王博

摘 ? 要：隨著21世紀(jì)人工智能時(shí)代的到來，機(jī)器人作為技術(shù)時(shí)尚潮流的標(biāo)志，已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、娛樂、醫(yī)療和家庭等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。用發(fā)展的眼光看，機(jī)器人應(yīng)用肯定會(huì)越來越普及。把機(jī)器人引入校園、走進(jìn)課堂，也成為近幾年來“時(shí)髦”教育的代名詞。隨著通用技術(shù)教育課程與教材改革的深入及人工智能技術(shù)的發(fā)展，在通用技術(shù)教育中滲透機(jī)器人學(xué)科知識(shí)與機(jī)器人應(yīng)用前景方面的教育已勢在必行。機(jī)器人教育，作為一個(gè)新型教學(xué)載體已呈現(xiàn)出多方面優(yōu)勢，利用機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)可學(xué)到比書本上更為全面廣泛的知識(shí)。在機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)到機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)及編程方面的知識(shí)，還在動(dòng)手搭建、調(diào)試機(jī)器人的過程中培養(yǎng)獨(dú)立思考，合作探究的能力，有效地提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人;教學(xué)活動(dòng);通用技術(shù)

1 ? 機(jī)器人活動(dòng)介紹

根據(jù)新課改精神要求，“機(jī)器人”進(jìn)入課堂教學(xué)是“技術(shù)與學(xué)科整合”的發(fā)展趨勢。我校從2003年開始組織學(xué)生參加各類機(jī)器人科技活動(dòng)，主要通過活動(dòng)進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)普及并從中選拔一批人才參加機(jī)器人競賽。學(xué)校有三間機(jī)器人專用活動(dòng)教室，從開學(xué)到期末保持每周活動(dòng)1次（假期不活動(dòng)）?；顒?dòng)分基本技能、足球、FLL三個(gè)項(xiàng)目。自我校開設(shè)機(jī)器人綜合實(shí)踐活動(dòng)后，我們邊教學(xué)邊探索，為我校機(jī)器人興趣小組開展機(jī)器人課程教學(xué)活動(dòng)積累經(jīng)驗(yàn)。幾年來經(jīng)過不斷改進(jìn)和積極探索，有一些體會(huì)和收獲，總結(jié)如下。

1.1 ? 社團(tuán)活動(dòng)

社團(tuán)成立旨在為普及科技活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，并在興趣的基礎(chǔ)上拓展思維。培養(yǎng)學(xué)生合作精神和探究能力，樂于交流，勤于探索，在社團(tuán)中形成到對其終生受益的品質(zhì)和能力。

社團(tuán)活動(dòng)為機(jī)器人興趣小組選拔的初級階段。機(jī)器人興趣小組成員定期進(jìn)行機(jī)器人表演吸引同學(xué)參加機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，經(jīng)過簡單的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，從中篩選出一批優(yōu)秀學(xué)生參加機(jī)器人興趣小組活動(dòng)，社團(tuán)活動(dòng)有別于興趣小組活動(dòng)，其人數(shù)多于興趣小組，主要目的是進(jìn)行機(jī)器人的普及教育，使同學(xué)們走近機(jī)器人世界，為日后相關(guān)專業(yè)的學(xué)習(xí)工作打下基礎(chǔ)。

1.2 ? 興趣小組活動(dòng)

主要通過興趣小組選拔人才參加機(jī)器人競賽。每批次總?cè)藬?shù)約為20人，2人一組按興趣自由結(jié)合。

活動(dòng)過程分五個(gè)階段：

第一階段：大班教學(xué)，講解機(jī)器人構(gòu)造，包括單片機(jī)、傳感器、電機(jī)等部件基本原理。

第二階段：大班教學(xué)，講解編程軟件操作細(xì)節(jié)及相應(yīng)操作語句，如與或非運(yùn)算、條件語句、循環(huán)語句等。

第三階段：分項(xiàng)目教學(xué)，按照各項(xiàng)目機(jī)器人特點(diǎn)進(jìn)行簡單介紹。其中包含機(jī)器人結(jié)構(gòu)、比賽規(guī)則及任務(wù)。

第四階段：分項(xiàng)目教學(xué)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己組裝機(jī)器人。熟悉如循跡、躲避障礙物等基本模塊操作程序。

第五階段：分項(xiàng)目教學(xué)，按照正式比賽的要求進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練。

1.3 ? 課堂教學(xué)

