浅谈机器人教学中大学生发散思维能力的培养

黄伟　向海昀　左建国　庞丽

摘要：机器人智能技术是21世纪的核心技术之一，在高校开展机器人课程，不仅可以培养学生的动手能力、团队协作能力，还可以培养学生的发散思维能力。以前进后退四轮小车机器人教学为例，从思维的流畅性、变通性、独特性三个方面着手可以有效培养大学生的发散思维能力。

关键词：机器人教学;发散思维;培养

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）19-0130-02

近年来，国家提出以培养创新人才为教育目标。在机器人教学中，教师可以有效培养大学生的创新思维能力，进而培养创新人才。而发散思维是创新思维的核心，教师要培养大学生的创新思维能力，其首要任务在于培养学生的发散思维能力。培养发散思维能力，有利于提高大学生学习的主动性、积极性、求异性、创造性[1]。所谓发散思维，就是指对一个问题进行多角度、多方向、多维度的思考[2]。美国心理学家吉尔福特指出，发散思维具有流畅性、变通性、独特性的特点。发散思维的流畅性是指在限定时间内产生观念数量的多少;变通性也叫灵活性，是指摒弃旧习惯的思维方法，开创不同方向的能力;独特性是指产生不寻常的反应和不落常规的能力[3]。

那么，如何在机器人教学中培养大学生的发散思维能力呢？笔者通过机器人教学实践，以前进后退四轮小车为例，提出应该从思维的流畅性、变通性、独特性三个方面来培养学生的发散思维能力。

1充分运用联想，培养学生思维的流畅性

思考对象由甲事物转换到乙事物的思维活动，称之为联想;人们平时说的由此及彼、举一反三就是联想[4]。在机器人教学中，教师要充分运用联想的方法，让学生学会运用已有的知识经验思考组装机器人的方案，从而培养他们的发散思维能力。因为学生在此之前没有学习过机器人的相关知识，对如何组装机器人知之甚少。所以在前进后退四轮小车机器人教学中，教师首先展示已经组装好的四轮小車，并且向学生介绍其基本构造，让他们观察思考，并回答老师的提问：看到这个机器人小车，同学们最先想到的是什么？它跟我们生活中的什么东西比较相似？当代大学生普遍具有一定的生活经验，拥有较强的联想能力，所以一般情况下，当学生看到前进后退四轮小车时，很自然地联想到生活中的汽车。此时，教师进一步引导学生：我们的汽车有车身、轮子、发动机等。同理，机器人小车也具备这些结构件，我们可以根据汽车的外形组装小车。通过联想，类比生活中的汽车，有的学生会选择先组装小车的车身，有的会选择先组装小车的轮子，甚至有的同学独辟蹊径，先组装电池盒组件等，总之每个小组可以提出多种组装方案。在这个教学环节中，教师通过让学生对已有事物进行思考，用不同的方法解决遇到的新问题，即在组装小车时，联想生活中的汽车，根据汽车的外观及形状来组装，训练学生思维的流畅性，培养他们的发散思维能力。

2引导学生多向思维，培养思维的变通性

在前进后退四轮小车的教学过程中，教师在展示了已经组装好的小车后，先让学生小组思考、讨论组装小车的方案，待形成完整的组装方案之后，再给出参考组装方案。同时强调，该组装方案并不是唯一的。学生在观察了教师的示范后，很可能按照教师给出的组装顺序来组装小车。此时，教师就应该有意识的引导、鼓励学生灵活的改变思路，使用其他组装顺序组装小车。当学生提出不一样的组装方案时，老师不要急于否定或肯定，应该引导、鼓励他们，并通过自己动手操作，验证组装方案的可行性。如果组装方案可行，老师应该及时给予肯定和奖励;如若没有成功，也应该和学生一起分析组装方案失败的原因，引导他们修改方案。

教师应该告诉学生，可以从组装顺序、要实现的功能以及外形等方面思考组装小车的方案，让他们自己去探索合适的组装方案，学会从不同的角度去思考问题。在程序编写环节，教师应该避免禁锢学生的思维，应告诉学生，所编写的程序不一定都是先使小车前进再后退;我们也可以让小车先后退，再前进;还可以让小车前进很长一段距离，然后突然后退，从而使每个小组的小车运动路径都不相同。教师通过引导学生多向思考，使得每个小组的程序多样，有的学生甚至加上了音乐播放程序。在机器人教学中，通过这种教学模式，让学生逐渐养成从不同角度思考解决问题的方法，训练学生思维的变通性，从而培养他们的发散思维能力。

3在鼓励独创中，培养学生思维的独特性

在我们的机器人教学中，教师采用的是任务驱动教学法。教师通过引导学生，在已有知识的基础上探索解决新问题的方法，有利于学生思维独特性的培养。所以，在教学中，教师可以让学生在完成上一个任务的基础上，通过小组思考、讨论，完成下一个拓展任务，从而鼓励学生进行独创，培养学生思维的独特性。比如，在前进后退四轮小车任务结束之后，教师可以引导学生思考：在小车的基础上，增加哪些结构件，改进哪些程序结构，可以实现小车碰壁倒退的功能？教师提示学生：小车在前进的过程中，如果碰到障碍物，则倒退。此时，学生可以根据老师的提示，增加小车的结构件、改进程序，从而实现小车碰壁倒退。学生在完成新任务时，通过探索、思考，编写出来的程序各不相同。有的学生编写的程序使小车在碰壁之后，沿原路径返回;有的学生使得小车碰壁之后，左转或有转前进;甚至有的学生使小车遇到障碍物时紧急呼叫并后退。在这一环节中，学生组装小车时，使用的结构件各不相同，程序实现的功能也不一样，这不仅能使学生获得成就感，提高白信心，也能培养学生思维的独特性，提高他们的发散思维能力。

总之，大学生发散思维的培养是有迹可循的。在机器人教学的过程中，教师要结合教学内容和学生的实际情况，有意识的采取多种形式的训练，培养学生的发散思维能力。

参考文献：

[1]王秋莹.创造教育下培养学生发散思维[J].科学大众（科学教育），2016（8）：72.

[2]郑蔚青.物理教学中学生发散思维的培养与训练[J].中国教育学刊，2004（2）：58-62.

[3]黄希庭，郑涌.心理学导论（第三版）[M].人民教育出版社，2015（8）.

[4]刘桂信.数学教学中学生发散思维的培养[J].中国校外教育，2015（22）：122.

【通联编辑：王力】

收稿日期：2020-02-04

作者简介：黄伟（1995-），男，四川成都人，助理实验师，计算机应用技术硕士，主要研究方向为图像处理技术。