淺談如何通過機器人教育培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)

陸敏菊

摘 要：機器人教育是創(chuàng)新教育的平臺，筆者從機器人教育的器材選擇、教學模式、教學方法、教學評價四個方面詳細論述了如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

關鍵詞：機器人教育；創(chuàng)新教育；創(chuàng)新素養(yǎng)

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）11-015-2

一、機器人教育是創(chuàng)新教育的平臺

1.機器人教育概述。

機器人教育是指以機器人為主要教學內(nèi)容或教學工具而開展的教與學活動，這些活動是在具體實踐的過程中逐步完成的。機器人教育涉及到計算機、數(shù)學、物理、電子、機械、通信、傳感技術、自動化技術和軟件編程等多個技術領域，學生在掌握基本技術知識、程序構造的基礎上，緊密聯(lián)系生活實際，通過計算機和網(wǎng)絡平臺進行創(chuàng)新設計，探索機器人的組織構造和實踐應用，從而培養(yǎng)自身的創(chuàng)新素養(yǎng)、知識與技能、思維與方法等。

2.機器人教育現(xiàn)狀。

在國外，機器人教育一直是個熱點。日本、德國、美國等發(fā)達國家，早已將機器人教育列入中小學科學技術課程的學習內(nèi)容，廣泛開展的機器人課程和競賽活動被眾多學生稱之為“快樂的學習方式”。幾年前，韓國、新加坡、臺灣、香港等國家和地區(qū)也充分認識到機器人教育的重要性，加大了投入和研究，現(xiàn)在已經(jīng)在機器人教育方面取得了長足的發(fā)展與進步。

我國的機器人教育起步較晚，雖然近年來機器人教育也得到相當多的關注，經(jīng)常有學生走出國門，參加國際機器人大賽，并取得了較好的成績，但機器人教育的范圍還很窄。經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)開展的機器人教育廣一些，經(jīng)濟落后地區(qū)則開展的很少；即便是經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，也大都是以興趣小組的形式開展，參與的人很少，而非普遍地開設課程學習。

3.機器人教育是創(chuàng)新教育的有效載體。

要實現(xiàn)創(chuàng)新教育的目標，必須轉變陳舊思想，改革傳統(tǒng)的教育模式和方法。而機器人的出現(xiàn)為創(chuàng)新教育提供了一個嶄新的平臺，幾乎沒有一種技術平臺比它更適合創(chuàng)新教育。機器人教育不單是學習機械工程學、信息科學等知識，更是一個著重參與體驗的活動，是一個認知、分析、創(chuàng)造、合作和體驗的過程。

（1）培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。

機器人制作是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神的一個非常有效的方法。機器人涉及的知識面極為廣泛，通過學習和制作，學生能夠擴大知識面，了解國內(nèi)外科技發(fā)展前沿，還會接觸到很多新鮮的事物，使他們對科學技術產(chǎn)生興趣，極大地激發(fā)他們學習創(chuàng)新的興趣。在整個學習過程中，學生是直接參與者，老師只是提供基本知識和信息的推動者。從設計課題的方案制定到方案實施，整個過程由學生獨立完成，這能激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，使他們的學習從被動轉化為主動，從而能很好地培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。

（2）增強學生創(chuàng)新意識。

創(chuàng)新意識是創(chuàng)造的前提和關鍵，有了意識才能抓住機會，啟動創(chuàng)新思維，獲得創(chuàng)新成果。機器人的學習環(huán)境不受傳統(tǒng)教學模式的限制，強調自主式和開放式，充分尊重學生的主體地位，盡量滿足學生的表現(xiàn)欲望，這對于營造一種創(chuàng)新氛圍極其重要。學生在輕松的氛圍下，才有可能從一些平常的事情中產(chǎn)生創(chuàng)造的靈感，才能別出心裁，才能創(chuàng)新。而且，在機器人活動中，完成同一個任務，可以有不同的設計方案，可以使用不同的材料，可以搭建不同的小車，可以設計不同的程序，這也有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

