機(jī)器人創(chuàng)新教育的探究

作為機(jī)器人教育的主角——智能機(jī)器人，涉及到信息技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域，它融合了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟件、硬件、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)。智能機(jī)器人作為中小學(xué)信息技術(shù)教育領(lǐng)域新載體的出現(xiàn)，不僅為新課程的實(shí)施創(chuàng)建了寬敞的空間，而且為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高課堂實(shí)效性，全面實(shí)施素質(zhì)教育提供了一片新的沃土，使信息技術(shù)教育更全面的體現(xiàn)了信息技術(shù)的內(nèi)涵。引進(jìn)智能機(jī)器人的教學(xué)必將給信息技術(shù)課程增添新的活力，智能機(jī)器人會(huì)成為培養(yǎng)中小學(xué)生綜合能力、信息素養(yǎng)的優(yōu)秀平臺(tái)。

一、機(jī)器人創(chuàng)新教育的研究現(xiàn)狀

我國的機(jī)器人教育可以說是起步較晚，全國青少年的第一次賽事是在1998年。教育部在2003年中小學(xué)電腦制作活動(dòng)特意添加了機(jī)器人滅火比賽項(xiàng)目和機(jī)器人足球比賽項(xiàng)目。雖然起步晚，起點(diǎn)不高，卻在很短的時(shí)間里機(jī)器人活動(dòng)風(fēng)靡全國，各省市的近百萬人參與了機(jī)器人活動(dòng)。從各地情況來看，較多的學(xué)校是以課外活動(dòng)和各種興趣班、培訓(xùn)班的模式開展機(jī)器人教學(xué)的。一般是由學(xué)校購買幾套器材，科技老師帶領(lǐng)幾個(gè)學(xué)生熟悉一段時(shí)間后，去參加一些機(jī)器人競賽。這種為了比賽而短期集訓(xùn)學(xué)習(xí)機(jī)器人的學(xué)生往往無法深入學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生都是懵懵懂懂、一知半解，能力無法從根本上得到鍛煉和提高。

為了充分地培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、綜合能力和協(xié)作能力，新營中學(xué)從2006年開始派專人去上海參加機(jī)器人創(chuàng)新教育的培訓(xùn)。但因經(jīng)費(fèi)的問題，學(xué)校一直沒有購買機(jī)器人設(shè)備，直到今年暑假才大量購買了共60套機(jī)器人設(shè)備，供我們進(jìn)行機(jī)器人的創(chuàng)新教學(xué)。

二、機(jī)器人創(chuàng)新教育的研究方法

1.組織參加科技創(chuàng)新活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

現(xiàn)在每年的機(jī)器人活動(dòng)有很多，比如有省科協(xié)組織的“山東省機(jī)器人大賽”、有中央電教館組織的青少年科技創(chuàng)新大賽等。每次通知下來，我都會(huì)組織同學(xué)們認(rèn)真研讀比賽規(guī)則，由小組隊(duì)員自己制定機(jī)器人，并對(duì)機(jī)器人作品的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。這樣隊(duì)員們完全投入到這些活動(dòng)中，有效提高了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，充分打開了想象之門，展現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)造才華。在今年的山東省機(jī)器人大賽青島賽區(qū)，我校參加了機(jī)器人接力指定項(xiàng)目，并取得了較好的成績，并引起了媒體的關(guān)注，日照日?qǐng)?bào)刊發(fā)了相關(guān)的圖片新聞。

當(dāng)然，機(jī)器人活動(dòng)不能簡單地看成是組織一次學(xué)生活動(dòng)或參加一次競賽，而應(yīng)該利用科學(xué)探究的方法去研究在機(jī)器人教育中學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)如何培養(yǎng)問題，以機(jī)器人教育為載體來提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。并把在機(jī)器人教育中科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)內(nèi)容和方法推廣到科技小發(fā)明等其他科技活動(dòng)中。每周二、周四下午第四節(jié)課我們就組織同學(xué)們看科技講座，講座介紹了發(fā)明創(chuàng)造的一般過程、發(fā)明常用的幾種技法，青少年科技創(chuàng)新大賽的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以及在科技創(chuàng)新活動(dòng)需要注意的問題，其中包括如何選題、設(shè)計(jì)制作自己的創(chuàng)新作品等。這種名師講座對(duì)于推動(dòng)青少年科技活動(dòng)的蓬勃開展，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，提高青少年的科技素質(zhì)，鼓勵(lì)優(yōu)秀人才的涌現(xiàn)，起到了積極的推動(dòng)作用。

2.交流合作，以老帶新

創(chuàng)新不是點(diǎn)，而是面，即關(guān)注全體學(xué)生。個(gè)人的創(chuàng)新離不開團(tuán)隊(duì)的合作、不同人的合作之下，可能創(chuàng)新出極為重要的科學(xué)成果。發(fā)揮少數(shù)人的聰明才智并非創(chuàng)新的制勝法寶，創(chuàng)新需要更多地發(fā)揮團(tuán)隊(duì)間的協(xié)作效應(yīng)，整體的創(chuàng)新才可能持續(xù)。

