姚月梅

【摘? 要】 新時期，是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時代。機(jī)器人、算法元素、人工智能、編程等廣泛融入教育教學(xué)中，被現(xiàn)代教育學(xué)家譽(yù)為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力和實(shí)踐力的有效途徑之一。為此，教育工作者需把握科技發(fā)展趨勢，深度使用機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生掌握機(jī)器人知識與技能，運(yùn)用聯(lián)機(jī)交互系統(tǒng)展開實(shí)踐與發(fā)明創(chuàng)造，以具體的社會需求為目標(biāo)進(jìn)行綜合性的設(shè)計(jì)與制作，在發(fā)展學(xué)生信息技能與編程能力的同時，推動其建立遠(yuǎn)大的目標(biāo)理想，形成一定的創(chuàng)新意識，探索更多機(jī)器人的組建方式，達(dá)成巧妙的統(tǒng)籌規(guī)劃以及微觀的調(diào)控等，致力于未來科技領(lǐng)域的創(chuàng)新，開拓奮斗，服務(wù)于國家與地方的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級與人才培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】 項(xiàng)目學(xué)習(xí)；機(jī)器人社團(tuán)；創(chuàng)新思維；團(tuán)隊(duì)協(xié)作；教學(xué)模式

新課標(biāo)視域之下，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)越來越成為教師工作的重要導(dǎo)向。核心素養(yǎng)之中，涵蓋了信息意識、計(jì)算思維、創(chuàng)新思維、動手操作能力、社會責(zé)任意識等多個方面。在此過程之中，教師可充分運(yùn)用機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生在更加活泛、巧妙的氛圍中探究各種機(jī)器人硬件的組建方式，分析算法與編程知識，在探究性活動之中，實(shí)現(xiàn)知識與技能自然而然的組合，結(jié)合具體的目標(biāo)展開自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐，致力于成果的打造來融入自己的創(chuàng)意，優(yōu)化各種算法與程序之間的銜接等，在調(diào)試中激發(fā)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的探索熱情。本研究以機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式為切入點(diǎn)，著重討論了打造高效能教學(xué)機(jī)制的策略，以供參考。

一、機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式的研究背景

新的時代背景下，人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展迅猛?？梢灶A(yù)見的是，在未來社會中的各行各業(yè)，一定是趨向于智能化，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)造的。明確的導(dǎo)向?qū)π畔⒓夹g(shù)學(xué)科的教學(xué)提出了更新的要求。多項(xiàng)國務(wù)院、教育部印發(fā)的政策文件，都明確指出了科技創(chuàng)新與教育之間的銜接性。如《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的文件中，就明確指出了現(xiàn)代人工智能技術(shù)的應(yīng)用，全面倡議在中小學(xué)階段引入并深度推進(jìn)人工智能課程，提升編程教育的力度與廣度。又如《教育信息化 2.0》之中，更是提出了“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動”，充分明確了在教育中應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的平臺技術(shù)、智能教學(xué)助手、機(jī)器人等，明確指出了教育現(xiàn)代化發(fā)展的方向；再如《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見》明確提出：加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與多學(xué)科融合教育，使得編程教育、人工智能、創(chuàng)客教育之間達(dá)成融合。可以說，現(xiàn)如今，國家十分重視科技創(chuàng)新和復(fù)合型技術(shù)人才的培養(yǎng)。因此，在學(xué)校教育中深度推進(jìn)機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式則成了一個重要的方向。

