“機(jī)器人”活動(dòng)對(duì)高中生綜合素質(zhì)全面發(fā)展的影響

王博

摘 ? 要：隨著21世紀(jì)人工智能時(shí)代的到來，機(jī)器人作為技術(shù)時(shí)尚潮流的標(biāo)志，已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、娛樂、醫(yī)療和家庭等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。用發(fā)展的眼光看，機(jī)器人應(yīng)用肯定會(huì)越來越普及。把機(jī)器人引入校園、走進(jìn)課堂，也成為近幾年來“時(shí)髦”教育的代名詞。隨著通用技術(shù)教育課程與教材改革的深入及人工智能技術(shù)的發(fā)展，在通用技術(shù)教育中滲透機(jī)器人學(xué)科知識(shí)與機(jī)器人應(yīng)用前景方面的教育已勢(shì)在必行。機(jī)器人教育，作為一個(gè)新型教學(xué)載體已呈現(xiàn)出多方面優(yōu)勢(shì)，利用機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)可學(xué)到比書本上更為全面廣泛的知識(shí)。在機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)到機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)及編程方面的知識(shí)，還在動(dòng)手搭建、調(diào)試機(jī)器人的過程中培養(yǎng)獨(dú)立思考，合作探究的能力，有效地提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;教學(xué)活動(dòng);通用技術(shù)

1 ? 機(jī)器人活動(dòng)介紹

根據(jù)新課改精神要求，“機(jī)器人”進(jìn)入課堂教學(xué)是“技術(shù)與學(xué)科整合”的發(fā)展趨勢(shì)。我校從2003年開始組織學(xué)生參加各類機(jī)器人科技活動(dòng)，主要通過活動(dòng)進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)普及并從中選拔一批人才參加機(jī)器人競賽。學(xué)校有三間機(jī)器人專用活動(dòng)教室，從開學(xué)到期末保持每周活動(dòng)1次（假期不活動(dòng)）。活動(dòng)分基本技能、足球、FLL三個(gè)項(xiàng)目。自我校開設(shè)機(jī)器人綜合實(shí)踐活動(dòng)后，我們邊教學(xué)邊探索，為我校機(jī)器人興趣小組開展機(jī)器人課程教學(xué)活動(dòng)積累經(jīng)驗(yàn)。幾年來經(jīng)過不斷改進(jìn)和積極探索，有一些體會(huì)和收獲，總結(jié)如下。

1.1 ? 社團(tuán)活動(dòng)

社團(tuán)成立旨在為普及科技活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，并在興趣的基礎(chǔ)上拓展思維。培養(yǎng)學(xué)生合作精神和探究能力，樂于交流，勤于探索，在社團(tuán)中形成到對(duì)其終生受益的品質(zhì)和能力。

社團(tuán)活動(dòng)為機(jī)器人興趣小組選拔的初級(jí)階段。機(jī)器人興趣小組成員定期進(jìn)行機(jī)器人表演吸引同學(xué)參加機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，經(jīng)過簡單的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，從中篩選出一批優(yōu)秀學(xué)生參加機(jī)器人興趣小組活動(dòng)，社團(tuán)活動(dòng)有別于興趣小組活動(dòng)，其人數(shù)多于興趣小組，主要目的是進(jìn)行機(jī)器人的普及教育，使同學(xué)們走近機(jī)器人世界，為日后相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。

1.2 ? 興趣小組活動(dòng)

主要通過興趣小組選拔人才參加機(jī)器人競賽。每批次總?cè)藬?shù)約為20人，2人一組按興趣自由結(jié)合。

活動(dòng)過程分五個(gè)階段：

第一階段：大班教學(xué)，講解機(jī)器人構(gòu)造，包括單片機(jī)、傳感器、電機(jī)等部件基本原理。

第二階段：大班教學(xué)，講解編程軟件操作細(xì)節(jié)及相應(yīng)操作語句，如與或非運(yùn)算、條件語句、循環(huán)語句等。

第三階段：分項(xiàng)目教學(xué)，按照各項(xiàng)目機(jī)器人特點(diǎn)進(jìn)行簡單介紹。其中包含機(jī)器人結(jié)構(gòu)、比賽規(guī)則及任務(wù)。

第四階段：分項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己組裝機(jī)器人。熟悉如循跡、躲避障礙物等基本模塊操作程序。

第五階段：分項(xiàng)目教學(xué)，按照正式比賽的要求進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練。

1.3 ? 課堂教學(xué)

