借助智能機器人教育培養學生基本能力

周琦

中小學信息技術教育發展到今天，其內容也隨著信息技術的發展而變化，多年來計算機作為教育載體成為中小學信息技術教育的惟一工具，這種狀況決定了中小學校信息技術教育的教學內容，也引發了對中小學信息技術教育內容發展的爭論。而智能電腦機器人作為中小學校信息技術教育領域新載體的出現，不僅充實了信息技術教學的內容，也使我們對中小學校信息技術教育有了一個新的認識，使中小學的信息技術教育更全面的體現了信息技術內涵。隨著社會智能技術的發展，智能電腦機器人教育走進我們的課堂已經成為必然趨勢，智能電腦機器人技術融合了機械造型、電子傳感器、計算機軟硬件和人工智能等眾多先進技術，而這些充分體現了當代信息技術多個領域的重要內容，更是智能技術的結晶。智能電腦機器人作為學生能力、素質培養的智能平臺之一，必將承載起信息技術教學新載體的任務，給信息技術基礎教育帶來新的活力。 因此，根據我校智能機器人教學開展的實際情況，并結合我們學校主課題及綜合組的校級子課題，我確定了個人的研究課題“在動手操作活動中培養學生多種能力的研究”。本文就學生多種能力的培養談談自己在《搭建紅綠燈》一課教學中的幾點體會。

一、培養學生的綜合應變能力

一個完整、能夠完成任務的機器人，往往要用光、聲、電、機械等各種器件，機器人因涉及多門類、多學科的知識和原理，通過教學可以拓展學生各學科的專業知識，又可將各學科的知識橫向聯系起來，對各學科所學知識起到鞏固作用。首先，機器人教學實踐活動中，學生按照圖形要求或設想將幾十種、甚至上百種各種零配件搭建成一個完整的能執行任務的機器人，每一個搭建步驟都必須自己或小組協同完成，這大大提高了學生應用各種工具的技巧和靈活的動手能力、空間想像能力。其次，在搭建前要構思巧妙完成的方式、方法和途徑，對可行性要進行分析，得出最佳方案。在這一過程中，學生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力都得到了培養。例如，我上課伊始就出示了事先搭好地紅綠燈，讓它進行閃爍，從而激發學生興趣。至于怎樣搭建紅綠燈的方法并沒有教授，而是讓學生分組，通過小組協作、自主嘗試的方式完成搭建任務。

二、培養學生處理信息的能力

智能機器人工作過程完全是靠各部件，如觸發器，灰度檢測卡、紅外發射與接收器等來接收信息，然后對信息進行分析并作出反映。信息收集已經成為這個活動發展過程中非常重要的一環。對于機器人能夠收集——處理——反饋信息的過程，學生充滿了好奇和無限的激情，他們渴望能把設想變成現實。因而，機器人教學能很好的培養學生的信息意識和收集、分析、處理信息的能力。在本課一開始，我讓學生交流收集到的有關紅綠燈的信息，不僅為學生自主搭建紅綠燈埋下伏筆，而且培養了學生良好的信息意識和收集、交流信息的能力。

編寫程序是以智能電腦機器人為平臺的學習內容之一，在編程序的過程中學生要了解智能電腦機器人的結構功能、工作原理，并根據機器人要完成的某項任務來編寫程序。學生要充分了解機器人的各種傳感器，通過程序來控制傳感器，使機器人感知外界的環境，并對接受的信息做出感應。學習為機器人編寫程序的過程可以用擬人的方法循序漸進的進行。例如：可以將機器人的硬件看作一個剛剛出生的孩子，而學習為機器人編程序的過程是學生賦予機器人行走、避障、避碰、說話、聽話、觀察等人類行為功能的過程。學生在學習的過程中始終感受著失敗的遺憾和成功的喜悅，對遺憾和喜悅的感受必然形成學習的動力和興趣。

三、培養學生的創新能力

機器人技術具有科技含量高，綜合性強、創新性強的特點。在教學過程中，一方面，教師要調動學生的主觀能動性，鼓勵學生勇于探索，使用與眾不同的方法、思路進行搭建，按照自己的策略編寫程序。另一方面，學生會根據自己的實踐和認知，認真思考，提出各種設想，創造性地搭建各種機器人。學生為實現自己的夢想，會充分挖掘自己的能力，將自己的設想付諸實踐，想盡各種辦法檢驗自己的創意和設計。因此，機器人教學可以培養學生創新能力。例如，在學生實踐中，學生為了完成紅綠燈發光的任務，通過不斷地研究和調試程序，有的小組而創新性實現的幾種不同的紅綠燈的閃爍方式，問他們為什么要這樣做，他們的回答是“我們認為這樣的紅綠燈的閃爍方式比較有效，更利于指揮馬路交通”。不得不佩服其實學生的創新能力是無限，就看我們的老師給學生怎樣一個發揮、想像的空間，他們一定會給我們一個大大的驚喜。

四、培養學生的合作能力

青少年學生由于受到自身學識和能力的局限，往往要采用小組形式教學。小組共同分析、探討策略的可行性，共同設計、改裝機器人；協同完成機器人部件的搭建；一起設計、調試程序，一起觀察、探討、糾正機器人運行過程中出現的各種問題。小組成員既要分工又要合作、既合作又競爭往往會形成了一個很好的團隊，他們的團隊精神就得到了培養。在機器人課堂，你看不到以往傳統的教學模式，課堂里的主角不再是老師，老師在這里只起輔導、幫助的作用。我們都知道，在積極主動的參與過程中所獲取的信息留給學生們的印象是最深的。當他們全身心投入創作過程中時，他們進入了最佳的學習狀態。學習機器人的學生們，首先是他們對學習的內容充滿了興趣；其次是一些概念的東西經過他們自己的實踐總結出來并上升到理論高度的，因而，不需死記硬背；再次是學生們以組為單位，有負責設備管理的，有負責搭建機器人模型的，有負責編制程序的，大家分工合作，依靠集體的力量完成自己本組機器人的設計工作。 例如，我設計了搭建紅綠燈比賽的這一環節，讓學生通過分兩人一組合作完成搭建任務，看哪個小組用時最短，就是優勝，通過這樣的形式學生的學習興趣高漲了，團隊精神也得到充分的培養。

機器人教育是一場教育的革命，在這場革命中，我們教育者應該引導學生搶先一步占得先機，搶占制高點。在學生成長的過程中，不僅要傳授他們知識，更要培養他們的綜合能力，創造能力。為學生搭建好這樣一個平臺，使學生在活動中得到極大的喜悅和滿足，鼓勵學生以更大的熱情投入到下一次教育活動中，確保學生能力意識的加強，培養他們成為適應未來發展的綜合人才。

【作者單位：昆山市周市中心小學校 江蘇】