目標進行綜合性的設計與制作，在發(fā)展學生信息技能與編程能力的同時，推動其建立遠大的目標理想，形成一定的創(chuàng)新意識，探索更多機器人的組建方式，達成巧妙的統(tǒng)籌規(guī)劃以及微觀的調控等，致力于未來科技領域的創(chuàng)新，開拓奮斗，服務于國家與地方的產業(yè)轉型升級與人才培養(yǎng)。

【關鍵詞】 項目學習；機器人社團；創(chuàng)新思維；團隊協作；教學模式

新課標視域之下，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)越來越成為教師工作的重要導向。核心素養(yǎng)之中，涵蓋了信息意識、計算思維、創(chuàng)新思維、動手操作能力、社會責任意識等多個方面。在此過程之中，教師可充分運用機器人社團教學模式，引導學生在更加活泛、巧妙的氛圍中探究各種機器人硬件的組建方式，分析算法與編程知識，在探究性活動之中，實現知識與技能自然而然的組合，結合具體的目標展開自主設計創(chuàng)新實踐，致力于成果的打造來融入自己的創(chuàng)意，優(yōu)化各種算法與程序之間的銜接等，在調試中激發(fā)學生對科學技術領域的探索熱情。本研究以機器人社團教學模式為切入點，著重討論了打造高效能教學機制的策略，以供參考。

一、機器人社團教學模式的研究背景

新的時代背景下，人工智能、互聯網、大數據技術的發(fā)展迅猛?？梢灶A見的是，在未來社會中的各行各業(yè)，一定是趨向于智能化，強調創(chuàng)造的。明確的導向對信息技術學科的教學提出了更新的要求。多項國務院、教育部印發(fā)的政策文件，都明確指出了科技創(chuàng)新與教育之間的銜接性。如《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的文件中，就明確指出了現代人工智能技術的應用，全面倡議在中小學階段引入并深度推進人工智能課程，提升編程教育的力度與廣度。又如《教育信息化 2.0》之中，更是提出了“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動”，充分明確了在教育中應引進先進的平臺技術、智能教學助手、機器人等，明確指出了教育現代化發(fā)展的方向；再如《關于加強和改進中小學實驗教學的意見》明確提出：加強實驗教學與多學科融合教育，使得編程教育、人工智能、創(chuàng)客教育之間達成融合。可以說，現如今，國家十分重視科技創(chuàng)新和復合型技術人才的培養(yǎng)。因此，在學校教育中深度推進機器人社團教學模式則成了一個重要的方向。

二、機器人社團教學模式概述

就目前的研究而言，機器人教學的重點組成部分就是算法程序知識，很多的項目推進都是以社團為載體來進行的。巧妙的組織形式往往涉及四個方面，即實驗操作模擬型、趣味體驗交互型、科學計算探究型、發(fā)明與創(chuàng)造型等。具體來論述，其一，實驗操作模擬型。其屬于社團教學的常態(tài)，最為明顯的特點就是，將與機器人相關的知識與技能，當作是教學的主體部分，將機器人本身當作是客觀的學習與分析對象，目的在于掌握機器人的知識與技能，以本體知識的建構為導向。其二，趣味體驗交互型。往往是指開發(fā)多種有趣、巧妙的機器人，充分運用聯機交互系統(tǒng)，設計任務的一種教學模式。其中的形態(tài)之核心是編寫程序，將機器人設置為有效的控制端，加強機器人與計算機程序間的交互力度。其三，科學探究型模式。這種方式往往將“問題的解決”作為有效的導向，使得機器人的開發(fā)和運用，成為探究過程中的一種工具，有價值的活動過程往往可以為學生的實踐運用提供數據與信息，達成技術的支持。其四，發(fā)明與創(chuàng)造型。最為核心的特點就是“以具體的社會需求和目標”采用項目化學習模式，展開創(chuàng)造類型的教學。在此過程中，更加強調學生的創(chuàng)新思維，以及綜合性的設計與制作能力，輔助學生巧妙組合程序與算法，合作創(chuàng)造最優(yōu)的成果。

