小學科學無人車制作的教學探究

林漢強

【摘要】無人車制作是一門具有綜合性、前瞻性、創造性、實踐性的新學科，運用全新的教學模式，結合新穎有趣的傳感器，讓各種獨特的傳感器組合起來成為一個完整的無人車，再通過程序命令讓進行完成指定的行駛任務，進一步激發學生創新思維的整合。

【關鍵詞】無人車制作;創新能力;小學教育;課程改革

隨著祖國的高科技領域快速發展，青少年科技素質教育越來越被重視。機器人課程的引進，進一步豐富小學科學教學的多元化，促進課程改革的全面覆蓋。無人車教學是一門全新學科，新的課堂教學模式對于學生來說充滿著吸引力。它涵養了科學、數學等多個領域的組合。如何各種獨特的傳感器組合起來成為一輛完整的無人車，再通過程序命令讓完成指定的行駛任務。通過這樣一系列的操作，鍛煉學生的創新思維，培養他們對科技的熱愛，將成長為優秀的科技人才。以下，筆者對創新能力培養視角下小學科學無人車制作的教學探究進行一些嘗試和研究。

一、無人車機器人教學提升創新能力

無人車教學屬于新型的實踐類課程，不同于傳統單一的灌輸教學模式，它涵養了科學、數學以及機械等多個學科。要求學生要了解機器人結構組建，認識各種傳感器的功能及其使用方法，會用使用電腦進行編程設計，得出最佳的方案，并完成比賽的指定任務。這一系列的訓練提高學生對科技的認識，進一步培養學生科技創新能力。

（一）好奇——創新的源泉

愛因斯坦曾經說過：“興趣是最好的老師。”學生在自己感興趣的領域環境下學習，洞察力靈敏，記憶水平提升，想象角度廣泛，創新意識豐富。無人車機器人教學課程如何激起學生的學習興趣，是提升學生的創新意識的重點。

1.認識傳感器

無人車的駕駛是一種全新的概念，它的整個車的結構需要全自動化，不需要人為去操作，而是通過各種不同的傳感器共同去完成行駛任務。每種傳感器都有它獨特的功能都能激發學生對智能機器人的好奇感。讓學生了解無人車機器人工作原理及組成（如：拼裝各種零部件、認識各種傳感器及其應用方法、通過編程序來給無人車機器人命令、控制機器人完成指定任務），從而為學生進一步學習智能機器人領域打下良好的基礎。

2.傳感器的作用

小學生都是喜歡玩中學，活動中為他們提供各種有趣的電子元件（如圖3-1：超聲波、Led燈、馬達、尋跡傳感器等如右圖），然后組裝成一臺無人車。而且要使無人車機器人能模仿發揮出真車的相應功能，學生除了要正確組裝無人車外，還須為無人車編寫程序。這個任務對學生來說是一種挑戰，而接受挑戰的過程對于學生而言就是一個有趣的游戲——學生必須主動去發現問題，分析任務，解決問題。

通過這些有趣好玩的傳感器及其神奇的功能，激發了學生的好奇心，讓學生的思維更加活躍，積極性也會更高。只有在充滿好奇的環境下，學生的創新能力才能得到充分的涌現，成為源源不斷的創新源泉。

（二）操作——創新的動力

小學生的天性就喜歡動手玩操作，在這個過程中完成一種獨立思考的能力。蘇霍姆林斯基曾說過“兒童的智慧在他的手指尖上”。這個看似簡單動手操作涵括了多種感官協調，讓思維更好地活躍起來。這樣的活動讓學習者主動參與其中，做到在學中做，做中樂的一個完美過程。學生拿在手里的資源往往都是一些零部件，功能獨立的傳感器。在一定指引下，根據機器人任務要求，結合自己思考、設計去動手完成整體構造，這個過程可視為一個“集零成整”的過程。在無人車教學過程中，我們只為學生提供零碎的部件，讓學生自己動手把一個個獨立的傳感器按一定的順序拼裝起來。

這樣的操作流程，對于小學生來說充滿著吸引力，“集零為整”的拼裝過程，充分激起學生的求知欲，并全方位地思考傳感器的使用，探索各個傳感器之間的相互作用及用法，更好地培養了他們的創新能力。通過動手操作，原本獨立的部件被學生有效地組織起來，并拼裝成一個完整的成品，這樣的一個過程，使學生的創新能力得到充分的激發和提升。

（三）實踐——創新的橋梁

實踐是檢驗成效的最好方法，學生在競賽實踐中將處于一種獨立的狀態，在競賽過程當中你只能靠自己，你的應變能力，你的智慧，你的小心臟能否承受住壓力。這樣的一種鍛煉機會是學生進步的最好平臺，更能架起學生科技創新的橋梁。

無人車機器人比賽是一種模擬真實場景的無人車接力項目，競賽任務如右圖，整個流程分為公交過程中會出現千奇百怪的問題，遇到那么多的問題，就需要學生去應變、去思考，無人車機器人教學是一門新型的實踐類學科。不同于傳統單一的灌輸教學模式，通過體驗式、合作式的探究學習這一新的學習模式。它要求學生要了解機器人結構組建，認識各種傳感器的功能及其使用方法，會用使用電腦進行編程設計，還要觀察無人車機器人的運行情況，進行調試、修改、反思、完善，得出最佳的方案。一定程度上提高了學生的耐心和克服困難的品質。從制作理念到作品的成功并完成任務，凝結了教師和學生的智慧與辛勞。同學們在開發的過程中也學到了很多新知識，借助無人車機器人教學這門課程，相信不久的將來就會有更多創新思維的青年脫穎而出，成為祖國高科技發展需要的后備人才。

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（責任編輯：鄧俊文）