王博

摘 ? 要：隨著21世紀人工智能時代的到來，機器人作為技術(shù)時尚潮流的標志，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，機器人應(yīng)用肯定會越來越普及。把機器人引入校園、走進課堂，也成為近幾年來“時髦”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)教育中滲透機器人學(xué)科知識與機器人應(yīng)用前景方面的教育已勢在必行。機器人教育，作為一個新型教學(xué)載體已呈現(xiàn)出多方面優(yōu)勢，利用機器人進行教學(xué)活動可學(xué)到比書本上更為全面廣泛的知識。在機器人教學(xué)活動中，學(xué)生不僅可以學(xué)習(xí)到機械結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計及編程方面的知識，還在動手搭建、調(diào)試機器人的過程中培養(yǎng)獨立思考，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：機器人;教學(xué)活動;通用技術(shù)

1 ? 機器人活動介紹

根據(jù)新課改精神要求，“機器人”進入課堂教學(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)生參加各類機器人科技活動，主要通過活動進行機器人知識普及并從中選拔一批人才參加機器人競賽。學(xué)校有三間機器人專用活動教室，從開學(xué)到期末保持每周活動1次（假期不活動）?；顒臃只炯寄堋⒆闱?、FLL三個項目。自我校開設(shè)機器人綜合實踐活動后，我們邊教學(xué)邊探索，為我校機器人興趣小組開展機器人課程教學(xué)活動積累經(jīng)驗。幾年來經(jīng)過不斷改進和積極探索，有一些體會和收獲，總結(jié)如下。

1.1 ? 社團活動

社團成立旨在為普及科技活動，鼓勵學(xué)生動手動腦，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，在社團中形成到對其終生受益的品質(zhì)和能力。

社團活動為機器人興趣小組選拔的初級階段。機器人興趣小組成員定期進行機器人表演吸引同學(xué)參加機器人社團活動，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)生參加機器人興趣小組活動，社團活動有別于興趣小組活動，其人數(shù)多于興趣小組，主要目的是進行機器人的普及教育，使同學(xué)們走近機器人世界，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

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

活動過程分五個階段：

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

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

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

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

第五階段：分項目教學(xué)，按照正式比賽的要求進行實際訓(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)合課本講解機器人有關(guān)知識內(nèi)容，演示機器人控制過程，使學(xué)生初步了解機器人原理構(gòu)造及制作流程。例如通用技術(shù)中“技術(shù)與設(shè)計2”第四章控制與設(shè)計單元，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)生帶入機器人實驗室進行演示，講解循跡、避障等實現(xiàn)過程會簡單直觀許多，利用實物進行教學(xué)易于學(xué)生加深理解，教授知識點的同時調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們了解機器人控制過程，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。

2 ? 機器人教法探究

機器人無疑是豐富學(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)生被動接受的教學(xué)模式，讓學(xué)生在玩樂中成長。在機器人的模型拼裝、編程控制調(diào)試的實踐過程中去體驗、去創(chuàng)新、去掌握知識，最終提高能力。其注重的不是結(jié)果如何，更重要的是實踐的過程。經(jīng)過這種教育模式，最終學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會研究，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

參加機器人興趣小組活動的學(xué)生一般為初一、初二、高一、高二四個年級，每屆參加比賽的人數(shù)為20人左右，進入興趣小組活動的同學(xué)數(shù)量約為30人，另10人作為替補參賽。教師一般只講解五個階段的活動過程內(nèi)容，真正參與活動的時間完全交給學(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)活動效率的同時，使每個人在最短時間內(nèi)收獲最大知識量。

2.2 ? 任務(wù)驅(qū)動，合作探究

“任務(wù)驅(qū)動”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)新能力和獨立分析問題、解決問題的能力。機器人這門學(xué)科具有很強的實踐性、創(chuàng)造性、操作性、具有明顯的時代發(fā)展特點的課程?！叭蝿?wù)驅(qū)動”這一教學(xué)法既符合這一系統(tǒng)的層次性和實用性，也便于學(xué)生循序漸進地學(xué)習(xí)通用技術(shù)的知識和技能。例如一堂課，教師先提出一個新任務(wù)，完成任務(wù)的思路有很多種且不唯一，其中每一個思路都會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)機器人知識的同時增加合作技巧。

2.3 ? 交叉學(xué)習(xí)，互學(xué)互補

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

3 ? 機器人課外活動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成了一種共識：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)。無疑機器人活動的開展是素質(zhì)教育在新時代新環(huán)境下應(yīng)運而生的產(chǎn)物。

機器人技術(shù)融合了計算機、機械、電子、聲、光、電、磁、通訊、控制等多個學(xué)科領(lǐng)域知識。在機器人活動中，既教會學(xué)生科學(xué)技術(shù)知識，又可通過一些實際問題讓學(xué)生獨立思考，過程中培養(yǎng)動手動腦的綜合素質(zhì)。學(xué)生通過親手組裝機器人系統(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水平，使學(xué)生的動手能力、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，對進行學(xué)科知識滲透、培養(yǎng)素質(zhì)全面的創(chuàng)新型人才具有重要作用。機器人進入校園后學(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)，機器人教育活動對學(xué)生有以下三個方面益處。

3.1 ? 豐富生活，動手動腦

由于現(xiàn)代生活水平的提高，青少年接觸自然，走近生活的機會越來越少，動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)負擔(dān)更使他們無所適從。所以自我組裝、改造、制造機器人不但會提升青少年的科學(xué)興趣，同時也會培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成凡事自己動手、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，青少年必須廣泛涉獵，持之以恒，才能有所成就。機器人的制作過程，可以有效地鍛煉學(xué)生意志、培養(yǎng)堅韌品質(zhì)。由于制作機器人對于學(xué)生工作量較大，故一般都以二至三人為一組進行，大家群力群策、互幫互助、共同作業(yè)，使得這個過程變得異常有趣。同組的每位學(xué)生在活動過程中缺一不可，整體的實力遠超出個人能力發(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，使大家在制作機器人的過程中快樂成長！

3.3 ? 激發(fā)興趣，立志報國

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，同時也能很好的激發(fā)他們的創(chuàng)新能力。不同品牌的機器人各具特色，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)生在接觸機器人的同時感受國內(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_展機器人課外活動不僅可以充分調(diào)動學(xué)生求知積極性、促進綜合素質(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)，早日實現(xiàn)屬于國人的中國夢。

結(jié)論

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