基于机器人校本课程教学的聋生创造力培养实践探索

韩一鸣

(天津市聋人学校 天津300250)

0 引 言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出，“关心每个学生，促进每个学生主动地、生动活泼地发展，尊重教育规律和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育”，这一教学方针为教师的工作指明了方向，提供了方法。聋校义务教育课程标准明确指出，要积极推进个别化教学，在充分发挥聋生学习主动性和自觉性的同时，尊重聋生的个体差异，坚持因材施教。

2018年教育部发布的《高等学校人工智能创新行动计划》中指出，未来将形成“人工智能+X”的复合专业培养新模式，并对中小学、高校等多层次教育体系提出要求，未来将在中小学阶段引入人工智能普及教育。由于机器人是人工智能中最重要的一部分，因此需要让聋生了解人工智能，了解机器人会对聋生未来步入社会起到非常重要的帮助和推动作用。让聋生领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事求是的科学态度和勇于创新的科学精神也是《聋校义务教育课程标准》中作为课程内容重点提到的。

创造力是 21世纪人才必备的重要素质，近年来，国家在大力倡导创新型人才的培养。习总书记在出席全国科技创新大会时指出，科技兴则民族兴，科技强则国家强。到 2020年使我国进入创新型国家行列，到 2030年使我国进入创新型国家前列，到新中国成立 100年时使我国成为世界科技强国。可以看出，科技发展对于国家的发展、民族的昌盛起到至关重要的作用。作为科技发展的风向标——机器人早已不是一个遥不可及的梦想，机器人已经全面融入我们的生活，而机器人教育也早已走进校园[1]，其对学生创造性空间想象力、创造性思维能力方面的培养起到十分重要的帮助作用。在这样一个科学发展的时代，聋生同样迫切需要掌握这些能力，提高科学素养，为其未来发展打下坚实基础。

1 开设机器人校本课程对培养聋生创造力的意义

1.1 提高聋生的创造性空间想象力

机器人学习套装里包含种类丰富的结构零件，这些结构零件可以组成各种简单和复杂的机械结构，这些结构在生活中大量存在。聋生在学习的时候，自己搭建起这些结构，不仅可以了解很多结构知识，培养聋生的空间感，同时也可以提高聋生的创造性空间想象力。

1.2 培养聋生的创造性思维能力

机器人学习中非常重要的一点就是逻辑编程。机器人是通过一整套严密的程序来实现设计者的要求，只有经过严谨而周密的思考，编写出一套好的执行程序才能实现自己的设想，让机器人按照自己的意愿来行动。这种逻辑思维能力对学生的智力发展非常重要，是机器人学习中最重要的一种能力培养。学习型机器人的逻辑编程软件不是生涩难懂的各种代码，而是以形象易懂的图形化界面，使得逻辑思维训练变得更加容易。因此在机器人学习过程中，培养了聋生的创造性思维能力[2]。

2 制定个性化教学目标及内容

教学目标是整个教学环节的出发点和落脚点，要使每个学生都有所收获，就要求教师在制定教学目标时考虑到学生的差异性，依据先期对学生各方面能力的评估结果，有针对性地为每个学生“量身定做”，制定适合其自身成长与发展的教学目标及教学内容。在同一教学内容(主题)中根据学生能力水平的不同设计提供不同层次、不同难度的学习内容。教学方法通常分为 3个层级：以语言、文字、图片为媒介的教学方法；以实物为媒介的方法；综合的教学方法。

2.1 初期阶段(小学高段)

本阶段学生往往年龄较小并且初步接触机器人，在课程中以模仿结构搭建、讲解机械传动、介绍简单的物理知识为主，本阶段的学生在年龄上处于培养学习习惯、思维习惯的关键期，是打基础的阶段。根据聋人学生思维发展的特点，制定如下教学方法：

①本阶段的初期给学生一些搭建步骤图(图 1)，通过按照步骤搭建，培养学生的动手能力。这样学生可以较快完成作品，体会成功的喜悦，这对学生增强信心、提高学习兴趣有帮助。教师在学生完成作品后，对作品中结构特点、技巧进行讲解，便于学生今后应用。但此阶段不宜过长，需防止学生出现思维惰性，以免对学生在后续的学习阶段独立思考解决问题的能力产生影响。

图1 搭建步骤图Fig.1 Construction step diagram

②本阶段的中期，学生逐渐由按步骤搭建图一步步搭建，转变成只看最终的完成图(图 2)自行完成搭建。因为完成图中很多部分是被隐藏的，学生需要自己想象思考将隐藏内容补充完整。这对培养学生的创造性空间思维能力有很大帮助。学生通过“脑补”解决问题克服困难完成作品，可进一步增强其学习的信心和兴趣。本阶段向学生讲解简单的机械、物理知识，提高学生科学素养。

