淺談選修課程《簡易機器人制作》對學生能力的發展

屠雪明

【摘要】人類因為有夢想而偉大，新科技、新創意都是實現夢想的結果，而教育是這一切的基礎，好的教育是要讓孩子們學會動腦、學會動手，最大限度地幫助他們成為學習的主動探究者和未來的成功者，具備在未來獲得成功的能力，選修課程就是為所有學生搭建一個平臺，共同實現大家的愿望。在選修課的教學目標上，我們不只要關注學生知識的構建和學習，更重要的是將學生看作一個能夠全面學習的完整個體，進行全面的培養，注重他們智能的發展、知識的掌握，解決問題的能力，以及對他們的情感、態度和價值觀的培養。為學生富有個性的全面發展提供服務，為他們的終身發展奠定基礎。在教學內容上不能把知識體系按內容割裂開來，不能把人的行為、認知、情緒等割裂開來加以訓練，要注重人的價值、發展人的潛能及自我實現的傾向。

【關鍵詞】選修課程、動手能力、機器人

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選修課程是在必修課程的基礎上，針對地區、學校等不同的條件，為滿足學生的不同的興趣和發展需要而開設的課程。這些課程拓展了學生的學習基礎，有助于進一步提高學生的素養，發展他們的各種能力。在實施中要重視各種手段的使用，突出實際應用為教學提供學習平臺。注意應用實例的典型性，使學生在實際活動過程中能具體運用，開拓學生的思維能力。《簡易機器人制作》是通用技術課程的一個重要的選修模塊，它涵蓋了計算機、傳感器、智能信息處理、控制和機械等技術，體現了信息技術與機械技術的綜合、軟件技術與硬件技術的結合，體現了知識和技能的綜合應用，有利于拓展學生技術學習的視野，培養學生的創新精神，提高學生的實踐能力。所以《簡易機器人制作》為學生各種能力的發展提供了很好的平臺，在實際教學中要重視系統、技術試驗等思想方法在設計過程中的具體運用。因此我從以下幾個方面來闡述《簡易機器人制作》對學生能力的發展。

一、理解機器人在生活中的作用，引導學生融入機器人世界。

通過對機器人發展史的學習，學生可以感受到機器人發展給我們的生活、生產、國防科技、社會所帶來的巨大變化。從而明白我們人類為什么要發展機器人。在學習過程中慢慢體會機器人在惡劣環境下替人類工作可以保護人、在體力活中可以解放人、在發展機器人的過程中使人類得到發展可以發展人。

通過對“機器人的未來”的學習，讓學生暢想未來機器人是什么樣，有什么獨特思維能力，還可以為人類做什么事。這樣可以解除學生對機器人的神秘感、培養學生對機器人學習的興趣，同時，將一些技術道德因素及技術發展的理性思維滲透其中，讓學生從豐富的感性走向深刻的理性，體會機器人技術優點的同時，學會理性的評判該如何使用該技術，增強學生使用技術的責任感和發展技術的使命感。

二、讓學生設計出更多、更實用的機器人，開發思維能力，培養創新精神。

胡錦濤主席在兩院院士大會上說：“要以系統的觀點統籌小學、中學、大學直到就業等各個環節，形成培養創新型科技人才的有效機制。要改變單純灌輸式的教育方法，探索創新型教育的方式方法，在尊重教師主導作用的同時，更加注重培育學生的主動精神，鼓勵學生的創造性思維。要把中小學生從沉重的課業負擔下解放出來，激發他們的好奇心和探究精神，使廣大青少年在發掘興趣和潛能的基礎上全面發展。”

三、自我構建有關機器人的知識，強化學生“做中學”、“學中左”。

二十一世紀最有影響的認知發展心理學家、發展認識論的創始人瑞士的皮亞杰認為：心理、智力、思維的發展既不是起源于先天的成熟，也不是起源于后天的經驗，而是起源于主體的動作。這種動作的本質是主體對客體的適應。主體通過動作對客體的適應，乃是心理發展的真正原因。知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者在一定的情景即社會文化背景下，在獲取知識的過程中借助他人的幫助，并利用必要的學習資料，通過有意義建構的方式而獲得的，其本質是學習者的自我建構。

四、在機器人設計、編程、測試過程中，增強學生的團結合作能力，提高學生交流及表達能力。

機器人教學中大多以小組形式展開， 機器人的學習、制作實際上是一個團體學習的過程。它需要學習者團結協作， 包容小組其他成員的缺點和不足， 能夠與他人進行有效溝通與交流。在實踐鍛煉中提高自己的團隊協作能力， 其效果比普通的教育方式、方法更加有效。

鼓勵學生在有序列地富有挑戰性的搭建主題活動中動手操作，在解決問題的過程中，保護和激發學生對周圍世界的好奇心和學習興趣，激發學生的想象力和創造力，幫助學生獲得重要的科學概念和科學概念之間的聯系，同時促進學生語言表達能力、合作交往能力、手眼協調能力、自然觀察能力、空間感知能力、邏輯思維能力的綜合發展，讓學生學會動手，學會動腦，學會做人。

五、通過學習機器人制作的方式方法，改善學生的知識構建，促進學生學習方式的改變。

在機器人教育中，課堂以學生為中心，教師作為指導者提供學習材料和建議， 學生必須自己去學習知識，構建知識體系，提出自己的解決方案，從而有效培養了動手能力、學生創新思維能力。按照美國卡內基梅隆大學機器人教育學院制定的培養方案， 機器人教育可以培養學生的時間管理、資源分配、團隊合作、信息采集、系統分析、設計工程等能力。

根據皮亞杰“建構主義”理論、借鑒國際流行的布魯納“發現學習”教學模式，形成了獨特的4C教學模式：聯系--------建構--------反思-----------延續。4C教學模式具有易操作、易復制的特點，便于掌握，靈活應用。

聯系：做中學的關鍵之一，如果孩子能夠把新的體驗與現有的“經驗庫”聯系起來，或者當他們接觸到一種極具吸引力的想法，激發起他們了解更多的愿望，那么他們就能取得最好的學習效果。

機器人在我們的社會中越來越普遍。現代的機器人都是按照我們人類的要求去完成工作指令。他們在一些領域扮演著重要的角色，例如：工業、機械、和空間探索。例如，火星探測器—精神和機遇對人類了解火星起到了的重要作用。這些機器人都是按照我們人類的目的去工作的。簡單來說，電腦程序是機器的語言，它告訴機器人做什么。程序的質量決定了你的機器人有多聰明。你知道美國海岸漏油在使用機器人來解決問題么？為什么要用機器人代替人類。

運用智能化裝置的機器人。

有些機器人可以幫助人類做事，有些機器人可以給我們娛樂。為什么要發展這些機器人呢？對我們有什么重要呢？

建構：指在真實世界中建構事物，在頭腦中組合知識。讓孩子們策劃、編寫程序，為完成所負責的任務而設計自己的解決方案。

學生通過測試基于其先前知識和經驗的想法和方法，來“建構”他們自己的知識，吸引和激發學生的創造力，促進高層次思維和解決問題。

在這個活動中你要裝配一個機器人鼓手，并運用9797套件和2201套件來組裝機器人鼓手。讓學生在趣味中學習用NXT搭建機器人鼓手，學會運用NXT來編寫程序，并且用微電腦控制其運行。機器人鼓手既有樂趣、又有娛樂性，在做中學（玩中學）、學中做完成教學任務。

參考文獻：

[1] 樂 高《NTX編程指南》

[2] 樂 高《簡易機器人搭建》endprint