浅谈如何通过机器人教育培养学生的创新素养

陆敏菊

摘 要：机器人教育是创新教育的平台，笔者从机器人教育的器材选择、教学模式、教学方法、教学评价四个方面详细论述了如何培养学生的创新素养。

关键词：机器人教育；创新教育；创新素养

中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2016）11-015-2

一、机器人教育是创新教育的平台

1.机器人教育概述。

机器人教育是指以机器人为主要教学内容或教学工具而开展的教与学活动，这些活动是在具体实践的过程中逐步完成的。机器人教育涉及到计算机、数学、物理、电子、机械、通信、传感技术、自动化技术和软件编程等多个技术领域，学生在掌握基本技术知识、程序构造的基础上，紧密联系生活实际，通过计算机和网络平台进行创新设计，探索机器人的组织构造和实践应用，从而培养自身的创新素养、知识与技能、思维与方法等。

2.机器人教育现状。

在国外，机器人教育一直是个热点。日本、德国、美国等发达国家，早已将机器人教育列入中小学科学技术课程的学习内容，广泛开展的机器人课程和竞赛活动被众多学生称之为“快乐的学习方式”。几年前，韩国、新加坡、台湾、香港等国家和地区也充分认识到机器人教育的重要性，加大了投入和研究，现在已经在机器人教育方面取得了长足的发展与进步。

我国的机器人教育起步较晚，虽然近年来机器人教育也得到相当多的关注，经常有学生走出国门，参加国际机器人大赛，并取得了较好的成绩，但机器人教育的范围还很窄。经济发达地区开展的机器人教育广一些，经济落后地区则开展的很少；即便是经济发达地区，也大都是以兴趣小组的形式开展，参与的人很少，而非普遍地开设课程学习。

3.机器人教育是创新教育的有效载体。

要实现创新教育的目标，必须转变陈旧思想，改革传统的教育模式和方法。而机器人的出现为创新教育提供了一个崭新的平台，几乎没有一种技术平台比它更适合创新教育。机器人教育不单是学习机械工程学、信息科学等知识，更是一个着重参与体验的活动，是一个认知、分析、创造、合作和体验的过程。

（1）培养学生创新精神。

机器人制作是培养学生创新精神的一个非常有效的方法。机器人涉及的知识面极为广泛，通过学习和制作，学生能够扩大知识面，了解国内外科技发展前沿，还会接触到很多新鲜的事物，使他们对科学技术产生兴趣，极大地激发他们学习创新的兴趣。在整个学习过程中，学生是直接参与者，老师只是提供基本知识和信息的推动者。从设计课题的方案制定到方案实施，整个过程由学生独立完成，这能激发学生的学习兴趣和求知欲望，使他们的学习从被动转化为主动，从而能很好地培养他们的创新精神。

（2）增强学生创新意识。

创新意识是创造的前提和关键，有了意识才能抓住机会，启动创新思维，获得创新成果。机器人的学习环境不受传统教学模式的限制，强调自主式和开放式，充分尊重学生的主体地位，尽量满足学生的表现欲望，这对于营造一种创新氛围极其重要。学生在轻松的氛围下，才有可能从一些平常的事情中产生创造的灵感，才能别出心裁，才能创新。而且，在机器人活动中，完成同一个任务，可以有不同的设计方案，可以使用不同的材料，可以搭建不同的小车，可以设计不同的程序，这也有利于培养学生的创新意识。

（3）提高学生创新能力。

机器人教育，相对于其它学科，它没有统一的教材，没有统一的教学模式，就像一张白纸，可以供学生任意书写，极大地发挥了学生的想象。学生可以用各种方式组装机器人，可以组装成任意形状，可以通过不同算法编写程序，机器人教育将学生的学习由“吸收——储存——再现”转化为“探索——研究——创造”，让学生在思考中去感受、去领悟、去探寻，极大地提高了学生的创新能力。

二、如何发挥机器人平台的创造价值

1.选择适合创新的器材。

市面上可供选择的机器人器材品种很多，有乐高、广茂达、钟鸣、紫光、纳英特等等。但对于机器人课堂教学来说，笔者认为乐高器材是不二选择。因为国内的很多机器人器材，完全是针对比赛而设计的，外观、功能、程序等方面大同小异，运用于教学，往往缺乏创意、缺乏对学生的吸引力。而风靡全球的乐高积木以其千变万化而著称，乐高积木表面上看来平淡无奇，但只要稍花心思便可以创作出与众不同的东西，乐高积木曾经的宣传口号就是“乐高多创意”。乐高机器人器材，在乐高积木的基础上添加了可编程控制器、马达及各种传感器等，又能与所有的乐高积木很好的搭配使用，深得各个年龄层的机器人爱好者的欢迎。在机器人课堂教学中，采用千变万化的乐高机器人器材，能最大程度地培养学生的创新素养。