图2 作品完成图——升降机Fig.2 Finished picture of work-elevator

③本阶段的后期，教师在备课中制作木质科学模型(图 3、4)，在课上予以展示，让学生不仅从实物中看到机械原理知识便于学生理解，还能避免如在使用搭建图或教师制作模型范例而使学生产生的对范例一味模仿的依赖性。实现对学生自主创新、探索能力的培养。

图3 木质科学模型——直升机Fig.3 Wood science model-helicopter

图4 学生搭建作品——直升机Fig.4 Students’ construction work-helicopter

2.2 中期阶段(初中学段)

本阶段学生具备了一定的动手能力、搭建技巧、机械知识、物理知识，在巩固已有知识的同时，通过学习简单编程培养学生逻辑思维能力。

本阶段的前期，使用乐高 EV3-G编程等图形化编程软件(图 5)，培养学生的逻辑思维能力。在这一阶段，为了抓住学生对于编程的好奇心，通常只搭建简单的机械结构，如电风扇、小车等，着重强调运用程序，结合各类传感器对电风扇、小车等进行控制。

图5 乐高EV3—G编程环境Fig.5 LEGO EV3-G programming environment

本阶段的后期，学生在掌握基本的编程知识和搭建知识后，以各种机器人主题为依托，以使用木质原理模型为基础，结合所学编程知识，制作较为复杂的作品，同时结合培养创造性思维的特点，针对每一个机器人主题均有相应的模型作为发明母体，利用该模型的基本性能再结合其他科学原理，便可创新衍生出一件新的作品。也可将一件模型与其他模型进行组合设计，形成新的模型(图 6)……如此反复，让学生创造性思维训练有章可循，有法可依，同时创造性思维得到充分的延伸[3]。

图6 发散性思维训练过程Fig.6 Diagram of divergent thinking training process

2.3 后期阶段

以命题竞赛或挑战任务方式开展创新设计制作活动。设置挑战任务让学生运用所学知识解决学习、生活中发现的难题。竞赛是机器人教学中重要的一部分，聋生参加机器人竞赛，在与健听人的较量、交流中增强自信，为聋生未来走入社会打下基础。

3 以兴趣为导向，结合聋生思维认知特点找到适合每位聋生的发展方向

兴趣是人们探究事物或从事某种活动的心理倾向，它以认识或探索外界的需要为基础，是推动人们认识事物、探究真理的重要动机，可以说没有兴趣就没有学习。为了激发学生学习兴趣，在设计课程内容上注重将学生的兴趣与机器人课程相结合。比如笔者设计的《跳绳机器人》一课中，将学生感兴趣的体育项目跳绳和机器人结合在一起。课上将学生两人一组进行分组，每组由一位动手能力较强的学生和一位逻辑思维能力较强的学生组成，在作品完成的过程中，两位学生分工合作，取长补短，既尊重了个性差异，又能从学生之间的不同观点得到启发，促使学生的思维向广度和深度发展。

再比如在学校机器人活动社团中组建了机器人足球队，每支机器人足球队由 2～3名学生组成。根据聋生思维和认知特点对队伍中的学生进行责任分工(表 1)。

表1 责任分工表Tab.1 Division of responsibilities

遵循学生的身心发展规律，让动手能力强的学生负责足球机器人的设计和搭建培养学生的形象思维能力；让逻辑思维能力强、善于思考的学生负责足球机器人的程序编写，根据学生特点充分发挥学生优势；再挑选队伍中反应敏捷，心理素质强的学生操作机器人，这样学生之间扬长避短，充分挖掘学生潜力。正如《礼记·学记》中所说的，“使人不由其诚，教人不尽其材。其施之也悖，其求之也佛”。就是说教师要对学生诚心，要了解学生的学习情况，了解他们的优势和劣势，因材施教，否则就达不到育人的目的。

4 结 语

机器人教学在培养学生创新能力，提高学生创造力中起到了十分重要的作用，不仅迎合了素质教育的要求，对于培养和提高学生的信息素养、综合能力、创新素质也具有重大的意义。机器人课程教学是培养和提高学生创新能力、综合素质的理想平台。机器人教育要关注每个学生发掘自身潜在的强项智力，不应只局限于与机器人技术联系密切的智力的培养，还要对学生因材施教，发现他们的潜力，进行有效培养，从而转化为创造力。