三、全面深化機器人社團教學模式的策略

（一）科學推進：設定社團人員選定機制

濃厚的興趣往往是學生展開機器人探究學習，以及開發(fā)設計的活力源泉。換言之，只有在興趣的支持下，學生才能夠達成一種更加理想的狀態(tài)，進而發(fā)揮出潛能，獲取到最優(yōu)的學習以及創(chuàng)造成果。所以，在實踐之中，社團人員的培養(yǎng)首先應遵循學生的個人意愿，使他們在建立興趣愛好的基礎上，參與到實踐性的嘗試運用過程中。因此，教師需要運用日常的各類活動，展開機器人知識的有效滲透，呈現各種高科技成果等，來吸引學生的注意力，促使他們建立對機器人的向往，聯系生活需要，建立工作的目標理想和發(fā)展愿景等，進而保持堅定的意志和明晰的發(fā)展方向，真正意義上的參與到社團及教學活動之中，有效規(guī)避遇到困難中途退出的狀況。實踐之中，教師也要考慮到社團人員的分組與合作，充分遵循科學性、互補性原則來劃分不同的團隊?？紤]到機器人領域所具備的廣泛性特點，設計有效的項目，開發(fā)具備不同能力的學生，使他們之間達成優(yōu)勢互補，在相互的引領與帶動之下，各自發(fā)揮優(yōu)勢或者是付出力量，形成一種合力來展開研究學習以及機器人的開發(fā)等等。

（二）組織實施：規(guī)劃社團教學的細化方案

階段性的調研充分顯示：很多學生在面對機器人學習的起始階段，往往是懷著濃厚熱情。但是，從某種意義上來說，機器人是一個新興的領域，往往沒有扎實的理論基礎，在參與社團學習過程中經常會出現無法找到切入點的情況，更是會遇到一系列的困難。因此，實踐之中，廣大教師需要聯系學生的客觀特點以及動態(tài)性的情況，展開有效的統(tǒng)籌規(guī)劃，設定出細化的教學方案，聯系實施的過程進行進行的調整，充分保證耐心，做好嚴謹細致的工作，完善教學過程或培訓方案：

其一，引導學生展開硬件的構建，把握機器人所存在的各個主體部分，滲透認真嚴謹的思想，啟發(fā)學生明確任何程序的錯誤都可能會造成機器人故障，有效培養(yǎng)學生的問題意識。其二，學生通過合作展開任務的完成以及場地的搭建，培養(yǎng)學生明確團隊的意義，歸納“機器人的構建以及設定的程序，往往是由眾多人才、專家，歷經無數的辛苦和研究時間而完成的”。其三，啟發(fā)學生明確無論是怎樣先進的機器人，都源于人類的設計以及操控，明確機器人的應用性，并且建立遠大的目標理想，初步形成一定的創(chuàng)新意識，不僅僅局限于研究和使用的角度。

（三）實踐參與：發(fā)展學生的信息技能

實踐性的經歷往往是學生內化知識與技能的重要途徑，也是學生發(fā)展思想意識的有效輔助。因此，在機器人社團教學的過程之中，廣大教師必須明確實踐參與的重要價值，不將教學活動停留在模式化、表層之中，而是需要設計更具有深度的項目，引導學生帶入情境中，展開參與，不斷明確更多機器人的組建方式，并且展開初步的嘗試、練習等，全面強化學生的編程技能。

唯物主義辯證思想中提到“實踐是檢驗真理的唯一標準”，這一理論與教育體系是十分契合的。如“實踐出真知”就充分論述了學生自主參與實踐操作之間所存在的銜接性關系。換言之，只有更具綜合性的項目操作，學生才會獲取到更加扎實的機器人硬件知識，而在搭建完成之后，學生也需要自行選擇運用相應的編程平臺，聯系模擬仿真的操作，他們才可以掌握更多編程的方法，積累經驗。比如把握機器人的活動范圍參數，有效計算出影響整體參數的原因，這個過程也可以培養(yǎng)學生的計算思維，更是能夠使學生在整體調試的過程之中積累更多的方法。在一系列的實踐布置工作之后，學生才會獲得理性的成長，聯系自己的動手成果，體會成功的喜悅。階段性的積累與沉淀之后，學生則會獲得由量變到質變的轉化，在更多硬件搭建與程序組合的過程之中，形成積累，強化學生的信息技能。

（四）人才培育：關注創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

新時代背景之下，無論是國家、社會還是企業(yè)的人才引進方向都趨于創(chuàng)新型。這一方向，在教育教學過程之中也應全面體現。立足機器人的社團教學，更應呈現出培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的導向，引導學生在靈活多變的環(huán)境之中，提出自己的思路與想法，融入自己的創(chuàng)意等，進行有效的鍛煉，聯合目標導向，建立一定的創(chuàng)新思維。

