“机器人”活动对高中生综合素质全面发展的影响

王博

摘   要：随着21世纪人工智能时代的到来，机器人作为技术时尚潮流的标志，已在工业、农业、娱乐、医疗和家庭等领域得到广泛应用。用发展的眼光看，机器人应用肯定会越来越普及。把机器人引入校园、走进课堂，也成为近几年来“时髦”教育的代名词。随着通用技术教育课程与教材改革的深入及人工智能技术的发展，在通用技术教育中渗透机器人学科知识与机器人应用前景方面的教育已势在必行。机器人教育，作为一个新型教学载体已呈现出多方面优势，利用机器人进行教学活动可学到比书本上更为全面广泛的知识。在机器人教学活动中，学生不仅可以学习到机械结构、电路设计及编程方面的知识，还在动手搭建、调试机器人的过程中培养独立思考，合作探究的能力，有效地提高了学生的综合素质。

关键词：机器人;教学活动;通用技术

1   机器人活动介绍

根据新课改精神要求，“机器人”进入课堂教学是“技术与学科整合”的发展趋势。我校从2003年开始组织学生参加各类机器人科技活动，主要通过活动进行机器人知识普及并从中选拔一批人才参加机器人竞赛。学校有三间机器人专用活动教室，从开学到期末保持每周活动1次（假期不活动）。活动分基本技能、足球、FLL三个项目。自我校开设机器人综合实践活动后，我们边教学边探索，为我校机器人兴趣小组开展机器人课程教学活动积累经验。几年来经过不断改进和积极探索，有一些体会和收获，总结如下。

1.1   社团活动

社团成立旨在为普及科技活动，鼓励学生动手动脑，并在兴趣的基础上拓展思维。培养学生合作精神和探究能力，乐于交流，勤于探索，在社团中形成到对其终生受益的品质和能力。

社团活动为机器人兴趣小组选拔的初级阶段。机器人兴趣小组成员定期进行机器人表演吸引同学参加机器人社团活动，经过简单的培训学习，从中筛选出一批优秀学生参加机器人兴趣小组活动，社团活动有别于兴趣小组活动，其人数多于兴趣小组，主要目的是进行机器人的普及教育，使同学们走近机器人世界，为日后相关专业的学习工作打下基础。

1.2   兴趣小组活动

主要通过兴趣小组选拔人才参加机器人竞赛。每批次总人数约为20人，2人一组按兴趣自由结合。

活动过程分五个阶段：

第一阶段：大班教学，讲解机器人构造，包括单片机、传感器、电机等部件基本原理。

第二阶段：大班教学，讲解编程软件操作细节及相应操作语句，如与或非运算、条件语句、循环语句等。

第三阶段：分项目教学，按照各项目机器人特点进行简单介绍。其中包含机器人结构、比赛规则及任务。

第四阶段：分项目教学，学生在老师的指导下自己组装机器人。熟悉如循迹、躲避障碍物等基本模块操作程序。

第五阶段：分项目教学，按照正式比赛的要求进行实际训练。

1.3   课堂教学

利用通用技术相关章节课程，结合课本讲解机器人有关知识内容，演示机器人控制过程，使学生初步了解机器人原理构造及制作流程。例如通用技术中“技术与设计2”第四章控制与设计单元，其中利用口述和幻灯片讲解控制的定义及控制流程方式相对枯燥乏味，把学生带入机器人实验室进行演示，讲解循迹、避障等实现过程会简单直观许多，利用实物进行教学易于学生加深理解，教授知识点的同时调动了学生的学习积极性，使他们了解机器人控制过程，并立志日后从事相关领域的工作学习，为祖国发展做出自己的贡献。

2   机器人教法探究

机器人无疑是丰富学生创造性思维及创造力开发的最佳载体。其可适用于各阶段学生进行全面培养，提升现代学生的创造力、想象力与科学技能方面的素质教育。机器人课堂教学与过去教学方式不同的是，要把“寓教于乐”的理念融入课堂中去，而这一理念的贯彻需要彻底改变过去单一的教师灌输、学生被动接受的教学模式，让学生在玩乐中成长。在机器人的模型拼装、编程控制调试的实践过程中去体验、去创新、去掌握知识，最终提高能力。其注重的不是结果如何，更重要的是实践的过程。经过这种教育模式，最终学会学习、学会研究，为学生的终身学习打下基础。

2.1   以老带新，各取所长

参加机器人兴趣小组活动的学生一般为初一、初二、高一、高二四个年级，每届参加比赛的人数为20人左右，进入兴趣小组活动的同学数量约为30人，另10人作为替补参赛。教师一般只讲解五个阶段的活动过程内容，真正参与活动的时间完全交给学生，期间低年级遇到的问题由高年级帮助辅导，教师只做个别问题解答，这样一来不仅低年级的问题被解决了，高年级也可以加深巩固，提高了教学活动效率的同时，使每个人在最短时间内收获最大知识量。