隨著機(jī)器人活動(dòng)開展的深入，成員越來越多，學(xué)習(xí)的時(shí)間又集中在一塊，加上不同興趣小組研究的課題不一樣，小組碰到解決不了的問題，教師無法及時(shí)解決，效率不高，老師也疲于奔命，針對(duì)這種情況，我們改變方式，采取以老帶新，交流合作，共同進(jìn)步的方式，新的興趣小組有問題先跟老隊(duì)員小組討教，一般問題都可以得到妥善解決，老隊(duì)員也在幫助新隊(duì)員的過程中得到了鍛煉。對(duì)于確實(shí)解決不了的問題，再跟教師一起研究。采取這種方式后，教師的指導(dǎo)更加深入，更加有效。

3.加強(qiáng)學(xué)科整合，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)

課堂教學(xué)都是圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行的，機(jī)器人教學(xué)也要體現(xiàn)三維目標(biāo)的要求。知識(shí)與技能方面，要讓學(xué)生了解和掌握機(jī)器人軟硬件知識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)合適的程序，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和動(dòng)手操作能力。

機(jī)器人教育融合了造型技術(shù)、機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟件、硬件和人工智能等眾多先進(jìn)技術(shù)。在教學(xué)實(shí)踐中，機(jī)器人教學(xué)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，簡單進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)，不但不利于學(xué)生知識(shí)橫向銜接，形成知識(shí)重復(fù)、交叉的現(xiàn)象，而且增加學(xué)生負(fù)擔(dān)。因此，結(jié)合新課程要求，實(shí)施了機(jī)器人教學(xué)與綜合實(shí)踐課程的整合，與研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，按照任務(wù)驅(qū)動(dòng)、課題研究、實(shí)踐探究、創(chuàng)意設(shè)計(jì)等形式開展研究性作業(yè)、探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，使智能機(jī)器人走進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活，為學(xué)生搭建了創(chuàng)造和發(fā)展的平臺(tái)。

三、機(jī)器人創(chuàng)新教育的的困惑與對(duì)策

1.沒有合適的配套教材

目前機(jī)器人教學(xué)的教材質(zhì)量不高，大多屬于“產(chǎn)品說明書”或“用戶指南”式的，缺少課程與教學(xué)專家的參與和指導(dǎo)，很難適應(yīng)教學(xué)的需要。我校根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，自己編寫教材，注意教材的通用性、啟發(fā)性，同時(shí)還要考慮到可操作性。每節(jié)采用可實(shí)現(xiàn)的小任務(wù)，將機(jī)器人的知識(shí)分解到任務(wù)中去，讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握相關(guān)的知識(shí)。

2.經(jīng)費(fèi)開支很大

要在學(xué)校開設(shè)智能機(jī)器人活動(dòng)，需要購買機(jī)器人器材和活動(dòng)場地等，這都需要數(shù)目不小的經(jīng)費(fèi)，并且每年全國比賽的場地都會(huì)有所變化，也就是說，不是一次性的投入，而是需要不斷地投入，這對(duì)于一所學(xué)校來說也是一個(gè)不小的開支。這也是制約這項(xiàng)活動(dòng)開展的最主要的原因。對(duì)此，我們主要從兩方面解決。一方面，是盡量利用現(xiàn)有的機(jī)器人器材制作創(chuàng)新作品，在創(chuàng)新賽上多出成績，與學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)溝通也就比較容易，學(xué)校看到了效益，也愿意加大投入。另一方面，是鼓勵(lì)家境條件好的同學(xué)，提供活動(dòng)場地。

3.小組活動(dòng)隊(duì)伍不穩(wěn)定

由于機(jī)器人還沒納入正常的課堂教學(xué)，機(jī)器人興趣小組的活動(dòng)時(shí)間也就沒有保障，經(jīng)常跟其他的課程活動(dòng)產(chǎn)生沖突時(shí)，機(jī)器人興趣小組的活動(dòng)就只能暫停。同時(shí)，還有部分同學(xué)參加機(jī)器人興趣小組的目的就是為了參加比賽，當(dāng)比賽獲得較好名次后就不再參加機(jī)器人興趣小組活動(dòng)，把精力放在文化課的學(xué)習(xí)上了。興趣小組的活動(dòng)很難進(jìn)一步深入展開。為了解決活動(dòng)時(shí)間少的問題，我校專門安排機(jī)器人活動(dòng)放在周末休息時(shí)間，使興趣活動(dòng)得以順利開展。對(duì)于部分學(xué)習(xí)較忙，在機(jī)器人方面有特長的學(xué)生，又有了好的選題的同學(xué)，給予更多的自由。

機(jī)器人活動(dòng)知識(shí)覆蓋面廣、能力鍛煉多樣、情感體驗(yàn)豐富，受到越來越多的師生歡迎，正向廣大師生的普及。機(jī)器人創(chuàng)新教育必將為我國的素質(zhì)教育做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。