利用通用技術(shù)相關(guān)章節(jié)課程，結(jié)合課本講解機(jī)器人有關(guān)知識(shí)內(nèi)容，演示機(jī)器人控制過程，使學(xué)生初步了解機(jī)器人原理構(gòu)造及制作流程。例如通用技術(shù)中“技術(shù)與設(shè)計(jì)2”第四章控制與設(shè)計(jì)單元，其中利用口述和幻燈片講解控制的定義及控制流程方式相對枯燥乏味，把學(xué)生帶入機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行演示，講解循跡、避障等實(shí)現(xiàn)過程會(huì)簡單直觀許多，利用實(shí)物進(jìn)行教學(xué)易于學(xué)生加深理解，教授知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們了解機(jī)器人控制過程，并立志日后從事相關(guān)領(lǐng)域的工作學(xué)習(xí)，為祖國發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。

2 ? 機(jī)器人教法探究

機(jī)器人無疑是豐富學(xué)生創(chuàng)造性思維及創(chuàng)造力開發(fā)的最佳載體。其可適用于各階段學(xué)生進(jìn)行全面培養(yǎng)，提升現(xiàn)代學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力與科學(xué)技能方面的素質(zhì)教育。機(jī)器人課堂教學(xué)與過去教學(xué)方式不同的是，要把“寓教于樂”的理念融入課堂中去，而這一理念的貫徹需要徹底改變過去單一的教師灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的教學(xué)模式，讓學(xué)生在玩樂中成長。在機(jī)器人的模型拼裝、編程控制調(diào)試的實(shí)踐過程中去體驗(yàn)、去創(chuàng)新、去掌握知識(shí)，最終提高能力。其注重的不是結(jié)果如何，更重要的是實(shí)踐的過程。經(jīng)過這種教育模式，最終學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)研究，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.1 ? 以老帶新，各取所長

參加機(jī)器人興趣小組活動(dòng)的學(xué)生一般為初一、初二、高一、高二四個(gè)年級，每屆參加比賽的人數(shù)為20人左右，進(jìn)入興趣小組活動(dòng)的同學(xué)數(shù)量約為30人，另10人作為替補(bǔ)參賽。教師一般只講解五個(gè)階段的活動(dòng)過程內(nèi)容，真正參與活動(dòng)的時(shí)間完全交給學(xué)生，期間低年級遇到的問題由高年級幫助輔導(dǎo)，教師只做個(gè)別問題解答，這樣一來不僅低年級的問題被解決了，高年級也可以加深鞏固，提高了教學(xué)活動(dòng)效率的同時(shí)，使每個(gè)人在最短時(shí)間內(nèi)收獲最大知識(shí)量。

2.2 ? 任務(wù)驅(qū)動(dòng)，合作探究

“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法符合探究式教學(xué)模式，適用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。機(jī)器人這門學(xué)科具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、創(chuàng)造性、操作性、具有明顯的時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)的課程?！叭蝿?wù)驅(qū)動(dòng)”這一教學(xué)法既符合這一系統(tǒng)的層次性和實(shí)用性，也便于學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)通用技術(shù)的知識(shí)和技能。例如一堂課，教師先提出一個(gè)新任務(wù)，完成任務(wù)的思路有很多種且不唯一，其中每一個(gè)思路都會(huì)遇到不同難度的問題，學(xué)生通過積極思考，相互協(xié)作可以逐步解決這些難題，學(xué)習(xí)機(jī)器人知識(shí)的同時(shí)增加合作技巧。

2.3 ? 交叉學(xué)習(xí)，互學(xué)互補(bǔ)

雖然學(xué)生有分為三個(gè)不同項(xiàng)目進(jìn)行分類別學(xué)習(xí)，但定期也要進(jìn)行項(xiàng)目之間的交流，目的是使他們把自己本項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享，從其他學(xué)科中了解新知識(shí)新思路，開拓自己的視野。例如FLL和基本技能項(xiàng)目都要用到循跡單元，但是他們實(shí)現(xiàn)的方式不太一樣，學(xué)生利用不同項(xiàng)目同一任務(wù)進(jìn)行對比，可以挖掘更深層次的知識(shí)，使他們更加深入了解這一簡單動(dòng)作背后的技巧。

3 ? 機(jī)器人課外活動(dòng)對高中生成長幫助分析

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中教學(xué)基本上就是教師講、學(xué)生聽，這往往使學(xué)生處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)。新課程改革中，教育理論工作者與教師們達(dá)成了一種共識(shí)：教學(xué)是教師的教與學(xué)生學(xué)的統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的實(shí)質(zhì)是交往。教學(xué)是一種對話，一種溝通，是合作、共建，是以教促學(xué)。無疑機(jī)器人活動(dòng)的開展是素質(zhì)教育在新時(shí)代新環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的產(chǎn)物。