利用通用技術(shù)相關(guān)章節(jié)課程，結(jié)合課本講解機(jī)器人有關(guān)知識(shí)內(nèi)容，演示機(jī)器人控制過程，使學(xué)生初步了解機(jī)器人原理構(gòu)造及制作流程。例如通用技術(shù)中“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”第四章控制與設(shè)計(jì)單元，其中利用口述和幻燈片講解控制的定義及控制流程方式相對(duì)枯燥乏味，把學(xué)生帶入機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行演示，講解循跡、避障等實(shí)現(xiàn)過程會(huì)簡單直觀許多，利用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)易于學(xué)生加深理解，教授知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們了解機(jī)器人控制過程，并立志日后從事相關(guān)領(lǐng)域的工作學(xué)習(xí)，為祖國發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

2 ? 機(jī)器人教法探究

機(jī)器人無疑是豐富學(xué)生創(chuàng)造性思維及創(chuàng)造力開發(fā)的最佳載體。其可適用于各階段學(xué)生進(jìn)行全面培養(yǎng)，提升現(xiàn)代學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力與科學(xué)技能方面的素質(zhì)教育。機(jī)器人課堂教學(xué)與過去教學(xué)方式不同的是，要把“寓教于樂”的理念融入課堂中去，而這一理念的貫徹需要徹底改變過去單一的教師灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，讓學(xué)生在玩樂中成長。在機(jī)器人的模型拼裝、編程控制調(diào)試的實(shí)踐過程中去體驗(yàn)、去創(chuàng)新、去掌握知識(shí)，最終提高能力。其注重的不是結(jié)果如何，更重要的是實(shí)踐的過程。經(jīng)過這種教育模式，最終學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)研究，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.1 ? 以老帶新，各取所長

參加機(jī)器人興趣小組活動(dòng)的學(xué)生一般為初一、初二、高一、高二四個(gè)年級(jí)，每屆參加比賽的人數(shù)為20人左右，進(jìn)入興趣小組活動(dòng)的同學(xué)數(shù)量約為30人，另10人作為替補(bǔ)參賽。教師一般只講解五個(gè)階段的活動(dòng)過程內(nèi)容，真正參與活動(dòng)的時(shí)間完全交給學(xué)生，期間低年級(jí)遇到的問題由高年級(jí)幫助輔導(dǎo)，教師只做個(gè)別問題解答，這樣一來不僅低年級(jí)的問題被解決了，高年級(jí)也可以加深鞏固，提高了教學(xué)活動(dòng)效率的同時(shí)，使每個(gè)人在最短時(shí)間內(nèi)收獲最大知識(shí)量。

2.2 ? 任務(wù)驅(qū)動(dòng)，合作探究

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法符合探究式教學(xué)模式，適用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。機(jī)器人這門學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、創(chuàng)造性、操作性、具有明顯的時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)的課程。“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”這一教學(xué)法既符合這一系統(tǒng)的層次性和實(shí)用性，也便于學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)通用技術(shù)的知識(shí)和技能。例如一堂課，教師先提出一個(gè)新任務(wù)，完成任務(wù)的思路有很多種且不唯一，其中每一個(gè)思路都會(huì)遇到不同難度的問題，學(xué)生通過積極思考，相互協(xié)作可以逐步解決這些難題，學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)的同時(shí)增加合作技巧。

2.3 ? 交叉學(xué)習(xí)，互學(xué)互補(bǔ)

雖然學(xué)生有分為三個(gè)不同項(xiàng)目進(jìn)行分類別學(xué)習(xí)，但定期也要進(jìn)行項(xiàng)目之間的交流，目的是使他們把自己本項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享，從其他學(xué)科中了解新知識(shí)新思路，開拓自己的視野。例如FLL和基本技能項(xiàng)目都要用到循跡單元，但是他們實(shí)現(xiàn)的方式不太一樣，學(xué)生利用不同項(xiàng)目同一任務(wù)進(jìn)行對(duì)比，可以挖掘更深層次的知識(shí)，使他們更加深入了解這一簡單動(dòng)作背后的技巧。

3 ? 機(jī)器人課外活動(dòng)對(duì)高中生成長幫助分析

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中教學(xué)基本上就是教師講、學(xué)生聽，這往往使學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。新課程改革中，教育理論工作者與教師們達(dá)成了一種共識(shí)：教學(xué)是教師的教與學(xué)生學(xué)的統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的實(shí)質(zhì)是交往。教學(xué)是一種對(duì)話，一種溝通，是合作、共建，是以教促學(xué)。無疑機(jī)器人活動(dòng)的開展是素質(zhì)教育在新時(shí)代新環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。

