以虚拟机器人教育为载体培养学生创新能力

广东省广州市南沙第一中学 郭文洪

在漫长的教学实践中，虚拟机器人进入中学的时间并不长。2014年广州市教育局才把虚拟机器人列入教材中，但是在各学校开展的形式又不一样，有的是作为选讲内容，有的是以比赛辅导的形式开展，有的甚至不开展。2012 年在《基础教育信息技术课程标准》中明确规定了机器人教学课程内容的要求与目标，同时提出了以机器人为载体进行创新教育的观念。结合我校在开展虚拟机器人的实际情况，总结得出以下几点。

一、虚拟机器人教育——培养学生的创新能力的有效途径

在培养学生创新能力方面，机器人教学发挥着其独特的作用。虚拟机器人技术具有实用性高、动手能力强、创新性强等特点。机器人教学可以培养学生严谨的科学探究态度。教学中，机器搭建、机器人仿真等都必须从实际出发，将自己所学知识与实际结合起来才能获得成功。设计能否成功必须经过检验。这就要求学生要养成实事求是、脚踏实地的科学作风，以及严谨的科学探究态度。机器人教学会培养学生的团队合作精神，由于受到学生的知识层次和动手能力等方面的局限，学生难以凭个人之力独立完成任务，所以，机器人学习中教师通常采用小组学习的形式进行。经过小组内的切磋、交流、探讨，再一起探讨、编制、调试程序，从而共同完成机器人的搭建，同时搭建完成后总结机器人运行过程中出现的问题。小组成员既要分工又要合作，形成了一个良好的团队，这就是未来社会需要的合作模式。

机器人的教学与制作过程，强调自主性和开放性，老师应该以学生自己动手为主，为学生搭建交流、表现的平台，尽量满足学生的表现欲望，让学生在一种轻松的创新氛围下学习，给学生提供主动、独立学习的平台，使其真正成为学习、探索的主人，充分调动学生的主动性，着意培养学生的创新意识。

二、 启发创新思维——培养创新能力的关键

创新思维是创新能力发挥的前提，因此，我在具体的教学过程中有意识地启发学生，做到积极地引导学生，启迪学生的创新思维，为提升学生的创新能力起到了关键作用。

三、 加强动手能力的培养

（一）设计出因材施教的训练方案

教师在进行方案设计时， 一定要具有层次性和启发性， 循序渐进地提出恰当的机器人项目问题， 这些训练应满足如下要求：一要有适当难度，太容易不利于学生能力的提高，太难让学生望而却步；二要在教和学方面富有探索性，有合理的空间让学生能发挥其创新思维，在实践中提高能力；三要培养与训练学生的创新能力。训练方案设计的实践活动要以提高学生的创新能力为出发点，有目的地进行阶梯式训练。

（二）有针对性地解决比赛任务

比赛为学生的创新思维培养和发展提供了一个良好的平台。参加有关教育部门组织的机器人竞赛是智能机器人教学的目的之一。因此，在教学中，机器人的搭建是一件非常重要的工作，在搭建过程学生会遇到许多问题，需要学生不断地探索。学生动脑筋，想出各种办法来解决问题，并反复不断地在地图上加以验证。学生在解决问题的过程中培养了自身解决问题的能力。这样的创新性实践不但激发了学生学习创新的兴趣，培养了学生创新的实践能力，而且全面地提升了学生的创新素质水平。

四、机器人教学实施的一些思考

（一）各种能力的培养

通过培养学生的动手实践能力、解决问题的能力、小组合作的能力、交流沟通能力、善于思考等能力，从而培养学生的创新能力。创新能力即具有批判的精神进行创造性思考，培养创造性思维，从而达到创新能力的培养和提升的目的。培养学生的创造性倾向特质，即好奇心，想象性、挑战性、冒险性。好奇性是对事物具有钻研到底的精神，对知识能进行深入思考，并有自己的独特见解；想象性即对超出现实的未知的事物能进行大胆的想象和预设，头脑中建立事物的形象和关联；挑战性即对复杂的事物勇于探究摸索，尝试各种可能的方法方案，将大量琐碎的事情进行分类整理，理出顺序；冒险性即具有批判和怀疑精神，能坚持自己的观点，同时也敢于面对自己的失败与错误，并能克服重重困难完成任务。

（二）创新思维的培养

培养学生创新思维品质，即主要是培养学生发散思维、收敛思维、反向思维、联想思维、想象思维、直觉思维、类比思维。培养学生的创造性倾向和创新性思维应在整个机器人教学过程中体现出来。通过课题的导入引起学生的注意和兴趣；课堂中善于提问，让学生多思考；启发学生的构思设计，并通过教师的点评和指导让学生的构思设计不断完善形成可行的方案。让学生自己编程，自己调试，自己搭建，锻炼他们的实践动手能力，团队合作能力，解决问题的能力。在这每一个过程中都应有针对性的对学生的观察力，分析力，想象思维能力，发散思维和逻辑思维能力等进行培养，从而培养学生的创新能力。

五、总结

培养学生的创新能力一直以来都是各个学校努力所追求和达到的目标。通过机器人这个教学载体对学生进行创新教育，从而得到通过合理科学的教学，培养学生的创新能力是切实可行的结论。借助机器人这个教学载体对学生进行创新能力的培养，主要是对学生进行创新思维的训练，通过小组合作，问题探究的学习策略，对学生进行开放式的教学。

在实施创新教学实验的过程中，要根据学生的年龄和认知特点，设计合适的教案。设计一些开放性的问题，多让学生自己去探索，让学生在观察，探索，分析，尝试，在实践的过程中培养学生的创新能力。同时，对学生的发展要从长远的角度来看，让他们产生对学习的乐趣，使学习变得更主动更积极，愿意开动脑筋，能认真完成，在完成过程中个人成就感得到体现和满足，增强了自信心。但是在整个教学实验过程中，整个研究仍存在着一些问题，第一是国内外可供参考的资料不多，所以很多都是笔者自己摸索和探索，很多想法还不全面，有些地方做的还不完善；第二是开展机器人教学的中小学并没有普及，只有条件较好的少数学校开展了这些课程，其课程的内容也不太完善和丰富，所以实验结果有一定的局限性。第三是对中小学生创新能力的评价体系并不完善，所以开发和设计相对完善的评价体现应该是在以后对此的研究中应努力做到的。