機(jī)器人技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、聲、光、電、磁、通訊、控制等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。在機(jī)器人活動(dòng)中，既教會(huì)學(xué)生科學(xué)技術(shù)知識(shí)，又可通過一些實(shí)際問題讓學(xué)生獨(dú)立思考，過程中培養(yǎng)動(dòng)手動(dòng)腦的綜合素質(zhì)。學(xué)生通過親手組裝機(jī)器人系統(tǒng)、檢測調(diào)整傳感器、編制調(diào)試控制程序等工作，更好地豐富他們的綜合知識(shí)水平，使學(xué)生的動(dòng)手能力、邏輯思維能力、綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等各方面都能得到全方位訓(xùn)練和提升，對進(jìn)行學(xué)科知識(shí)滲透、培養(yǎng)素質(zhì)全面的創(chuàng)新型人才具有重要作用。機(jī)器人進(jìn)入校園后學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲、綜合素質(zhì)提高、創(chuàng)新思維活躍，這正是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。經(jīng)總結(jié)，機(jī)器人教育活動(dòng)對學(xué)生有以下三個(gè)方面益處。

3.1 ? 豐富生活，動(dòng)手動(dòng)腦

由于現(xiàn)代生活水平的提高，青少年接觸自然，走近生活的機(jī)會(huì)越來越少，動(dòng)手制作玩具及模型的能力也日益降低，發(fā)明創(chuàng)造理念也日趨減弱。長此以往，中國未來青少年兒童的自我創(chuàng)造力將消失殆盡，這對一個(gè)民族的科學(xué)發(fā)展是極為不利的。此外依靠讀書的單一方式使學(xué)生的日常生活變得平淡無趣，繁重的課業(yè)負(fù)擔(dān)更使他們無所適從。所以自我組裝、改造、制造機(jī)器人不但會(huì)提升青少年的科學(xué)興趣，同時(shí)也會(huì)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成凡事自己動(dòng)手、勤于思考的良好生活習(xí)慣。使得原本枯燥無味的生活變得多姿多彩。

3.2 ? 培養(yǎng)耐性，善于協(xié)作

機(jī)器人的學(xué)習(xí)制作涉及相關(guān)領(lǐng)域多種門類的專業(yè)知識(shí)，青少年必須廣泛涉獵，持之以恒，才能有所成就。機(jī)器人的制作過程，可以有效地鍛煉學(xué)生意志、培養(yǎng)堅(jiān)韌品質(zhì)。由于制作機(jī)器人對于學(xué)生工作量較大，故一般都以二至三人為一組進(jìn)行，大家群力群策、互幫互助、共同作業(yè)，使得這個(gè)過程變得異常有趣。同組的每位學(xué)生在活動(dòng)過程中缺一不可，整體的實(shí)力遠(yuǎn)超出個(gè)人能力發(fā)揮。通過小組完成任務(wù)的過程，每位組員都培養(yǎng)了耐性，克服了獨(dú)生子女不善于和他人溝通、交流、合作的弊病，使大家在制作機(jī)器人的過程中快樂成長！

3.3 ? 激發(fā)興趣，立志報(bào)國

一直以來大家都在思考和探索如何開發(fā)青少年智力的問題。參與機(jī)器人制作，能使學(xué)生從小就對科學(xué)產(chǎn)生興趣，獲得科普知識(shí)，同時(shí)也能很好的激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。不同品牌的機(jī)器人各具特色，但如今國際主流比賽所用器材還是以樂高品牌為主。在學(xué)生制作機(jī)器人的過程中，可以滲透講解不同品牌的優(yōu)勢及差異，使學(xué)生在接觸機(jī)器人的同時(shí)感受國內(nèi)外電子產(chǎn)品的差距，立志為祖國偉大復(fù)興而努力奮斗?？傊?，開展機(jī)器人課外活動(dòng)不僅可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生求知積極性、促進(jìn)綜合素質(zhì)發(fā)展，還可以把愛國主義教育融入其中，使其投身祖國建設(shè)，早日實(shí)現(xiàn)屬于國人的中國夢。

結(jié)論

機(jī)器人教育是一項(xiàng)常做常新的工作。雖然剛剛起步，還在慢慢被社會(huì)、學(xué)校、家長所接受，但其發(fā)展必定能有效帶動(dòng)課堂教學(xué)，更好地促進(jìn)文化課的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。我們有理由相信在不久的將來，中國的教育理念會(huì)以“寓教于樂”為主題深入人心，自己動(dòng)手、親身體驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程定會(huì)取代傳統(tǒng)教育模式而得到廣泛推廣，機(jī)器人活動(dòng)無疑是貫徹這一思想理念的最佳載體。制作機(jī)器人的過程中可培養(yǎng)學(xué)生手腦并用、注重協(xié)作、獨(dú)立思考的良好習(xí)慣，樹立正確的人生觀價(jià)值觀，為以后的學(xué)習(xí)、工作、生活打下良好的基礎(chǔ)！