蔣國一

備受關(guān)注的新課改已經(jīng)在四川全省范圍內(nèi)實(shí)施了。在新課改的實(shí)施中增加了一門新的課程——通用技術(shù)，而且明確指出機(jī)器人教育作為通用技術(shù)的一個(gè)主要模塊。這標(biāo)志著以前只能以課外活動(dòng)的方式讓學(xué)生參與的機(jī)器人活動(dòng)正式走進(jìn)了高中課堂。

通用技術(shù)課的基本理念是：關(guān)注全體學(xué)生的發(fā)展，著力提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，注重學(xué)生創(chuàng)造潛能的開發(fā)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)；立足科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的視野，加強(qiáng)人文素養(yǎng)的教育；緊密聯(lián)系學(xué)生的生活，努力反映先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)文化；豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多元化。機(jī)器人活動(dòng)非常注重學(xué)生的動(dòng)手和實(shí)踐能力，是非常符合通用技術(shù)課程理念的一項(xiàng)活動(dòng)。

機(jī)器人教育將使學(xué)生了解并關(guān)注智能機(jī)器人這個(gè)學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，讓學(xué)生了解智能機(jī)器人的理念和工作方式，破除中小學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人的困惑和神秘感，可以使學(xué)生掌握智能機(jī)器人程序的編制和下載方法，了解智能機(jī)器人各種傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的作用，理解程序是智能機(jī)器人的靈魂，了解智能機(jī)器人是怎樣在人的指揮下進(jìn)行工作的，提高學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言的興趣。在學(xué)習(xí)為智能機(jī)器人編寫程序的過程中，可以學(xué)到科學(xué)而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學(xué)生分析問題和解決問題的實(shí)際能力，并使計(jì)算機(jī)語言教學(xué)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有重大突破。通過完成任務(wù)和模擬項(xiàng)目，使學(xué)生掌握智能機(jī)器人擴(kuò)充接口的方式方法，并在實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)和數(shù)字電路的知識(shí)。在組裝智能機(jī)器人的過程中培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、協(xié)作和創(chuàng)造能力，使學(xué)生在懷著對(duì)智能機(jī)器人的極大興趣中不斷地探索、研究、實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)自己的新創(chuàng)意、新設(shè)想、新設(shè)計(jì)。

石室中學(xué)開展機(jī)器人活動(dòng)已經(jīng)有四五個(gè)年頭了。隨著活動(dòng)規(guī)模的擴(kuò)大，參與人員越來越多，參加競(jìng)賽的成績也越來越好，而且本校老師也編寫了機(jī)器人教學(xué)的校本教材。當(dāng)今時(shí)代需要學(xué)生具備多種能力，而機(jī)器人課堂教學(xué)給學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)搭建了一個(gè)平臺(tái)，成為培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的一條有效途徑。

機(jī)器人技術(shù)具有科技含量高、創(chuàng)新性強(qiáng)的特點(diǎn)。在教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行富有創(chuàng)造性的各種機(jī)器人的搭建，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索，使用與眾不同的方法與思路；對(duì)學(xué)生有創(chuàng)意的想法或做法，教師要全力支持，這樣可以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高他們的綜合素質(zhì)。

由于機(jī)器人的運(yùn)行受時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境等因素的影響，制作機(jī)器人時(shí)要考慮很多因素，特別是競(jìng)賽機(jī)器人（如機(jī)器人足球、滅火機(jī)器人等）的制作，要求選手能夠根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)搭建、編程、調(diào)試，完成規(guī)定的競(jìng)賽項(xiàng)目，具備臨場(chǎng)應(yīng)變能力和處理突發(fā)事件的能力，這就要求教師在平時(shí)訓(xùn)練中注重培養(yǎng)學(xué)生的臨場(chǎng)應(yīng)變能力。

一個(gè)成功團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)隊(duì)員還必須具有合作精神，機(jī)器人足球比賽正是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的最佳平臺(tái)——活動(dòng)要求2臺(tái)機(jī)器人并肩作戰(zhàn)，共同對(duì)抗對(duì)方，只有這樣才有可能戰(zhàn)勝對(duì)方，取得勝利。

