培养终身学习能力的机器人课堂教学初探

肖大妹 伍幸雄

摘 要：现在很多中小学校纷纷开设了机器人、创客、编程教育等校本课程，这些课程的学习既可以培养学生的人文素养、科学素养、信息素养，最终也将会体现出教育的核心素养，本文主要阐述了在机器人教学案例中，从简单入手，巧设机器人故障问题，训练学生的应变能力，让学生在学习的过程中培养出创新思维，展现团队合作精神，从而为形成终身学习的能力打下基础。

关键词：机器人教学;学习能力;创新思维

2019年2月23日，中共中央国务院印发《中国教育现代化2035》，明确教育现代化的八大理念，因材施教，知行合一，融合发展，共建共享，以德为先，全面发展，面向人人，终身学习。我在机器人教学案例中主要针对小学生的特点，从简单入手，巧设问题与故障，逐步递进的规律引导学生，以期在课堂教学中体现出以人为本的理念，最终培养学生终身学习的能力。

一、课前教师做好调查问卷，分析学情，设计合理的教学内容与教学目标，学生做好预习准备

在蝙蝠战车机器人教学课程中，我首先通过了调查问卷分析学情，因我们所处学校的地方是粤北地区，机器人课程没有实现大班化普及，只能通过社团形式上课，而这些通过社团来学习的学生对机器人课程的学习情况也参差不齐，有些学生的家庭环境比较好，从小接触编程教育，机器人教育，而有些学生完全没有任何基础，只是出于自己的爱好，也有一些是家长们的意愿，希望学生能在机器人课程中学会计算思维，开扩视野。通过设计问卷调查，我收集到了学生在机器人方面的前提性的知识与技能掌握并不是很理想，大部分学生没有前提性的知识，孩子年龄都在10-12岁之间，横向知识的掌握面并不是很广，但是学生的学习能力——比如观察能力、思维能力、知识的运用与迁移能力各有千秋，他们思维活跃，容易接受新事物，基于这个立足点，我的教学设计以及教学目标就从最简单的知识点导入，采取逐步递进的方式引导学生入门学习机器人课程。在蝙蝠战车这款机器人的教学案例中，因前期这款机器人的接线对于小学生来说比较复杂，小学阶段的学生还没有接触到电路知识，我只能通过视频和动画把正、负极的知识先让学生熟悉，了解了电路的基本知识之后，再一一展示传感器，机器人身上的每个传感器拆下来单独给学生演示它们的接线方法，接线的正负极，功能应用，引起好奇心，之后他们开始自己摸索、理解、积极做好预习准备，小学生完全没有接触过电路，如果没有重复电路的学习，对传感器就很容易造成不必要的损坏，我在课堂上多次强调正负极的重要性，直到学生学懂了电路的原理后，学生才会思考电路的正负与传感器的正负是要相对应的，这样传感器才能实现他们的功能，从而完成了学习知识的迁移。

二、打造展现学生个人魅力，释放活力的课堂

在教学课堂中，我把学生分成四人一个学习小组，学生的特长各不相同，各小组学习成员由组长分配任务。美国著名心理学家布鲁纳曾经说过：“学习者不应是信息的被动接受者，而应是知识获取过程的主动参与者。”在最简单的电路知识学习之后，学生们开始主动参与动手实践，每个学生都很想亲自动手组装机器人，随着学生的要求声越来越高，这时由小组组长分配好学习任务，小组成员里面谁负责马达传感器，谁负责超声波的安装，谁负责机械主体的安装，谁负责电路的接线全部到位，学生成了学习的主人，他们在小组内自由组合，每一次的组装都把时间记录下来，渐渐地学会了自我思考与总结，由最初刚开始成功组装一部机器人可能会花20多分钟，到最后在5-8分钟之内，学生在成功组装好机器人的时间越来越少，慢慢地就变成了学习的主动参与者。在课堂上，由排名第一的小组总结经验，并分享给其他小组，课堂的气氛活跃，每当进行竞速赛的时候，学生屏住呼吸，都想拿到最好最快的成绩，学生的自信心越来越好，课堂成为了学生释放活力的课堂。

三、故意设计机器人故障，培养学生应变能力

在课堂教学中，每个小组组装机器人的过程虽然可以训练学生们的动手能力，但是组装完成后机器人能不能按照我们既定的要求实现功能，能否实现最终的功能就是检验机器人正常执行的唯一标准了。因此，在组装完成一部机器人后，学生会发现蝙蝠战车机器人出现了各式各样的故障，有时候可能不会走，有时候只能前进，不能后退，有时候只有LED灯闪烁，马达根本不转，当各种故障出现的时候，如何让学生迅速做出判断，在比赛现场高度紧张的情况下检查故障，十分考验学生的综合心理因素，应变能力，为了解决这个问题，我在课堂中指导学生把所有可能出现的故障全部记录起来，每个学生课后自动总结几条故障，第二天由小组内成员相互提问，相互设计机器人故障，比如整部机器人如果不工作，最先检查电路部分的电源接线是否松动，第二检查每个传感器杜邦线接口的位置是否松动，或者车轮是否太紧卡住走不了，有学生提出马达的接线完成可以改少一正一负的两根线，同样也能实现这个功能，通过不停地设置故障与问题，使学生的学习能力，应变能力得到提升，在竞赛中才不会造成慌乱，培养学生临危不惧的心态，这也为以后的终身学习态度打下良好的基础，可以看出，学生在学习的过程中，学会了知识可以迁移，学习的能力大大地提高了，在以后的学习生涯中，这种學习能力会渐渐发展成为终身学习的能力。

四、让学生为创造而学

蝙蝠战车这款机器人本身的造型是蝙蝠，它的定义是通过超声波感应到前方的物体进行前进与后退，先后到达三个地方，完成的时间越短，排名分就会越靠前，这个项目共分三大部分组成，机械组装，竞速赛，创意外观，学生通过前两个部（下转第页）（上接第页）分的学习，考验了学生的动手能力与知识的总结迁移能力，当到了最后一个环节“创意外观”这部分的时候，这就充分体现出学生的创新思维，通过创意，学生可以让它化身为任何领域的机器人，有的小组把它制作成了月球测试机器人，有些小组把它制作成潜入海底的机器人，也有小组把它制作成科技强国的机器人，加入了各种科技元素，也有一些喜欢中国元素的小组，他们的机器人化身为中国龙。学生在制作外观的时候，创新思维与合作精神得到了培养，终身学习的能力也渐渐养成，正所谓台下十年功，台上十分钟，学生在平时机器人的训练中，慢慢地把这种学习的思维带到其它科目的学习，其它领域的学习，离终身学习能力的培养也就指日可待了。

参考文献：

[1]上海科技教育出版社《基于项目的STEM学习》 [美]罗伯特.M.卡普拉罗 玛丽.玛格丽特.卡普拉罗 詹姆斯.R.摩根 编.

[2]张德伟.北京出版社《当代教育新理念》 .