机器人教学对高中学生创新思维能力培养的启示

仇利敏

摘  要：中学生创新能力与创新思维的培育是当下基础教育学界研究的一个热点话题，在科技手段日益增多、信息化水平不断增强的新时代下，培育方法和模式也更加丰富，通过融入乐高式的教学理念，依托计算机和互联网技术打造的乐高机器人平台，对中学生思维进行创造性开拓成为很多地区试点的项目，新的模式尝试必然有难度，但发展前景广阔。结合高中阶段的教学实践总结，对乐高机器人对学生创新思维能力的提升进行探究，为转变教育思维理念提供有益启示。

关键词：乐高;机器人教学;高中学生;创新思维能力培养

【中图分类号】G642      【文献标识码】A       【文章编号】1005-8877（2021）11-0011-02

The Enlightenment of Lego Robot Teaching to the Cultivation of High School Students' Creative Thinking Ability

QIU LiMin  （Wencui middle school，Jingning County，Pingliang City，Gansu Province，china）

【Absrtact】the cultivation of middle school students' innovative ability and innovative thinking is a hot topic in the field of basic education.In the new era of increasing scientific and technological means and increasing information level，the cultivation methods and models are more abundant.Combined with the summary of teaching practice in senior high school，this paper probes into the improvement of students' innovative thinking ability by Lego robot，which provides beneficial enlightenment for changing the educational thinking idea.

【Key words】Lego;Robot Teaching;High School Students;Cultivation of Innovative Thinking Ability

創新型国家建设的伟大工程需要一大批创新型人才的支撑，作为承上启下的高中教育，学生积累了一定的基础理论知识，又在向更高层次的高等教育努力奋斗，在这个阶段培养他们的创新思维能力是十分关键和必要的，一方面可以帮助他们更好备战即将来临的高考，在看待学习、生活的问题上有了新的角度和思路，有助于缓解当下的身体和心理压力，另一方面为大学的学习研究提前培育创新意识，有利于更快适应新环境。

1.乐高式的教育思路的特点和优势

所谓乐高教育理念，就是寓教于乐式教育的具体化现实化，让学生在游玩中找到快乐的氛围，同时以开心和向往的心态去参与到学习中，真正实现快乐学习，快乐成长、快乐生活。爱玩是孩子的本性，它与学习并无本质上的冲突，相反的，适当的娱乐能够提高学习效率，增强学习效果，主要原因是改变了学生的压抑情绪，让压力尽快释放出来，祛除较多的负面因素，让学生在学习时间全身心专注的投入，这就是乐高教育所要达到的目标，也是它一些教育模式所遵循的理念所在。该理念倡导有计划、有目的娱乐，帮助孩子在玩乐时间培养一定的精神品质，通常有探索精神、创新意识、勇敢担当、团结协作等等，从而能够更好地建立起他们脑海中的知识框架，比如在认识新生事物时，如计算机，学生最初只是看到了屏幕的图像和音响发出的声音，但是它的组成部分和运行机理学生并不了解，而运用乐高教育模式可以把计算机的构成与运行机制设计成一个易于理解的动画视频或者小游戏，让学生在参与游戏或者观看视频中了解到这些知识点，由于是自发的去参与到这些教育活动中来，孩子的好奇心和注意力就更加的高涨，在倾听和理解时更能专注，比课堂的传统讲授更有效果，学生对其理解到的知识和通过自我实践的经验记忆会更加深刻，同时还可以培养他们主动学习，创新思考的能力。

