机器人（EV3）教育与学生创新能力的培养

徐大荣

摘 要：机器人（EV3）教育是对信息技术学科知识与实践的延伸，它具有启发性、创造性、严谨性与实践性多元特征，符合高中生的认知水平与兴趣爱好，也能启迪高中生的创新思维与实践水平，推动学生的全面发展与个性发展，这也正是当下核心素养教育的根本落脚点。

关键词：科学技术; 机器人（EV3）教育; 创新能力

机器人教育奠定在信息技术学科教育的基础上，强调理论与实践相结合，落实到学生的探索精神、创新思维、科学品质与实践能力等核心素养教育中，对学生全面发展与个性发展起到积极推动作用[1]。在我校的机器人（EV3）课堂教学中，实现了机器人教育与学生创新能力培养的有益探索，打造了开放性的学习环境、探究性的解决问题空间，以此为窗口让学生动脑思考、动手操作，感知独特的人工智能世界。

一、机器人教育与培养学生创新能力的积极意义

（一）机器人教育有利于调动学生想象力

想象力是人类发展历程中不可或缺的“驱动剂”，机器人教育过程中，同样也以培养想象力和创造力为核心，启发学生想象与创新。例如应用判断机器人走出基地的技术方法时，先让学生掌握判断机器人走出基地的基本标准，但是学生很快发现，机器人识别基地中的黑线时极易受到光线影响而导致路线偏差，于是围绕“如何解决光线”问题进一步讨论与探究，调动学生的想象力。

（二）机器人教育有利于培养学生思维力

机器人教育的过程实际上也是学生自主学习、探索创新的过程，而编程与实践都离不开学生精准的判断能力与良好的逻辑思维能力。通过机器人教育，既能调动学生科技探究的兴趣，延伸信息技术知识视野，也能体验计算机编程的乐趣和电子技术应用的奥秘。通过新颖有趣的机器人教育，培养学生思维能力与创新能力，激发发展潜能。

（三）机器人教育有利于激发学生创造力

对于高中生来说，机器人教育是一门寓教于乐的课程，在参与实践过程中，体验了当下热门的电动机、电子积木、小灯泡、传感器等新奇材料，在激发学习兴趣的同时，也能丰富学习体验，提升学习效率。因此可以说，机器人教育激活了学生的科技创新动力，为提升创造力打好基础。

二、机器人教育与培养学生创新能力的实现路径

（一）师生互动，在交流中提升创新能力

由于EV3机器人程序奠定在C语言的基础上，编程过程相对简单，符合高中生的科学技术认知，教学中要突出学生的主体地位，通过师生互动交流，给学生提供更多机器人编程的参与机会[2]。例如在计算机器人的速度时，采取分组合作的方式，主要合作任务为：机器人以最短的时间通过直道，自动判断障碍，再回到起点。对于学生来说，基于生活经验，第一反应都是做成汽车形状的机器人，但是经过反复试验，效果并不理想，达不到“速度最快”的效果。正当大家一筹莫展时，老师适当地参与和启发，学生再次观察与反思汽车机器人的构造，很快恍然大悟：将四轮汽车改為“独轮”汽车，显著提高了汽车在直道中通行的速度，问题迎刃而解。学生在交流中不仅提升创新能力，也体验了科学技术的魅力，在设计与实践中获得科技成就感，对机器人更是充满了探究兴趣。

（二）活跃思维，在探究中提升创新能力

机器人的教学环境应是开放性的、实践性的，融入学生生活中的所见、所闻、所想、所需，让机器人为人类的生活、学习与工作服务。在教学中，要给学生更多的空间去思考、去探究、去质疑、去解决，充分活跃思维，在探究中提升创新能力。例如在研究机器人的转动时，需要系统性地考虑电机与传感器的数量，不同配件的使用方法，相应编写机器人程序等等，最后再经过反复实验、调适，才能投入使用[3]。教学中，多以小组为单位进行研究与交流，学生尽情地展开想象力与创造力，大胆地提出想法，切磋技术，再将一个完整的设计任务分解为若干细化的任务，从中产生新的问题，在思考问题、解决问题过程中提升实践能力。通过机器人教学，不仅促进学生的个体发展，也让他们认识到团队合作的重要性，当个人能力有限、思路狭窄的时候，团队合作是最好的解决问题的方法，在大家的合力作用下完成机器人搭建。整个团队既有分工也有合作，这样的教育才真正面向学生的未来发展。

（三）动手操作，在实践中提升创新能力

机器人教育对学生的动脑思考与动手操作能力提出较高要求，无形中激活创新能力与发展潜力。例如在编写“如何让机器人走直线”时，调动学生的发散思维与创造思维，尝试编写四边形程序、八边形程序等，反复探索实践，拓宽创新思路。再有一些学生的基础能力较好，鼓励他们根据自己的实践认知搭建不同功能的机器人，将所学的信息技术知识与实践需求相结合，通过编程、设计与测试，不断提升创新实践能力。很多时候搭建机器人不能一次性成功，需要不断调整设计、重新优化编程并做实验、测试，反复地安装、拆卸、调试，这一过程中正是培养了学生脚踏实地、严谨认真的学习态度，而坚持不懈、追求真理的学习精神，也让学生终身受益。

综上所述，机器人（EV3）教育与学生创新能力的培养是当下教育的必然趋势。学生通过手脑并用，亲身体验从抽象理论转为实践探索的过程，将所学的信息技术知识应用于机器人（EV3）中，综合电子、机械、计算机等复合型知识，促进学生在人机沟通中激活创新能力，夯实核心素养，实现全面发展。

参考文献：

[1]戴文胜，祖浩东.发展机器人教育培养创新科技人才[J].北京教育（普教版），2019，（11）：94.

[2]曾祥进，蔡敦波，王海晖.智能机器人教学建设的创新教育改革研究[J].创新教育研究，2017，5（04）：377-380.

[3]赵冬滨.人形机器人在机器人教育活动中的应用[J].黑龙江科学，2019，10（19）：22-23.