机器人社团教学模式初探

姚月梅

【摘  要】 新时期，是科学技术高速发展的时代。机器人、算法元素、人工智能、编程等广泛融入教育教学中，被现代教育学家誉为培养学生创造力和实践力的有效途径之一。为此，教育工作者需把握科技发展趋势，深度使用机器人社团教学模式，引导学生掌握机器人知识与技能，运用联机交互系统展开实践与发明创造，以具体的社会需求为目标进行综合性的设计与制作，在发展学生信息技能与编程能力的同时，推动其建立远大的目标理想，形成一定的创新意识，探索更多机器人的组建方式，达成巧妙的统筹规划以及微观的调控等，致力于未来科技领域的创新，开拓奋斗，服务于国家与地方的产业转型升级与人才培养。

【关键词】 项目学习；机器人社团；创新思维；团队协作；教学模式

新课标视域之下，培养学生的核心素养越来越成为教师工作的重要导向。核心素养之中，涵盖了信息意识、计算思维、创新思维、动手操作能力、社会责任意识等多个方面。在此过程之中，教师可充分运用机器人社团教学模式，引导学生在更加活泛、巧妙的氛围中探究各种机器人硬件的组建方式，分析算法与编程知识，在探究性活动之中，实现知识与技能自然而然的组合，结合具体的目标展开自主设计创新实践，致力于成果的打造来融入自己的创意，优化各种算法与程序之间的衔接等，在调试中激发学生对科学技术领域的探索热情。本研究以机器人社团教学模式为切入点，着重讨论了打造高效能教学机制的策略，以供参考。

一、机器人社团教学模式的研究背景

新的时代背景下，人工智能、互联网、大数据技术的发展迅猛。可以预见的是，在未来社会中的各行各业，一定是趋向于智能化，强调创造的。明确的导向对信息技术学科的教学提出了更新的要求。多项国务院、教育部印发的政策文件，都明确指出了科技创新与教育之间的衔接性。如《新一代人工智能发展规划》的文件中，就明确指出了现代人工智能技术的应用，全面倡议在中小学阶段引入并深度推进人工智能课程，提升编程教育的力度与广度。又如《教育信息化 2.0》之中，更是提出了“智慧教育创新发展行动”，充分明确了在教育中应引进先进的平台技术、智能教学助手、机器人等，明确指出了教育现代化发展的方向；再如《关于加强和改进中小学实验教学的意见》明确提出：加强实验教学与多学科融合教育，使得编程教育、人工智能、创客教育之间达成融合。可以说，现如今，国家十分重视科技创新和复合型技术人才的培养。因此，在学校教育中深度推进机器人社团教学模式則成了一个重要的方向。

二、机器人社团教学模式概述

就目前的研究而言，机器人教学的重点组成部分就是算法程序知识，很多的项目推进都是以社团为载体来进行的。巧妙的组织形式往往涉及四个方面，即实验操作模拟型、趣味体验交互型、科学计算探究型、发明与创造型等。具体来论述，其一，实验操作模拟型。其属于社团教学的常态，最为明显的特点就是，将与机器人相关的知识与技能，当作是教学的主体部分，将机器人本身当作是客观的学习与分析对象，目的在于掌握机器人的知识与技能，以本体知识的建构为导向。其二，趣味体验交互型。往往是指开发多种有趣、巧妙的机器人，充分运用联机交互系统，设计任务的一种教学模式。其中的形态之核心是编写程序，将机器人设置为有效的控制端，加强机器人与计算机程序间的交互力度。其三，科学探究型模式。这种方式往往将“问题的解决”作为有效的导向，使得机器人的开发和运用，成为探究过程中的一种工具，有价值的活动过程往往可以为学生的实践运用提供数据与信息，达成技术的支持。其四，发明与创造型。最为核心的特点就是“以具体的社会需求和目标”采用项目化学习模式，展开创造类型的教学。在此过程中，更加强调学生的创新思维，以及综合性的设计与制作能力，辅助学生巧妙组合程序与算法，合作创造最优的成果。

三、全面深化机器人社团教学模式的策略

（一）科学推进：设定社团人员选定机制

浓厚的兴趣往往是学生展开机器人探究学习，以及开发设计的活力源泉。换言之，只有在兴趣的支持下，学生才能够达成一种更加理想的状态，进而发挥出潜能，获取到最优的学习以及创造成果。所以，在实践之中，社团人员的培养首先应遵循学生的个人意愿，使他们在建立兴趣爱好的基础上，参与到实践性的尝试运用过程中。因此，教师需要运用日常的各类活动，展开机器人知识的有效渗透，呈现各种高科技成果等，来吸引学生的注意力，促使他们建立对机器人的向往，联系生活需要，建立工作的目标理想和发展愿景等，进而保持坚定的意志和明晰的发展方向，真正意义上的参与到社团及教学活动之中，有效规避遇到困难中途退出的状况。实践之中，教师也要考虑到社团人员的分组与合作，充分遵循科学性、互补性原则来划分不同的团队。考虑到机器人领域所具备的广泛性特点，设计有效的项目，开发具备不同能力的学生，使他们之间达成优势互补，在相互的引领与带动之下，各自发挥优势或者是付出力量，形成一种合力来展开研究学习以及机器人的开发等等。