2.运用机器人技术对激发高中生创造力的优势分析

目前，沉重的课业压力让高中生疲于应付各类考试和复习，严重的消磨掉了他们的兴趣爱好，而良好的兴趣爱好是促进学习的一剂良药，学生大多数是为了外界的期望与压力学习，学习的内生动力不足。如果提起了兴趣，就会很享受学习的过程，沉浸其中。运用机器人激发学生创造力的优势在于它能够提高其高中生的学习兴趣，它作为一种智能化的智能产品，具有较多的新颖的功能，这对于好奇心较强的高中生而言必然产生较大的吸引力，都希望能够深入的了解，从机器人的设计安装、操控和升级等过程中寻找到动手实践的乐趣，并且激发他们探索未知领域，独立思考，敢于创新的动力。而运用机器人教学可以运用多种设定的程序开展多样化的新型教学流程，以新鲜感切入，引导学生在学习中多进行思考，发表自己的独到想法，让他们在经过自己尝试后收获一定的成果，从中感受到其中的喜悦，这也一方面推进了学生的个性化发展，通过个性化培养来发挥他们的创造力。乐高教育的方式类似于拼图一样，可以将初始的图块拼成各种样式，拥有无限种可能，这就可以让学生根据自己的喜好去尝试，并在老师的指导下在自己感兴趣的领域进一步的探索，从而进行更高层级的创新，同时可以提升学生的发散思维。

3.学生机器人制作的教学计划设计

（1）掌握基本知识和原理

高中学生通常都具备了一定的逻辑思考能力，认识事物偏向于了解他的运行机理，所以教学过程中就要对机器人运行需要用到的硬件设备和软件程序进行讲解，让他们对机械制造和程序编辑等领域的知识有初步的了解，并能够从事基础的机器语言的编译，观察是否有擅长该领域并有一定兴趣的学生，可以着重进行培养，同时让其他学生在认识新事物中锻炼观察能力、空间想象力，对问题的逻辑思维能力。

（2）动手能力的提高

全面认识后即可开展自我组装和制作的教学，他们可以对照图纸进行尝试，必然会遇到这样那样的实际问题，这就让学生认识到书本知识与社会实践具有较大的区别，必须具备一定的灵活处置和创新能力，锻炼自己的实际动手能力，才能胜任实际的社会实践活动。这样在创作的时间也是他们进步的时间，当再回到学习中去就能够以更积极的心态去面对，创新意识也更强。

（3）激发探索欲望，引起情感共鸣

高中阶段的学生因其年龄因素，好奇心和求知欲都很强，乐高机器人作为前所未有的事物出现时，极大提高了学生的兴趣度，他们之前可能在各类影视资料中了解到机器人的强大功能，而真正面对时，就更加期待更进一步的接触，在制作组裝机器人的时候，既锻炼了学生的动手和观察力，更是激发了他们的想象力，同时在处理一些实际问题时培养他们的逻辑思维和创造性思维。二者都是基于机器人带给学生的吸引力激发出他们的探索欲。

4.开展乐高机器人实践活动提升高中生创新思维能力

学校在开展活动前要进行广泛和深入的调研，了解当前高中生对机器人领域的最感兴趣，最迫切了解的方面，并结合青少年创新实践指导意见的相关要求，以需求导向、目标导向开展多丰富多样的实践活动，其主要目的在于培养孩子的兴趣爱好，带动高中生从沉重的课业压力中释放出来，让其知道自己的兴趣点和特长在哪里，利用机器人这一科技载体激发学生的想象力、创造力，再通过相应的活动进一步提升他们的能力，使其进一步得到巩固，当前主流实践活动方式有科技普及课堂、设立兴趣团队、开展机器人创新比赛、机器人成果巡回展等等，让实践活动能更好的结合高中生在现阶段所需要的敢于创新、持之以恒、良好心态等精神品质，现将实际开展中成效较好的几种方式进行探讨。