二、機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式概述

就目前的研究而言，機(jī)器人教學(xué)的重點(diǎn)組成部分就是算法程序知識，很多的項(xiàng)目推進(jìn)都是以社團(tuán)為載體來進(jìn)行的。巧妙的組織形式往往涉及四個方面，即實(shí)驗(yàn)操作模擬型、趣味體驗(yàn)交互型、科學(xué)計(jì)算探究型、發(fā)明與創(chuàng)造型等。具體來論述，其一，實(shí)驗(yàn)操作模擬型。其屬于社團(tuán)教學(xué)的常態(tài)，最為明顯的特點(diǎn)就是，將與機(jī)器人相關(guān)的知識與技能，當(dāng)作是教學(xué)的主體部分，將機(jī)器人本身當(dāng)作是客觀的學(xué)習(xí)與分析對象，目的在于掌握機(jī)器人的知識與技能，以本體知識的建構(gòu)為導(dǎo)向。其二，趣味體驗(yàn)交互型。往往是指開發(fā)多種有趣、巧妙的機(jī)器人，充分運(yùn)用聯(lián)機(jī)交互系統(tǒng)，設(shè)計(jì)任務(wù)的一種教學(xué)模式。其中的形態(tài)之核心是編寫程序，將機(jī)器人設(shè)置為有效的控制端，加強(qiáng)機(jī)器人與計(jì)算機(jī)程序間的交互力度。其三，科學(xué)探究型模式。這種方式往往將“問題的解決”作為有效的導(dǎo)向，使得機(jī)器人的開發(fā)和運(yùn)用，成為探究過程中的一種工具，有價值的活動過程往往可以為學(xué)生的實(shí)踐運(yùn)用提供數(shù)據(jù)與信息，達(dá)成技術(shù)的支持。其四，發(fā)明與創(chuàng)造型。最為核心的特點(diǎn)就是“以具體的社會需求和目標(biāo)”采用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)模式，展開創(chuàng)造類型的教學(xué)。在此過程中，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以及綜合性的設(shè)計(jì)與制作能力，輔助學(xué)生巧妙組合程序與算法，合作創(chuàng)造最優(yōu)的成果。

三、全面深化機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)模式的策略

（一）科學(xué)推進(jìn)：設(shè)定社團(tuán)人員選定機(jī)制

濃厚的興趣往往是學(xué)生展開機(jī)器人探究學(xué)習(xí)，以及開發(fā)設(shè)計(jì)的活力源泉。換言之，只有在興趣的支持下，學(xué)生才能夠達(dá)成一種更加理想的狀態(tài)，進(jìn)而發(fā)揮出潛能，獲取到最優(yōu)的學(xué)習(xí)以及創(chuàng)造成果。所以，在實(shí)踐之中，社團(tuán)人員的培養(yǎng)首先應(yīng)遵循學(xué)生的個人意愿，使他們在建立興趣愛好的基礎(chǔ)上，參與到實(shí)踐性的嘗試運(yùn)用過程中。因此，教師需要運(yùn)用日常的各類活動，展開機(jī)器人知識的有效滲透，呈現(xiàn)各種高科技成果等，來吸引學(xué)生的注意力，促使他們建立對機(jī)器人的向往，聯(lián)系生活需要，建立工作的目標(biāo)理想和發(fā)展愿景等，進(jìn)而保持堅(jiān)定的意志和明晰的發(fā)展方向，真正意義上的參與到社團(tuán)及教學(xué)活動之中，有效規(guī)避遇到困難中途退出的狀況。實(shí)踐之中，教師也要考慮到社團(tuán)人員的分組與合作，充分遵循科學(xué)性、互補(bǔ)性原則來劃分不同的團(tuán)隊(duì)?？紤]到機(jī)器人領(lǐng)域所具備的廣泛性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)有效的項(xiàng)目，開發(fā)具備不同能力的學(xué)生，使他們之間達(dá)成優(yōu)勢互補(bǔ)，在相互的引領(lǐng)與帶動之下，各自發(fā)揮優(yōu)勢或者是付出力量，形成一種合力來展開研究學(xué)習(xí)以及機(jī)器人的開發(fā)等等。

（二）組織實(shí)施：規(guī)劃社團(tuán)教學(xué)的細(xì)化方案

階段性的調(diào)研充分顯示：很多學(xué)生在面對機(jī)器人學(xué)習(xí)的起始階段，往往是懷著濃厚熱情。但是，從某種意義上來說，機(jī)器人是一個新興的領(lǐng)域，往往沒有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，在參與社團(tuán)學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)無法找到切入點(diǎn)的情況，更是會遇到一系列的困難。因此，實(shí)踐之中，廣大教師需要聯(lián)系學(xué)生的客觀特點(diǎn)以及動態(tài)性的情況，展開有效的統(tǒng)籌規(guī)劃，設(shè)定出細(xì)化的教學(xué)方案，聯(lián)系實(shí)施的過程進(jìn)行進(jìn)行的調(diào)整，充分保證耐心，做好嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作，完善教學(xué)過程或培訓(xùn)方案：