某種意義上而言，機器人完成任務的硬件搭建方案靈活多變，同一個任務不同的學生能搭建出很多套方案，同一個學生通過優(yōu)化組合也可以搭建出不同的方案。這個過程是培養(yǎng)學生多思考、勤反思、善溝通，虛心學習借鑒的過程，大家把各自的方案想法拿出來交流，開闊了眼界，增長了知識。軟件編程更是一個磨煉學生意志、培養(yǎng)學生形成嚴謹學習態(tài)度、縝密邏輯思維能力的過程。優(yōu)化程序的過程更能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造創(chuàng)新精神。實踐過程之中，廣大教師應積極聯合課程目標，對接一些學生的興趣來設定相應的創(chuàng)造任務。提出具體的目標情境引導學生深入代入其中，展開所學知識的建議運用，實現技能的巧妙組合，貫徹各種算法以及編程的應用等，致力于成果的構建，達成巧妙的統(tǒng)籌規(guī)劃以及微觀的調控等。

（五）凸顯創(chuàng)造：強調學生合作意識

合作、共享、交互，都是現代化教育理念之中的核心部分，學生之間的信息共享，不僅可以幫助他們跨越重難點，更是可以融合主體力量來搭建機器人成果。因此，在機器人社團教學的過程中，廣大教師應明確學生合作的重要性，聯系整體的設計、搭建、測試和排練（完成）等工作，來啟發(fā)學生展開團隊合作。在遇到問題與困境時，教師應引導學生共同付出努力解決，與隊員之間主動溝通，積極借鑒好的方法與經驗等，達成一種相互引領與帶動、相互付出的效果，培養(yǎng)學生與伙伴共同邁入科技創(chuàng)新與發(fā)展的道路之上，成為學習共同體，致力于未來科技領域的創(chuàng)新，開拓奮斗。

可以說，機器人比賽是一項創(chuàng)新性科技教育和競技活動，需要參賽者從申請參加比賽的階段開始，進行設計、制造、編程、測試和排練等多個階段的前期準備工作，并最終參與現場比賽。它的主要目的是通過設計、建造和編程控制機器人，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維和團隊合作精神。目前高中生參加的主要是中國青少年機器人競賽，競賽是以弘揚科學技術、凸顯創(chuàng)造與創(chuàng)新、強化團隊貢獻、培養(yǎng)科學素養(yǎng)為宗旨。在中國青少年機器人競賽中，學生是以團隊的方式參與比賽，比賽中是通過兩人合作完成任務得分的方式來評判勝負，這就要求學生在平時的訓練中就要分工合作，遇到問題去共同發(fā)現解決問題的方法，有的任務是一人就可以完成，有的任務必須兩人配合才可以完成，比賽的時間只有短短兩三分鐘，賽前準備的階段兩人既要分工又要合作。遇到問題能共同發(fā)現，協商解決。比賽過程中出現問題，能靈活應變，隨時發(fā)現問題，解決問題。比賽結束，可以通過得分的情況找到較強的隊主動溝通，吸取好的經驗，提升自己。這種模式鍛煉了學生良好的心理素質，更激勵著學生在科技創(chuàng)新的道路上勇往直前，勇攀高峰，緊密協作，為成為未來機器人科技領域的開拓者而努力奮斗。

四、結語

綜上所述，機器人社團教學是模式，近幾年來伴隨科技的發(fā)展而契合時代需要的教學方式，是培育創(chuàng)新人才的重要舉措。深化機器人教學，可以為我國教育事業(yè)打開新的局面。

新時代背景下的教師，應積極明確未來的社會中的各行各業(yè)的發(fā)展方向，深度推進人工智能課程，加大機器人編程教育的力度，打造社團教學的常態(tài)化，展開創(chuàng)造類、實踐型的教學，輔助學生巧妙組合程序與算法，各自發(fā)揮優(yōu)勢或者是付出力量，合作創(chuàng)造最優(yōu)的成果，在更多硬件搭建與程序組合的過程之中，聯合目標導向，建立一定的創(chuàng)新思維，凸顯創(chuàng)造，進入科技創(chuàng)新與發(fā)展的領域中，達成人才培養(yǎng)的目標。

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