淺談機器人教學中大學生發散思維能力的培養

黃偉　向海昀　左建國　龐麗

摘要：機器人智能技術是21世紀的核心技術之一，在高校開展機器人課程，不僅可以培養學生的動手能力、團隊協作能力，還可以培養學生的發散思維能力。以前進后退四輪小車機器人教學為例，從思維的流暢性、變通性、獨特性三個方面著手可以有效培養大學生的發散思維能力。

關鍵詞：機器人教學;發散思維;培養

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）19-0130-02

近年來，國家提出以培養創新人才為教育目標。在機器人教學中，教師可以有效培養大學生的創新思維能力，進而培養創新人才。而發散思維是創新思維的核心，教師要培養大學生的創新思維能力，其首要任務在于培養學生的發散思維能力。培養發散思維能力，有利于提高大學生學習的主動性、積極性、求異性、創造性[1]。所謂發散思維，就是指對一個問題進行多角度、多方向、多維度的思考[2]。美國心理學家吉爾福特指出，發散思維具有流暢性、變通性、獨特性的特點。發散思維的流暢性是指在限定時間內產生觀念數量的多少;變通性也叫靈活性，是指摒棄舊習慣的思維方法，開創不同方向的能力;獨特性是指產生不尋常的反應和不落常規的能力[3]。

那么，如何在機器人教學中培養大學生的發散思維能力呢？筆者通過機器人教學實踐，以前進后退四輪小車為例，提出應該從思維的流暢性、變通性、獨特性三個方面來培養學生的發散思維能力。

1充分運用聯想，培養學生思維的流暢性

思考對象由甲事物轉換到乙事物的思維活動，稱之為聯想;人們平時說的由此及彼、舉一反三就是聯想[4]。在機器人教學中，教師要充分運用聯想的方法，讓學生學會運用已有的知識經驗思考組裝機器人的方案，從而培養他們的發散思維能力。因為學生在此之前沒有學習過機器人的相關知識，對如何組裝機器人知之甚少。所以在前進后退四輪小車機器人教學中，教師首先展示已經組裝好的四輪小車，并且向學生介紹其基本構造，讓他們觀察思考，并回答老師的提問：看到這個機器人小車，同學們最先想到的是什么？它跟我們生活中的什么東西比較相似？當代大學生普遍具有一定的生活經驗，擁有較強的聯想能力，所以一般情況下，當學生看到前進后退四輪小車時，很自然地聯想到生活中的汽車。此時，教師進一步引導學生：我們的汽車有車身、輪子、發動機等。同理，機器人小車也具備這些結構件，我們可以根據汽車的外形組裝小車。通過聯想，類比生活中的汽車，有的學生會選擇先組裝小車的車身，有的會選擇先組裝小車的輪子，甚至有的同學獨辟蹊徑，先組裝電池盒組件等，總之每個小組可以提出多種組裝方案。在這個教學環節中，教師通過讓學生對已有事物進行思考，用不同的方法解決遇到的新問題，即在組裝小車時，聯想生活中的汽車，根據汽車的外觀及形狀來組裝，訓練學生思維的流暢性，培養他們的發散思維能力。

2引導學生多向思維，培養思維的變通性

在前進后退四輪小車的教學過程中，教師在展示了已經組裝好的小車后，先讓學生小組思考、討論組裝小車的方案，待形成完整的組裝方案之后，再給出參考組裝方案。同時強調，該組裝方案并不是唯一的。學生在觀察了教師的示范后，很可能按照教師給出的組裝順序來組裝小車。此時，教師就應該有意識的引導、鼓勵學生靈活的改變思路，使用其他組裝順序組裝小車。當學生提出不一樣的組裝方案時，老師不要急于否定或肯定，應該引導、鼓勵他們，并通過自己動手操作，驗證組裝方案的可行性。如果組裝方案可行，老師應該及時給予肯定和獎勵;如若沒有成功，也應該和學生一起分析組裝方案失敗的原因，引導他們修改方案。

教師應該告訴學生，可以從組裝順序、要實現的功能以及外形等方面思考組裝小車的方案，讓他們自己去探索合適的組裝方案，學會從不同的角度去思考問題。在程序編寫環節，教師應該避免禁錮學生的思維，應告訴學生，所編寫的程序不一定都是先使小車前進再后退;我們也可以讓小車先后退，再前進;還可以讓小車前進很長一段距離，然后突然后退，從而使每個小組的小車運動路徑都不相同。教師通過引導學生多向思考，使得每個小組的程序多樣，有的學生甚至加上了音樂播放程序。在機器人教學中，通過這種教學模式，讓學生逐漸養成從不同角度思考解決問題的方法，訓練學生思維的變通性，從而培養他們的發散思維能力。

3在鼓勵獨創中，培養學生思維的獨特性

在我們的機器人教學中，教師采用的是任務驅動教學法。教師通過引導學生，在已有知識的基礎上探索解決新問題的方法，有利于學生思維獨特性的培養。所以，在教學中，教師可以讓學生在完成上一個任務的基礎上，通過小組思考、討論，完成下一個拓展任務，從而鼓勵學生進行獨創，培養學生思維的獨特性。比如，在前進后退四輪小車任務結束之后，教師可以引導學生思考：在小車的基礎上，增加哪些結構件，改進哪些程序結構，可以實現小車碰壁倒退的功能？教師提示學生：小車在前進的過程中，如果碰到障礙物，則倒退。此時，學生可以根據老師的提示，增加小車的結構件、改進程序，從而實現小車碰壁倒退。學生在完成新任務時，通過探索、思考，編寫出來的程序各不相同。有的學生編寫的程序使小車在碰壁之后，沿原路徑返回;有的學生使得小車碰壁之后，左轉或有轉前進;甚至有的學生使小車遇到障礙物時緊急呼叫并后退。在這一環節中，學生組裝小車時，使用的結構件各不相同，程序實現的功能也不一樣，這不僅能使學生獲得成就感，提高白信心，也能培養學生思維的獨特性，提高他們的發散思維能力。

總之，大學生發散思維的培養是有跡可循的。在機器人教學的過程中，教師要結合教學內容和學生的實際情況，有意識的采取多種形式的訓練，培養學生的發散思維能力。

參考文獻：

[1]王秋瑩.創造教育下培養學生發散思維[J].科學大眾（科學教育），2016（8）：72.

[2]鄭蔚青.物理教學中學生發散思維的培養與訓練[J].中國教育學刊，2004（2）：58-62.

[3]黃希庭，鄭涌.心理學導論（第三版）[M].人民教育出版社，2015（8）.

[4]劉桂信.數學教學中學生發散思維的培養[J].中國校外教育，2015（22）：122.

【通聯編輯：王力】

收稿日期：2020-02-04

作者簡介：黃偉（1995-），男，四川成都人，助理實驗師，計算機應用技術碩士，主要研究方向為圖像處理技術。