初中机器人组装教学探索与思考

2016-03-01张勇

新课程研究 2016年9期

关键词：机器人教材能力

□张勇

初中机器人组装教学探索与思考

□张勇

机器人组装作为一门新兴技术，日益受到人们的重视。在国外，很多国家已将它纳入中学教学体系。我国虽然起步较晚，但发展势头很猛，在奋力追赶。文章就初中机器人组装教学进行了探索与思考。

机器人制作；探索与思考

一、机器人组装教学对学生个人能力、个性的塑造

1.真正体现了以学生为主体

在机器人组装教学中，教师因材施教，提出科目题材，培养学生的个人素养，发挥其潜在能力，调动学生的主观动因积极思考，引导他们开发具有自己设计方案的机器人。因此，机器人组装教学真正体现了以学生为主体。

2.提高了学生解决问题的能力

不同的学生，其观察能力、解决问题的能力不太一致，其思路、观察方式、切入点也不尽相同，所以得出的结论和设计方案也会有差异。在机器人组装教学中，需要学生在差异中比较，在差异中审视设计方案，通过对比、借鉴，才能设计出符合自己预期的机器人。因此，只有做到细心观察，精心制作，才能达成目标，这对培养学生解决问题的能力起到了很大的促进作用。

3.提高了学生的创新能力

学生通过亲手组装机器人，编写程序，其动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力会得到提升。在组装机器人的过程中，还能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培养学生的开放性思维。在开展机器人活动时，所设定的各种主题不但具有挑战性和趣味性，而且解决问题的方案也都是开放性的，对机器人的组装和编程也不规定统一模式、统一答案，可以用不同的方法达到同一个目标，完全靠学生运用自己的聪明才智去创造。因此，通过研究设计、制作、调试机器人，便大大地激发了学生的想象力，为素质教育提供了好素材。

4.利于培养学生的探究意识

随着科学技术的发展和课程改革的深入，智能机器人的组装教学渗透到越来越多的中小学课外科技活动中。中学智能机器人组装教学能培养学生对智能机器人的兴趣，而探究意识的形成往往与兴趣密切关联，正是机器人的动手制作给学生带来的成就感，激发了他们的求知欲，使他们积极投入到探究性学习中，不断促成自身潜力的激发。

5.为实施素质教育提供了实践平台

中学机器人组装教学综合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识和技能，学生通过学习亲手组装机器人、调试传感器、设计并编写程序、完成任务等活动，能有效地提高综合素养和技术运用能力。作为一种新型技术类教育，它承载着培养学生能力的使命，这与我国素质教育的实施目的是一致的，所以，机器人组装教学可以说是一个实施素质教育的良好平台。

二、机器人组装教学有利于学生团队精神的培养

1.提高学生的合作意识

机器人组装教学一般以组为单位组装、编程，小组成员须在老师规定的时间段做好分工，并最终完成组装，由此便大大增强了小组的团队意识。每个学生的能力不同，而形成团队便利于发挥优势，如机械组装能力强的、编程能力强的，都会明显地表现出来。

2.利于提高学生的沟通能力

在学习过程中，教学班中的不同学生都会提出各自的问题和解决问题的方案，而方案的实施需要动手制作，最后达成目标。在这一过程中，需要进行方案汇总，学生只能通过讨论来达成一致。由此，通过反复探讨、修改，学生的人际沟通能力便得以大大提升，且在合作小组中形成了较好的学习氛围，促进了学习效率的提升。

三、中学机器人组装教学的目标

1.教学目标

机器人组装教学应该是技术的普及、传承和发展，中学机器人组装教学主要是向学生传播有关机器人的基本知识、基本操作，具体可以从知识、能力、情感三个维度进行阐述。①知识目标：了解机器人软件工程、硬件结构、功能与应用等方面的基本知识；②能力目标：进行机器人程序设计与编写，拼装多种具有实用功能的机器人；③情感目标：培养人工智能技术的兴趣，认识智能机器人对社会进步与经济发展的作用。

2.教学模式

目前，湖北省武汉市武昌区南湖中学（北校区）（以下简称 “我校）机器人教学的模式主要有以下几种模式：

（1）课程模式。我校在教学计划与课程中安排 “机器人”方面的校本课程，如 “机器人编程”“机器人应用”“机器人概论”“机器人原理”“机器人机械结构设计”等，并配有兼职教师。同时，组织校本课班级，每周按课表开展有关机器人的课堂教学活动。

（2）课程拓展模式。其常见形式为：①课外活动形式。课外活动不受教学计划、学时、教学大纲和教育形式的限制，活动的范围比较广泛，内容也很丰富。②布置回家研究性课题形式。机器人教育以研究性课程的形式进入中学，决定了如果通过研究性学习形式推广，会更有利于对学生创新能力的培养。由于常规课程的课时不足，且班员人多造成组织难度过大，会影响机器人教育的整体推进，而每个学生都可以通过自研拓展深度。③竞赛形式。通过竞赛，对学生的机器人设计能力、创新能力进行拉动，以一种模范的力量推动它全面地进入到课程设置中。

3.教学方法

各种基本教学方法与综合性教学方法几乎都可用于机器人学科教学中，但应考虑教学目标的要求、教材内容的难度、教学对象的学习基础与教学条件的差异。机器人基本理论知识的教学可采用讲授法，机器人编程的教学可采用实验法、任务驱动法、小组互动法，内容的教学则可采用讨论法，机器人应用内容的教学可采用参观法、演示法，机器人设计、制作的教学可采用竞赛指导法、自主探索法，等等。

四、机器人组装教学面临的问题

1.师资力量不足

由于机器人组装是近些年发展起来的一门新兴技术，所以知识跟进还有待提高，需要教师去掌握，这存在一个知识再学习的过程。当前，学校中掌握这一新兴技术的教师不多，而在专业教师引进过程中也存在一定困难，所以很多学校在机器人组装教学方面的师资力量都略显不足。

2.机器人组装教学缺少教材或教材不统一

市场上各种机器人开发的侧重方向不同，无法归纳到整个教学普及模式，而教学普及的知识有其自身的特点，代表性的特质是知识的普及性、固定性、统一性，但早期产品总会在不断运用中发展、探索、深入、提高，这就不断有升级产品出现，所以相应的要求教材具有通用性、延续性，这就给教材的编写、订购带来了一定的困难。

3.多数学校相关资金缺乏，配套组件设施不够

要进行机器人组装教学就需要有大量的资金投入，但很多学校的配套组建设施不足，尤其在乡村学校，本身资金就入不敷出，缺口很大，所以开展机器人组装教学存在较大的困难。

4.缺乏科学规划和教学设计

目前，机器人组装教学存在师资欠缺、教材质量不高（大多属于 “用户指南”式的资料，缺少课程与教学专家参与和指导）等现象，小学、初中、高中机器人组装教学分阶段目标的划分不够明确、合理，导致相关教材的区分度低，且教学目标尚欠科学。在具体的课程实践中，机器人组装教学多以课外活动的形式展开，它是小部分学生的活动，虽然对于特长教育有着不可否认的作用，但是，课外活动的系统性、普及性和公平性都得不到保证。

5.竞赛活动商业化、功利性

不规范的行为对中小学机器人组装教学带来的侵蚀较为严重：商家主要靠竞争人通过竞赛规则或功能等办法来推销和限制其他商家的产品，导致选手参加比赛受机型的局限性很大。此外，由于竞赛的功利化思想和比赛的管理方法不成熟，导致了比赛的表演化倾向。