（3）提高學生創(chuàng)新能力。

機器人教育，相對于其它學科，它沒有統(tǒng)一的教材，沒有統(tǒng)一的教學模式，就像一張白紙，可以供學生任意書寫，極大地發(fā)揮了學生的想象。學生可以用各種方式組裝機器人，可以組裝成任意形狀，可以通過不同算法編寫程序，機器人教育將學生的學習由“吸收——儲存——再現(xiàn)”轉化為“探索——研究——創(chuàng)造”，讓學生在思考中去感受、去領悟、去探尋，極大地提高了學生的創(chuàng)新能力。

二、如何發(fā)揮機器人平臺的創(chuàng)造價值

1.選擇適合創(chuàng)新的器材。

市面上可供選擇的機器人器材品種很多，有樂高、廣茂達、鐘鳴、紫光、納英特等等。但對于機器人課堂教學來說，筆者認為樂高器材是不二選擇。因為國內(nèi)的很多機器人器材，完全是針對比賽而設計的，外觀、功能、程序等方面大同小異，運用于教學，往往缺乏創(chuàng)意、缺乏對學生的吸引力。而風靡全球的樂高積木以其千變?nèi)f化而著稱，樂高積木表面上看來平淡無奇，但只要稍花心思便可以創(chuàng)作出與眾不同的東西，樂高積木曾經(jīng)的宣傳口號就是“樂高多創(chuàng)意”。樂高機器人器材，在樂高積木的基礎上添加了可編程控制器、馬達及各種傳感器等，又能與所有的樂高積木很好的搭配使用，深得各個年齡層的機器人愛好者的歡迎。在機器人課堂教學中，采用千變?nèi)f化的樂高機器人器材，能最大程度地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)。

2.形式多樣的教學模式。

（1）機器人課堂教學。

在機器人教學過程中，由于器材及場地的局限，通常需要學生統(tǒng)籌安排、就地取材、精心設計，這極大地挖掘了學生的想象力與創(chuàng)造力。當基礎知識學完后，學生為達到某個目的，如：設計一個更好的程序、做一個與眾不同的機器人、在課堂比賽中戰(zhàn)勝別人取得好成績等，這就需要學生做出不斷地嘗試，大膽地投入新元素，這就產(chǎn)生了創(chuàng)新意識。如果能夠付諸行動并實現(xiàn)，這就體現(xiàn)了創(chuàng)新能力。如果在教學中能恰當調動學生的積極性并充分發(fā)揮想象力，其制作的成品可能是很多老師們所不及的，這也是我們教育所期望的。

（2）機器人比賽。

機器人比賽是一項很好的科技創(chuàng)新活動，內(nèi)容包括滅火、足球、FLL等多個項目，每年又有新的比賽項目產(chǎn)生，深深吸引著機器人愛好者的眼球。比賽不僅主題有趣，更重要的是設計方案的開放性，參賽者可以用不同的方法達到同一個目標，這就能很好地培養(yǎng)參賽者的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。機器人比賽融科普性、趣味性、觀賞性和競爭性為一體，通過完成比賽項目，使參賽者初步學會從科學技術的角度提出日常生活中的實際問題，激發(fā)其學習興趣，引導他們積極探索未知領域。

（3）豐富多彩的機器人活動。

開展多種多樣的機器人活動，不僅可以豐富學生的文化生活，而且可以普及機器人知識，增強了他們的創(chuàng)新素養(yǎng)。例如，定期舉辦機器人展覽、機器人表演，并充分利用校園電視臺、校園網(wǎng)、宣傳欄、主題班會加強機器人宣傳，不僅可以普及機器人知識，還可以激發(fā)學生們的學習興趣。