此外，如今的學(xué)生很多是獨(dú)生子女，做事情缺乏耐心和毅力，經(jīng)不起失敗與挫折的打擊，而機(jī)器人設(shè)計(jì)不可能一次成功，要進(jìn)行多次測(cè)試運(yùn)行、修改才能達(dá)到目的，就像科研一樣有可能經(jīng)歷許多次失敗。這就培養(yǎng)了學(xué)生的韌性、毅力與抗挫折能力，不為失敗而氣餒，既鍛煉了心智又喚起了追求成功的事業(yè)心，為以后的學(xué)習(xí)成才與成功創(chuàng)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

在新課改的指導(dǎo)下，機(jī)器人活動(dòng)走進(jìn)了高中課堂，既給教師帶來了機(jī)遇，也提出了新的要求。此前進(jìn)行機(jī)器人活動(dòng)是按照第二課堂或興趣小組的方式進(jìn)行的，人數(shù)少、興趣高、能力水平較統(tǒng)一；現(xiàn)在要全班教學(xué)，人數(shù)多、水平參差不齊，所以無論是硬件設(shè)備還是教學(xué)方法，都對(duì)我們提出了更高的要求。教師具備什么樣的素質(zhì)才能應(yīng)對(duì)機(jī)器人教學(xué)呢？

首先，作為機(jī)器人教學(xué)的教師，教育觀念上要有所轉(zhuǎn)變，教師不再是以往教學(xué)中的灌輸者，而要作為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、幫助者，充分挖掘?qū)W生的聰明才智，積極引導(dǎo)學(xué)生開展活動(dòng)，開拓學(xué)生創(chuàng)新思維，獲取新的知識(shí)。其次，教師應(yīng)該具有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，具有電子技術(shù)、數(shù)字模擬電路等知識(shí)，具有一定的動(dòng)手、自學(xué)能力，有較強(qiáng)觀察、分析問題的能力。不能滿足于已有的知識(shí)和技能，一定要有不斷學(xué)習(xí)、提高業(yè)務(wù)素養(yǎng)的思想。

一個(gè)制作好的機(jī)器人是由很多傳感器、控制器、電池和結(jié)構(gòu)件組成的。在開發(fā)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要學(xué)生做很多準(zhǔn)備工作。例如，機(jī)器人綜合技能比賽，要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)搭建好機(jī)器人，編寫好程序，在規(guī)定的場(chǎng)地中完成規(guī)定任務(wù)，誰完成的任務(wù)多，用的時(shí)間少，就獲勝。由此可以看出，在機(jī)器人活動(dòng)中應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和分析問題、解決問題的能力。在機(jī)器人教學(xué)中，我們應(yīng)該轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，在高中課堂中以學(xué)生為中心，教師幫助學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，盡量讓學(xué)生構(gòu)建、完善自己的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)；學(xué)生要考慮到機(jī)器人活動(dòng)目的、在教師的指導(dǎo)下思考如何針對(duì)不同任務(wù)、不同場(chǎng)地設(shè)計(jì)不同的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，并解決傳感器的控制、程序編寫等具體問題，還要考慮如何完成具體任務(wù)。無論是設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，還是設(shè)計(jì)一個(gè)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或者任務(wù)計(jì)劃，學(xué)生都將確定和分析需求，設(shè)定框架，尋找合作伙伴和解決問題的方法，達(dá)到讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)、開發(fā)、解決問題的目標(biāo)，從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)與應(yīng)用到各種知識(shí)，并具備發(fā)現(xiàn)問題、思考問題和解決問題的各種能力。