2.形式多样的教学模式。

（1）机器人课堂教学。

在机器人教学过程中，由于器材及场地的局限，通常需要学生统筹安排、就地取材、精心设计，这极大地挖掘了学生的想象力与创造力。当基础知识学完后，学生为达到某个目的，如：设计一个更好的程序、做一个与众不同的机器人、在课堂比赛中战胜别人取得好成绩等，这就需要学生做出不断地尝试，大胆地投入新元素，这就产生了创新意识。如果能够付诸行动并实现，这就体现了创新能力。如果在教学中能恰当调动学生的积极性并充分发挥想象力，其制作的成品可能是很多老师们所不及的，这也是我们教育所期望的。

（2）机器人比赛。

机器人比赛是一项很好的科技创新活动，内容包括灭火、足球、FLL等多个项目，每年又有新的比赛项目产生，深深吸引着机器人爱好者的眼球。比赛不仅主题有趣，更重要的是设计方案的开放性，参赛者可以用不同的方法达到同一个目标，这就能很好地培养参赛者的创新意识和创新能力。机器人比赛融科普性、趣味性、观赏性和竞争性为一体，通过完成比赛项目，使参赛者初步学会从科学技术的角度提出日常生活中的实际问题，激发其学习兴趣，引导他们积极探索未知领域。

（3）丰富多彩的机器人活动。

开展多种多样的机器人活动，不仅可以丰富学生的文化生活，而且可以普及机器人知识，增强了他们的创新素养。例如，定期举办机器人展览、机器人表演，并充分利用校园电视台、校园网、宣传栏、主题班会加强机器人宣传，不仅可以普及机器人知识，还可以激发学生们的学习兴趣。

3.灵活多样的教学方法。

（1）探究性学习。

机器人学习其实就是探究性学习，每一节课学生们都会根据课堂任务自己进行创新性探究，以确保能完成任务。在机器人课上，可以通过设计具有挑战性的主题来引导学生进行探究、思考，让他们在组装、调试机器人的过程中获取知识，发现不同的解决方案，使他们的自主学习能力、动手能力和创新能力得到很好的发挥。和单纯的知识教授相比，在探究的过程中学到的知识，留下的印象更深。所以老师也应想方设法地为学生提供感兴趣的主题，激发他们探究的热情。老师更应该鼓励与众不同的方法、思路，对学生有创意的想法或做法全力支持。

（2）任务驱动。

在机器人教学中，采用任务驱动的方法，可以很好地激励学生积极思考，开拓创新。每节课开始，教师就应该告诉他们这节课要完成的任务。有了明确的任务，学生就会想方设法为完成任务而努力；有了任务，学生在潜意识里就会调动自己所有的能量，为完成任务而努力，这样就容易成功，容易产生创新的火花。

（3）小组合作。

机器人教学过程中，由于时间的限制，一个人往往不能好好地完成任务，所以采用小组合作的方式，不仅有利于任务的完成，也有利于创新的产生。学生以小组为单位进行创新设计、搭建机器人、编写程序、实验调试、研究反思等，每个小组内部又根据具体任务进行责任分工。这种教学方法任务明确，灵活自主，操作性强。在小组合作的过程中，他们已经有效地构建了知识系统，并创造性地应用于实践活动，而且通过相互的探讨与合作，往往更容易碰撞出创新的火花。

4.正确的教学评价。

正确的评价和激励无疑是对学生创新活动的最大支持。在机器人教学过程中，教师应该经常从实际出发，捕捉学生活动过程中的闪光点，多表扬，少批评，多肯定，少否定，使每个学生在既轻松愉快又紧张热烈的状态下，学习和制作机器人。在每次活动结束后，应以表扬鼓励为主，及时进行正确评价，使每个学生都能自始至终地保持强烈的动手欲望，养成积极创新、大胆动手的好习惯。教师要珍视学生的创造性，鼓励学生勇于探索，畅所欲言，直抒己见，标新立异，并对学生的创新点多加肯定，使他们偿到创新的甜头，更加积极地去创新。

我校从2002年开始对机器人教育进行研究和探索，2004年起将机器人教学正式作为校本课程纳入常规教学。开展机器人教育至今，我校在各级各类机器人大赛中屡获大奖：获省一等奖46次，获全国机器人竞赛一等奖26次，并在国际大赛中获奖军、季军的好成绩，实现了省内领先、国内一流、走出国门的目标。取得如此辉煌的成绩，究其原因就是通过机器人教育这一平台，学生的创新素养和综合实践能力有了很大程度的提高。

未来社会是创新的社会。在学生成长的过程中，我们教育者不仅要传授他们知识，更要培养他们的创新素养，使他们成为适应未来社会发展的创新人才。机器人教育这一平台，为我们提供了丰富的创新空间，它已不再停留在实验室，而是融入到了学生的学习和生活中，使他们通过动手和实践获得实际经验，对培养他们的综合运用能力、创新能力和团队精神等方面都具有重要意义，对我国的教育改革和机器人技术发展具有深远的影响，真正是满园繁花中的一枝独秀！

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