2.2   任务驱动，合作探究

“任务驱动”教学法符合探究式教学模式，适用于培养学生的创新能力和独立分析问题、解决问题的能力。机器人这门学科具有很强的实践性、创造性、操作性、具有明显的时代发展特点的课程。“任务驱动”这一教学法既符合这一系统的层次性和实用性，也便于学生循序渐进地学习通用技术的知识和技能。例如一堂课，教师先提出一个新任务，完成任务的思路有很多种且不唯一，其中每一个思路都会遇到不同难度的问题，学生通过积极思考，相互协作可以逐步解决这些难题，学习机器人知识的同时增加合作技巧。

2.3   交叉学习，互学互补

虽然学生有分为三个不同项目进行分类别学习，但定期也要进行项目之间的交流，目的是使他们把自己本项目中的经验进行分享，从其他学科中了解新知识新思路，开拓自己的视野。例如FLL和基本技能项目都要用到循迹单元，但是他们实现的方式不太一样，学生利用不同项目同一任务进行对比，可以挖掘更深层次的知识，使他们更加深入了解这一简单动作背后的技巧。

3   机器人课外活动对高中生成长帮助分析

传统的教学模式中教学基本上就是教师讲、学生听，这往往使学生处于被动的学习状态。新课程改革中，教育理论工作者与教师们达成了一种共识：教学是教师的教与学生学的统一，这种统一的实质是交往。教学是一种对话，一种沟通，是合作、共建，是以教促学。无疑机器人活动的开展是素质教育在新时代新环境下应运而生的产物。

机器人技术融合了计算机、机械、电子、声、光、电、磁、通讯、控制等多个学科领域知识。在机器人活动中，既教会学生科学技术知识，又可通过一些实际问题让学生独立思考，过程中培养动手动脑的综合素质。学生通过亲手组装机器人系统、检测调整传感器、编制调试控制程序等工作，更好地丰富他们的综合知识水平，使学生的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等各方面都能得到全方位训练和提升，对进行学科知识渗透、培养素质全面的创新型人才具有重要作用。机器人进入校园后学生的学习兴趣高涨、综合素质提高、创新思维活跃，这正是素质教育的重要内容。经总结，机器人教育活动对学生有以下三个方面益处。

3.1   丰富生活，动手动脑

由于现代生活水平的提高，青少年接触自然，走近生活的机会越来越少，动手制作玩具及模型的能力也日益降低，发明创造理念也日趋减弱。长此以往，中国未来青少年儿童的自我创造力将消失殆尽，这对一个民族的科学发展是极为不利的。此外依靠读书的单一方式使学生的日常生活变得平淡无趣，繁重的课业负担更使他们无所适从。所以自我组装、改造、制造机器人不但会提升青少年的科学兴趣，同时也会培养学生养成凡事自己动手、勤于思考的良好生活习惯。使得原本枯燥无味的生活变得多姿多彩。

3.2   培养耐性，善于协作

机器人的学习制作涉及相关领域多种门类的专业知识，青少年必须广泛涉猎，持之以恒，才能有所成就。机器人的制作过程，可以有效地锻炼学生意志、培养坚韧品质。由于制作机器人对于学生工作量较大，故一般都以二至三人为一组进行，大家群力群策、互帮互助、共同作业，使得这个过程变得异常有趣。同组的每位学生在活动过程中缺一不可，整体的实力远超出个人能力发挥。通过小组完成任务的过程，每位组员都培养了耐性，克服了独生子女不善于和他人沟通、交流、合作的弊病，使大家在制作机器人的过程中快乐成长！

3.3   激发兴趣，立志报国

一直以来大家都在思考和探索如何开发青少年智力的问题。参与机器人制作，能使学生从小就对科学产生兴趣，获得科普知识，同时也能很好的激发他们的创新能力。不同品牌的机器人各具特色，但如今国际主流比赛所用器材还是以乐高品牌为主。在学生制作机器人的过程中，可以渗透讲解不同品牌的优势及差异，使学生在接触机器人的同时感受国内外电子产品的差距，立志为祖国伟大复兴而努力奋斗。总之，开展机器人课外活动不仅可以充分调动学生求知积极性、促进综合素质发展，还可以把爱国主义教育融入其中，使其投身祖国建设，早日实现属于国人的中国梦。

结论

机器人教育是一项常做常新的工作。虽然刚刚起步，还在慢慢被社会、学校、家长所接受，但其发展必定能有效带动课堂教学，更好地促进文化课的学习和应用。我们有理由相信在不久的将来，中国的教育理念会以“寓教于乐”为主题深入人心，自己动手、亲身体验的学习过程定会取代传统教育模式而得到广泛推广，机器人活动无疑是贯彻这一思想理念的最佳载体。制作机器人的过程中可培养学生手脑并用、注重协作、独立思考的良好习惯，树立正确的人生观价值观，为以后的学习、工作、生活打下良好的基础！