其一，引導(dǎo)學(xué)生展開硬件的構(gòu)建，把握機(jī)器人所存在的各個主體部分，滲透認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃枷耄瑔l(fā)學(xué)生明確任何程序的錯誤都可能會造成機(jī)器人故障，有效培養(yǎng)學(xué)生的問題意識。其二，學(xué)生通過合作展開任務(wù)的完成以及場地的搭建，培養(yǎng)學(xué)生明確團(tuán)隊(duì)的意義，歸納“機(jī)器人的構(gòu)建以及設(shè)定的程序，往往是由眾多人才、專家，歷經(jīng)無數(shù)的辛苦和研究時間而完成的”。其三，啟發(fā)學(xué)生明確無論是怎樣先進(jìn)的機(jī)器人，都源于人類的設(shè)計(jì)以及操控，明確機(jī)器人的應(yīng)用性，并且建立遠(yuǎn)大的目標(biāo)理想，初步形成一定的創(chuàng)新意識，不僅僅局限于研究和使用的角度。

（三）實(shí)踐參與：發(fā)展學(xué)生的信息技能

實(shí)踐性的經(jīng)歷往往是學(xué)生內(nèi)化知識與技能的重要途徑，也是學(xué)生發(fā)展思想意識的有效輔助。因此，在機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)的過程之中，廣大教師必須明確實(shí)踐參與的重要價值，不將教學(xué)活動停留在模式化、表層之中，而是需要設(shè)計(jì)更具有深度的項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生帶入情境中，展開參與，不斷明確更多機(jī)器人的組建方式，并且展開初步的嘗試、練習(xí)等，全面強(qiáng)化學(xué)生的編程技能。

唯物主義辯證思想中提到“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，這一理論與教育體系是十分契合的。如“實(shí)踐出真知”就充分論述了學(xué)生自主參與實(shí)踐操作之間所存在的銜接性關(guān)系。換言之，只有更具綜合性的項(xiàng)目操作，學(xué)生才會獲取到更加扎實(shí)的機(jī)器人硬件知識，而在搭建完成之后，學(xué)生也需要自行選擇運(yùn)用相應(yīng)的編程平臺，聯(lián)系模擬仿真的操作，他們才可以掌握更多編程的方法，積累經(jīng)驗(yàn)。比如把握機(jī)器人的活動范圍參數(shù)，有效計(jì)算出影響整體參數(shù)的原因，這個過程也可以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，更是能夠使學(xué)生在整體調(diào)試的過程之中積累更多的方法。在一系列的實(shí)踐布置工作之后，學(xué)生才會獲得理性的成長，聯(lián)系自己的動手成果，體會成功的喜悅。階段性的積累與沉淀之后，學(xué)生則會獲得由量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化，在更多硬件搭建與程序組合的過程之中，形成積累，強(qiáng)化學(xué)生的信息技能。

（四）人才培育：關(guān)注創(chuàng)新思維的培養(yǎng)

新時代背景之下，無論是國家、社會還是企業(yè)的人才引進(jìn)方向都趨于創(chuàng)新型。這一方向，在教育教學(xué)過程之中也應(yīng)全面體現(xiàn)。立足機(jī)器人的社團(tuán)教學(xué)，更應(yīng)呈現(xiàn)出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生在靈活多變的環(huán)境之中，提出自己的思路與想法，融入自己的創(chuàng)意等，進(jìn)行有效的鍛煉，聯(lián)合目標(biāo)導(dǎo)向，建立一定的創(chuàng)新思維。

某種意義上而言，機(jī)器人完成任務(wù)的硬件搭建方案靈活多變，同一個任務(wù)不同的學(xué)生能搭建出很多套方案，同一個學(xué)生通過優(yōu)化組合也可以搭建出不同的方案。這個過程是培養(yǎng)學(xué)生多思考、勤反思、善溝通，虛心學(xué)習(xí)借鑒的過程，大家把各自的方案想法拿出來交流，開闊了眼界，增長了知識。軟件編程更是一個磨煉學(xué)生意志、培養(yǎng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)習(xí)態(tài)度、縝密邏輯思維能力的過程。優(yōu)化程序的過程更能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新精神。實(shí)踐過程之中，廣大教師應(yīng)積極聯(lián)合課程目標(biāo)，對接一些學(xué)生的興趣來設(shè)定相應(yīng)的創(chuàng)造任務(wù)。提出具體的目標(biāo)情境引導(dǎo)學(xué)生深入代入其中，展開所學(xué)知識的建議運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)技能的巧妙組合，貫徹各種算法以及編程的應(yīng)用等，致力于成果的構(gòu)建，達(dá)成巧妙的統(tǒng)籌規(guī)劃以及微觀的調(diào)控等。