（1）开辟实践的第二课堂

在合理安排高中学生的学习休息时间的前提下，留出一定的时间增设科技实践课程以及课外活动时间，以这些时间为基础打造学生乐高机器人实践创新的新课堂。课堂上先以科普宣讲为出发点，聘请专业的机器人制作团队、机器人领域的专家学者为青少年讲述和普及机器人的基本原理、基本构造、基本应用以及今年来的创新方向，而后再较为针对性地以讲和练相结合地进行机器语言编译、程序设计、零件组装等方面的讲授和训练，让学生在实际操作中领会原理知识的精髓所在，并可以带领学生参观机器人展馆，观看高技术机器人的实际操作演示，让学生进行体验式的操作，激发他们的兴趣，鼓励他们自己动手去实际使用这些智能的设备，独立的去完成一个简单的机器人的模块化组装，尝试自己编译一段操控机器人的程序语言，并运行检验是否可行，在这样的过程中学生会逐渐的发现问题，努力去解决问题，在解决问题的时间内也培养了自己的创新思维。

（2）以兴趣为方向组建活动小组

团队合作是激发学生创新意识的桥梁，可以结合学生在机器人方面的不同兴趣对学生进行分类，将相同爱好的学生组建为同一组，并配备相应的指导老师，结合机器人实践活动为基础，通过设立一系列的创新实践活动，比如程序编译、实际操控等过程，打造有利于高中学生创造思维形成和应用的氛围与环境，在听、思、练的锻炼下对理科类知识如物理中的力学、电学和数学中的几何知识以及信息技术各类知识有更深的掌握理解，提高他们的团结协作能力、动手操作能力和创新能力。

（3）开展形式多样的创新比赛

在高中阶段开展种类多样的机器人创新实践比赛活动，因为乐高式的机器人零件价格较贵，整体套装的成本较大，在学校经费有限的情况下，难以大量的购置和使用，同时由于学业压力和成绩要求，学校不愿意将更多的时间匀出来开展这类竞赛活动，所以当下的比赛现状成为了老师扮演了机器人设计、组装的主要角色，而学生仅仅是观察、短时间体验和简单操控的配合位置，这就失去了以比赛锻炼学生动手实践能力，增强学生创新思维能力的初衷，开展此类活动的意义就不大。所以针对这种情况，高中学校就应以班级或者兴趣小组为单位，定时定点的开展这类竞赛活动，规模不一定大，但是要确保比赛中每个成员的参与度，结合高中学生的认知水平和实践能力，合理定位青少年机器人创新比赛的复杂程度以及竞赛难度，可以在师资和费用有限情况下与大学进行合作，邀请大学参加比赛获得优异成绩的师生来帮助高中生开展这类比赛，同时邀请学生家长积极参与，作为评委和老师给共同对学生的动手能力、创造能力和思维能力进行评价，以此为机会对学生的短板弱项进行有目的性的提高，这样既锻炼了他们的实践能力、创新思维能力，也拉近了与家长的距离，开启了家校联合培养的新局面。

5.结束语

总而言之，机器人作为信息时代发展的结晶，要在高中阶段达到熟练掌握运用的难度还是较大的，乐高机器人在提高中教学中的应用目的不是要学生们作出很出色的机器人，非常了解它们的原理，而是在这个过程中培养它们的兴趣爱好，激发他们的思维活力，锻炼他们的动手能力，增强探索未知与勇于创新的内生动力，以更好的精神状态去应对人生的大考，获得成功。

参考文献

[1]孙胜.浅谈机器人教育促进中小学生创新能力的培养[J].考试周刊，2018（16）.

[2]李得香.浅析乐高机器人与中学生创新思维培养[J].科教导刊，2018（11）.

[3]钟柏昌，张禄.我国中小学机器人教育的现状调查与分析[J].中国电化教育，2015（07）：101-107.

[4]孙方红，徐萃萍，刘应瑞，潘显岳.以机器人竞赛为载体，提高学生的实践创新能力[J].高校实验室工作研究，2013（01）：20-21.

[5]王同聚.中小学机器人教学中“微课”的制作与应用研究[J].中国电化教育，2014（06）：107-110+126.

[6]张晓丽，王鹏，崔东辉，范春凤，李彩玲.机器人竞赛对学生创新实践能力培养研究[J].教育教学论坛，2015（06）：87-88.