谈乐高积木在科技活动中的应用

徐红

科学技术已经渗透到生活的各个领域。如果学校考虑学生成长的自然需求，根据学生能力，结合学生兴趣，开展适当的科技活动，渗透创客教育的理念并开展创客实践，既可满足学生成长的需要，也顺应了素质教育的潮流。在此以机器人创新课程为例，结合教学实践，谈谈如何通过将“乐高积木”引入课堂，激发学生的科技创造力。

机器人由各种部件组成，各式元器件的不同组合能够让机器人产生各种各样的性能。在传统的机器人实验中，学生虽然可以利用实验器材进行不同的试验，但并没有自行设计，只是按照步骤完成组建，然后观察、记录实验结果。教师将乐高积木引入高中科技社团活动后，使学生置身于感兴趣的任务里，通过不断地在探索中学习、反思、改进，从而产生了创造的意识并提升了创造力。

一、发挥探索作用

引入乐高积木的目的，在于让学生从操作中习得、巩固知识，使理论与实践真正融合，避免“纸上谈兵”。比如，高一物理力学章节中，有很多机械原理，学生仅通过教师的讲解和实验不容易领悟，但是如果借助乐高积木，学生就可以先在脑海里构建机械结构，并在实际操作中不断调整结构，这样就很容易体会机械结构及其运动原理，享受模型机械化的乐趣。

在科技社团组建初期，笔者经过与班主任沟通，发现有四五个学生沉迷于游戏，对学习提不起兴趣。于是笔者专门给他们设计了任务：根据自己打游戏的经验和教师展示的蝎子模型，分两组组建该模型，并实现其打斗功能。这些学生领到任务后，很快就各自展开了蝎子模型的搭建，仅一次活动就基本完成了模型的雏形。接下来学生给“蝎子”编写程序以实现打斗功能，每个学生搭建的模型都加上了自己的创意。在打斗功能实现时，学生发现即使导入教师提供的现成程序，两只蝎子的打斗时间及作用力仍然不一样，这就引发了他们对各自作品进行观察、对比和思考，最后发现了作品之间的差异：力的作用点和作用长度不同。这些学生在对自己作品不断调整的过程中，加深了对物理力学知识的理解，产生了求知愿望。如有一名学生主动找到物理教师请教相关的力学知识，物理教师还反映这几名学生在物理课上比以前用心多了。可见，在乐高模型搭建和功能实现的过程中，学生不仅学到并应用了物理知识，而且其学习态度、观察能力等方面也都有了明显改善。

为了使科技活动能够达成既定的目的，在活动开始之前，教师要做好充分的知识准备与材料准备；在学生实践过程中，教师要提供及时、恰当的指导，肯定学生的成功之处，保护他们的积极性，同时给予他们足够的自由。教师还要特别注意的是，在这个过程里，由于学生的自由度大，工具的扩展性强，学生为了拼装出自己想要的形态，会花费很多时间，然而社团活动的时间有限，因此，教師要对过程进行有效控制。

二、发挥促思作用

在社团活动中，教师鼓励学生提出自己的想法，并且在动手之前探索各种假设，唤醒他们的好奇心。学生亲身参与新奇事物的探索，发现多个可能的方案，在不断尝试中挑战假设，并产生各种新想法。在这个过程中，他们自觉地学习、获取新知识，同时也提高了合作、沟通、表达等多方面的能力。

社团活动初中期，每组成员经过小组讨论后确定项目内容，然后再不断挑战，逐步完善结构和程序。比如，有一组学生对摩天轮感兴趣，但是很难描述它的运行过程。这时笔者给他们提供一组摩天轮运行的视频，他们经过观察和讨论，得出了结论：当游客要登上摩天轮时，摩天轮就会停下来，并且亮起一个信号灯，显示现在是停止的状态；当摩天轮开始启动时，会伴随音乐声和彩灯闪烁，提示游客现在是启动状态，不要靠近，以免发生危险。接下来学生模仿此情景，搭建了一架摩天轮，尤其注意到了模型结构的简单和稳定，保证在工作时不能摇晃，转动时不能碰到模型的其他部分。摩天轮模型搭建完成后，学生开始动手编写程序，他们向模型中导入教师的参考程序后发现摩天轮虽然能转起来，但存在一些缺陷，如摩天轮旋转太快、信号灯不会交替闪烁等。要解决这些问题，就要求小组成员读懂教师提供的程序，修改相关参数后再不断进行调试。后来他们在程序的调试中又发现了新的问题：真实摩天轮在启动的时候都会伴随音乐，那么摩天轮模型能做到吗？程序的不断调试，促使学生不断思考如何能“做得更好”，也使程序不断得到完善，摩天轮也变得越来越有趣了。

科技社团给学生设置充满趣味性的活动，有利于他们产生主动探究知识的欲望。科技社团提供了一个平台，学生们积极地设计作品，并寻找解决问题的各种方法，获得了更多的技能，从而形成了一个学习、积累知识的良性循环。在这个过程中，学生对所学知识也会有更深刻的感性体验。此时教师则面临一个新的挑战：如何在学生情感满意的状态下，使他们仍然有学习的欲望？这是需要在实践中进一步探索的问题。

三、发挥研究作用

学生在社团中自己设计乐高模型，制作与学习生活相关的作品，他们在活动中体验“玩”的乐趣，在“玩”中找到归属感；同时，完成乐高模型拼搭及功能的实现让学生产生了成就感，从而推动他们更加积极地投入到学习活动。当学生了解并掌握了编程方法后，就不再满足于教师提供的参考任务，而是开始根据兴趣尝试自主确定任务主题，并探索任务完成的各种方法。经过这样一个过程，学生体会到很多情境和创作想法都源自于身边的事物，如果平时多留心，就会获得更多创作灵感，创造出自己的机器人。

学生对机器人元器件的摆弄，是其产生创作灵感的来源。如果教师不能让学生主动尝试，那么科技活动无异于胶柱鼓瑟。因此，教师首先要更新教学观念，敢于放手让学生去做、去想、去尝试、去失败。将乐高积木引入到高中科技社团中开展科技活动，把“做”中的“想、改、创”结合起来了，让学生敢于尝试，敢于突破，敢于“胡思乱想”。也许学生的行为和作品还很幼稚，但这样的科技活动，倡导学生动手实践，从中体会“造物”，并改造事物，在此过程中主动探索、与他人合作并应用跨学科的知识与经验，这何尝不是一种创客意识的萌芽呢？

（责任编辑 郭向和）