3.靈活多樣的教學方法。

（1）探究性學習。

機器人學習其實就是探究性學習，每一節(jié)課學生們都會根據(jù)課堂任務自己進行創(chuàng)新性探究，以確保能完成任務。在機器人課上，可以通過設計具有挑戰(zhàn)性的主題來引導學生進行探究、思考，讓他們在組裝、調試機器人的過程中獲取知識，發(fā)現(xiàn)不同的解決方案，使他們的自主學習能力、動手能力和創(chuàng)新能力得到很好的發(fā)揮。和單純的知識教授相比，在探究的過程中學到的知識，留下的印象更深。所以老師也應想方設法地為學生提供感興趣的主題，激發(fā)他們探究的熱情。老師更應該鼓勵與眾不同的方法、思路，對學生有創(chuàng)意的想法或做法全力支持。

（2）任務驅動。

在機器人教學中，采用任務驅動的方法，可以很好地激勵學生積極思考，開拓創(chuàng)新。每節(jié)課開始，教師就應該告訴他們這節(jié)課要完成的任務。有了明確的任務，學生就會想方設法為完成任務而努力；有了任務，學生在潛意識里就會調動自己所有的能量，為完成任務而努力，這樣就容易成功，容易產(chǎn)生創(chuàng)新的火花。

（3）小組合作。

機器人教學過程中，由于時間的限制，一個人往往不能好好地完成任務，所以采用小組合作的方式，不僅有利于任務的完成，也有利于創(chuàng)新的產(chǎn)生。學生以小組為單位進行創(chuàng)新設計、搭建機器人、編寫程序、實驗調試、研究反思等，每個小組內(nèi)部又根據(jù)具體任務進行責任分工。這種教學方法任務明確，靈活自主，操作性強。在小組合作的過程中，他們已經(jīng)有效地構建了知識系統(tǒng)，并創(chuàng)造性地應用于實踐活動，而且通過相互的探討與合作，往往更容易碰撞出創(chuàng)新的火花。

4.正確的教學評價。

正確的評價和激勵無疑是對學生創(chuàng)新活動的最大支持。在機器人教學過程中，教師應該經(jīng)常從實際出發(fā)，捕捉學生活動過程中的閃光點，多表揚，少批評，多肯定，少否定，使每個學生在既輕松愉快又緊張熱烈的狀態(tài)下，學習和制作機器人。在每次活動結束后，應以表揚鼓勵為主，及時進行正確評價，使每個學生都能自始至終地保持強烈的動手欲望，養(yǎng)成積極創(chuàng)新、大膽動手的好習慣。教師要珍視學生的創(chuàng)造性，鼓勵學生勇于探索，暢所欲言，直抒己見，標新立異，并對學生的創(chuàng)新點多加肯定，使他們償?shù)絼?chuàng)新的甜頭，更加積極地去創(chuàng)新。

我校從2002年開始對機器人教育進行研究和探索，2004年起將機器人教學正式作為校本課程納入常規(guī)教學。開展機器人教育至今，我校在各級各類機器人大賽中屢獲大獎：獲省一等獎46次，獲全國機器人競賽一等獎26次，并在國際大賽中獲獎軍、季軍的好成績，實現(xiàn)了省內(nèi)領先、國內(nèi)一流、走出國門的目標。取得如此輝煌的成績，究其原因就是通過機器人教育這一平臺，學生的創(chuàng)新素養(yǎng)和綜合實踐能力有了很大程度的提高。

未來社會是創(chuàng)新的社會。在學生成長的過程中，我們教育者不僅要傳授他們知識，更要培養(yǎng)他們的創(chuàng)新素養(yǎng)，使他們成為適應未來社會發(fā)展的創(chuàng)新人才。機器人教育這一平臺，為我們提供了豐富的創(chuàng)新空間，它已不再停留在實驗室，而是融入到了學生的學習和生活中，使他們通過動手和實踐獲得實際經(jīng)驗，對培養(yǎng)他們的綜合運用能力、創(chuàng)新能力和團隊精神等方面都具有重要意義，對我國的教育改革和機器人技術發(fā)展具有深遠的影響，真正是滿園繁花中的一枝獨秀！

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