（五）凸顯創(chuàng)造：強(qiáng)調(diào)學(xué)生合作意識

合作、共享、交互，都是現(xiàn)代化教育理念之中的核心部分，學(xué)生之間的信息共享，不僅可以幫助他們跨越重難點(diǎn)，更是可以融合主體力量來搭建機(jī)器人成果。因此，在機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)的過程中，廣大教師應(yīng)明確學(xué)生合作的重要性，聯(lián)系整體的設(shè)計(jì)、搭建、測試和排練（完成）等工作，來啟發(fā)學(xué)生展開團(tuán)隊(duì)合作。在遇到問題與困境時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生共同付出努力解決，與隊(duì)員之間主動溝通，積極借鑒好的方法與經(jīng)驗(yàn)等，達(dá)成一種相互引領(lǐng)與帶動、相互付出的效果，培養(yǎng)學(xué)生與伙伴共同邁入科技創(chuàng)新與發(fā)展的道路之上，成為學(xué)習(xí)共同體，致力于未來科技領(lǐng)域的創(chuàng)新，開拓奮斗。

可以說，機(jī)器人比賽是一項(xiàng)創(chuàng)新性科技教育和競技活動，需要參賽者從申請參加比賽的階段開始，進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、編程、測試和排練等多個階段的前期準(zhǔn)備工作，并最終參與現(xiàn)場比賽。它的主要目的是通過設(shè)計(jì)、建造和編程控制機(jī)器人，培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作精神。目前高中生參加的主要是中國青少年機(jī)器人競賽，競賽是以弘揚(yáng)科學(xué)技術(shù)、凸顯創(chuàng)造與創(chuàng)新、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨。在中國青少年機(jī)器人競賽中，學(xué)生是以團(tuán)隊(duì)的方式參與比賽，比賽中是通過兩人合作完成任務(wù)得分的方式來評判勝負(fù)，這就要求學(xué)生在平時的訓(xùn)練中就要分工合作，遇到問題去共同發(fā)現(xiàn)解決問題的方法，有的任務(wù)是一人就可以完成，有的任務(wù)必須兩人配合才可以完成，比賽的時間只有短短兩三分鐘，賽前準(zhǔn)備的階段兩人既要分工又要合作。遇到問題能共同發(fā)現(xiàn)，協(xié)商解決。比賽過程中出現(xiàn)問題，能靈活應(yīng)變，隨時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。比賽結(jié)束，可以通過得分的情況找到較強(qiáng)的隊(duì)主動溝通，吸取好的經(jīng)驗(yàn)，提升自己。這種模式鍛煉了學(xué)生良好的心理素質(zhì)，更激勵著學(xué)生在科技創(chuàng)新的道路上勇往直前，勇攀高峰，緊密協(xié)作，為成為未來機(jī)器人科技領(lǐng)域的開拓者而努力奮斗。

四、結(jié)語

綜上所述，機(jī)器人社團(tuán)教學(xué)是模式，近幾年來伴隨科技的發(fā)展而契合時代需要的教學(xué)方式，是培育創(chuàng)新人才的重要舉措。深化機(jī)器人教學(xué)，可以為我國教育事業(yè)打開新的局面。

新時代背景下的教師，應(yīng)積極明確未來的社會中的各行各業(yè)的發(fā)展方向，深度推進(jìn)人工智能課程，加大機(jī)器人編程教育的力度，打造社團(tuán)教學(xué)的常態(tài)化，展開創(chuàng)造類、實(shí)踐型的教學(xué)，輔助學(xué)生巧妙組合程序與算法，各自發(fā)揮優(yōu)勢或者是付出力量，合作創(chuàng)造最優(yōu)的成果，在更多硬件搭建與程序組合的過程之中，聯(lián)合目標(biāo)導(dǎo)向，建立一定的創(chuàng)新思維，凸顯創(chuàng)造，進(jìn)入科技創(chuàng)新與發(fā)展的領(lǐng)域中，達(dá)成人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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