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，人們更看重和強(qiáng)調(diào)老師要教得好，往往忽視了學(xué)生怎樣學(xué)的一面。這就將教師的主導(dǎo)作用絕對(duì)化，把教師可能在某些方面、某些階段起的主導(dǎo)作用擴(kuò)大為整個(gè)教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用，在教育學(xué)理論體系中這是與認(rèn)知學(xué)習(xí)理論相矛盾的。新課程中最主要的改革就是倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。所以在新課改機(jī)器人教學(xué)中，教師應(yīng)該給學(xué)生留下充足的自主探索時(shí)間和空間，鼓勵(lì)學(xué)生自主地從學(xué)習(xí)中提出質(zhì)疑與解決問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生探索、主動(dòng)思考的良好習(xí)慣。學(xué)生樂于接受創(chuàng)新的學(xué)習(xí)手段，創(chuàng)設(shè)有思考空間的問題情境可以讓學(xué)生大膽地進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)實(shí)踐活動(dòng)性問題情境可以讓學(xué)生善于創(chuàng)新學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)競(jìng)爭(zhēng)性問題情境可以讓學(xué)生致力于創(chuàng)新學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)競(jìng)爭(zhēng)性問題情境可以激勵(lì)學(xué)生開展創(chuàng)新學(xué)習(xí)；創(chuàng)設(shè)開放性問題情境可以延伸學(xué)生的創(chuàng)新能力。

對(duì)于教師來說，通用技術(shù)課程還是一個(gè)新課程，而機(jī)器人活動(dòng)也是一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的內(nèi)容，需要教師具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)。我們要結(jié)合教學(xué)自然規(guī)律與學(xué)生特點(diǎn)，不斷更新教學(xué)模式，創(chuàng)造性地使用新教材，才能真正達(dá)到新教材培養(yǎng)創(chuàng)新能力的育人宗旨，真正體現(xiàn)新課改的新意。新課改通用技術(shù)中明確地對(duì)知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三維目標(biāo)提出了具體要求，在具體教學(xué)中，教師應(yīng)該圍繞這3個(gè)中心思想具體思考、操作和反思。

在建立正確的機(jī)器人教學(xué)理論的基礎(chǔ)上，搞好機(jī)器人教學(xué)，還需要相應(yīng)的硬件設(shè)備?，F(xiàn)有的信息技術(shù)教學(xué)環(huán)境已經(jīng)不能適應(yīng)機(jī)器人教學(xué)的要求，建設(shè)機(jī)器人教學(xué)環(huán)境是機(jī)器人教學(xué)的前提。我們需要從組建機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、開發(fā)相應(yīng)的教學(xué)資源、提升信息技術(shù)教師自身的業(yè)務(wù)水平等方面著手，加強(qiáng)機(jī)器人教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，為機(jī)器人教學(xué)提供一個(gè)良好的平臺(tái)。針對(duì)教學(xué)條件中機(jī)器人數(shù)量的不足，實(shí)踐時(shí)可讓學(xué)生先利用仿真系統(tǒng)模擬機(jī)器人的運(yùn)行效果。很多機(jī)器人廠家都為自己的機(jī)器人設(shè)計(jì)了仿真系統(tǒng)，如“未來伙伴”的VJC仿真軟件、“納英特”的NSTRSS 3D仿真系統(tǒng)等。這些仿真系統(tǒng)能直觀地檢驗(yàn)程序的效果，比較容易分析程序設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。首先通過仿真軟件發(fā)現(xiàn)問題，修改完善，然后再到機(jī)器人上實(shí)際運(yùn)行，可以緩解教學(xué)機(jī)器人資源不足的問題，而且通過仿真系統(tǒng)有時(shí)候比利用實(shí)際機(jī)器人的效果還要好。

機(jī)器人教育受科技發(fā)展的影響，其創(chuàng)新性、實(shí)踐性和發(fā)展性非常強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的技能培育、科技的社會(huì)化都具有重要意義。機(jī)器人教學(xué)不但順應(yīng)了新課改的要求，還可以提高學(xué)生自身綜合素質(zhì)，更能促進(jìn)我國的科技發(fā)展。隨著新課改的實(shí)施、機(jī)器人競(jìng)賽的開展和機(jī)器人教材的完善，機(jī)器人教學(xué)從課外走進(jìn)課堂，我們即將迎來機(jī)器人教學(xué)發(fā)展的新時(shí)期，智能機(jī)器人教學(xué)探索也將逐漸深入下去！