機(jī)器人技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、聲、光、電、磁、通訊、控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。在機(jī)器人活動(dòng)中，既教會(huì)學(xué)生科學(xué)技術(shù)知識(shí)，又可通過一些實(shí)際問題讓學(xué)生獨(dú)立思考，過程中培養(yǎng)動(dòng)手動(dòng)腦的綜合素質(zhì)。學(xué)生通過親手組裝機(jī)器人系統(tǒng)、檢測(cè)調(diào)整傳感器、編制調(diào)試控制程序等工作，更好地豐富他們的綜合知識(shí)水平，使學(xué)生的動(dòng)手能力、邏輯思維能力、綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等各方面都能得到全方位訓(xùn)練和提升，對(duì)進(jìn)行學(xué)科知識(shí)滲透、培養(yǎng)素質(zhì)全面的創(chuàng)新型人才具有重要作用。機(jī)器人進(jìn)入校園后學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲、綜合素質(zhì)提高、創(chuàng)新思維活躍，這正是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。經(jīng)總結(jié)，機(jī)器人教育活動(dòng)對(duì)學(xué)生有以下三個(gè)方面益處。

3.1 ? 豐富生活，動(dòng)手動(dòng)腦

由于現(xiàn)代生活水平的提高，青少年接觸自然，走近生活的機(jī)會(huì)越來越少，動(dòng)手制作玩具及模型的能力也日益降低，發(fā)明創(chuàng)造理念也日趨減弱。長此以往，中國未來青少年兒童的自我創(chuàng)造力將消失殆盡，這對(duì)一個(gè)民族的科學(xué)發(fā)展是極為不利的。此外依靠讀書的單一方式使學(xué)生的日常生活變得平淡無趣，繁重的課業(yè)負(fù)擔(dān)更使他們無所適從。所以自我組裝、改造、制造機(jī)器人不但會(huì)提升青少年的科學(xué)興趣，同時(shí)也會(huì)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成凡事自己動(dòng)手、勤于思考的良好生活習(xí)慣。使得原本枯燥無味的生活變得多姿多彩。

3.2 ? 培養(yǎng)耐性，善于協(xié)作

機(jī)器人的學(xué)習(xí)制作涉及相關(guān)領(lǐng)域多種門類的專業(yè)知識(shí)，青少年必須廣泛涉獵，持之以恒，才能有所成就。機(jī)器人的制作過程，可以有效地鍛煉學(xué)生意志、培養(yǎng)堅(jiān)韌品質(zhì)。由于制作機(jī)器人對(duì)于學(xué)生工作量較大，故一般都以二至三人為一組進(jìn)行，大家群力群策、互幫互助、共同作業(yè)，使得這個(gè)過程變得異常有趣。同組的每位學(xué)生在活動(dòng)過程中缺一不可，整體的實(shí)力遠(yuǎn)超出個(gè)人能力發(fā)揮。通過小組完成任務(wù)的過程，每位組員都培養(yǎng)了耐性，克服了獨(dú)生子女不善于和他人溝通、交流、合作的弊病，使大家在制作機(jī)器人的過程中快樂成長！

3.3 ? 激發(fā)興趣，立志報(bào)國

一直以來大家都在思考和探索如何開發(fā)青少年智力的問題。參與機(jī)器人制作，能使學(xué)生從小就對(duì)科學(xué)產(chǎn)生興趣，獲得科普知識(shí)，同時(shí)也能很好的激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。不同品牌的機(jī)器人各具特色，但如今國際主流比賽所用器材還是以樂高品牌為主。在學(xué)生制作機(jī)器人的過程中，可以滲透講解不同品牌的優(yōu)勢(shì)及差異，使學(xué)生在接觸機(jī)器人的同時(shí)感受國內(nèi)外電子產(chǎn)品的差距，立志為祖國偉大復(fù)興而努力奮斗。總之，開展機(jī)器人課外活動(dòng)不僅可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生求知積極性、促進(jìn)綜合素質(zhì)發(fā)展，還可以把愛國主義教育融入其中，使其投身祖國建設(shè)，早日實(shí)現(xiàn)屬于國人的中國夢(mèng)。

結(jié)論

機(jī)器人教育是一項(xiàng)常做常新的工作。雖然剛剛起步，還在慢慢被社會(huì)、學(xué)校、家長所接受，但其發(fā)展必定能有效帶動(dòng)課堂教學(xué)，更好地促進(jìn)文化課的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。我們有理由相信在不久的將來，中國的教育理念會(huì)以“寓教于樂”為主題深入人心，自己動(dòng)手、親身體驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程定會(huì)取代傳統(tǒng)教育模式而得到廣泛推廣，機(jī)器人活動(dòng)無疑是貫徹這一思想理念的最佳載體。制作機(jī)器人的過程中可培養(yǎng)學(xué)生手腦并用、注重協(xié)作、獨(dú)立思考的良好習(xí)慣，樹立正確的人生觀價(jià)值觀，為以后的學(xué)習(xí)、工作、生活打下良好的基礎(chǔ)！