（二）组织实施：规划社团教学的细化方案

阶段性的调研充分显示：很多学生在面对机器人学习的起始阶段，往往是怀着浓厚热情。但是，从某种意义上来说，机器人是一个新兴的领域，往往没有扎实的理论基础，在参与社团学习过程中经常会出现无法找到切入点的情况，更是会遇到一系列的困难。因此，实践之中，广大教师需要联系学生的客观特点以及动态性的情况，展开有效的统筹规划，设定出细化的教学方案，联系实施的过程进行进行的调整，充分保证耐心，做好严谨细致的工作，完善教学过程或培训方案：

其一，引导学生展开硬件的构建，把握机器人所存在的各个主体部分，渗透认真严谨的思想，启发学生明确任何程序的错误都可能会造成机器人故障，有效培养学生的问题意识。其二，学生通过合作展开任务的完成以及场地的搭建，培养学生明确团队的意义，归纳“机器人的构建以及设定的程序，往往是由众多人才、专家，历经无数的辛苦和研究时间而完成的”。其三，启发学生明确无论是怎样先进的机器人，都源于人类的设计以及操控，明确机器人的应用性，并且建立远大的目标理想，初步形成一定的创新意识，不仅仅局限于研究和使用的角度。

（三）实践参与：发展学生的信息技能

实践性的经历往往是学生内化知识与技能的重要途径，也是学生发展思想意识的有效辅助。因此，在机器人社团教学的过程之中，广大教师必须明确实践参与的重要价值，不将教学活动停留在模式化、表层之中，而是需要设计更具有深度的项目，引导学生带入情境中，展开参与，不断明确更多机器人的组建方式，并且展开初步的尝试、练习等，全面强化学生的编程技能。

唯物主义辩证思想中提到“实践是检验真理的唯一标准”，这一理论与教育体系是十分契合的。如“实践出真知”就充分论述了学生自主参与实践操作之间所存在的衔接性关系。换言之，只有更具综合性的项目操作，学生才会获取到更加扎实的机器人硬件知识，而在搭建完成之后，学生也需要自行选择运用相应的编程平台，联系模拟仿真的操作，他们才可以掌握更多编程的方法，积累经验。比如把握机器人的活动范围参数，有效计算出影响整体参数的原因，这个过程也可以培养学生的计算思维，更是能够使学生在整体调试的过程之中积累更多的方法。在一系列的实践布置工作之后，学生才会获得理性的成长，联系自己的动手成果，体会成功的喜悦。阶段性的积累与沉淀之后，学生则会获得由量变到质变的转化，在更多硬件搭建与程序组合的过程之中，形成积累，强化学生的信息技能。

（四）人才培育：关注创新思维的培养

新时代背景之下，无论是国家、社会还是企业的人才引进方向都趋于创新型。这一方向，在教育教学过程之中也应全面体现。立足机器人的社团教学，更应呈现出培养学生创新思维的导向，引导学生在灵活多变的环境之中，提出自己的思路与想法，融入自己的创意等，进行有效的锻炼，联合目标导向，建立一定的创新思维。

某种意义上而言，机器人完成任务的硬件搭建方案灵活多变，同一个任务不同的学生能搭建出很多套方案，同一个学生通过优化组合也可以搭建出不同的方案。这个过程是培养学生多思考、勤反思、善沟通，虚心学习借鉴的过程，大家把各自的方案想法拿出来交流，开阔了眼界，增长了知识。软件编程更是一个磨炼学生意志、培养学生形成严谨学习态度、缜密逻辑思维能力的过程。优化程序的过程更能培养学生的创造创新精神。实践过程之中，广大教师应积极联合课程目标，对接一些学生的兴趣来设定相应的创造任务。提出具体的目标情境引导学生深入代入其中，展开所学知识的建议运用，实现技能的巧妙组合，贯彻各种算法以及编程的应用等，致力于成果的构建，达成巧妙的统筹规划以及微观的调控等。

（五）凸显创造：強调学生合作意识

合作、共享、交互，都是现代化教育理念之中的核心部分，学生之间的信息共享，不仅可以帮助他们跨越重难点，更是可以融合主体力量来搭建机器人成果。因此，在机器人社团教学的过程中，广大教师应明确学生合作的重要性，联系整体的设计、搭建、测试和排练（完成）等工作，来启发学生展开团队合作。在遇到问题与困境时，教师应引导学生共同付出努力解决，与队员之间主动沟通，积极借鉴好的方法与经验等，达成一种相互引领与带动、相互付出的效果，培养学生与伙伴共同迈入科技创新与发展的道路之上，成为学习共同体，致力于未来科技领域的创新，开拓奋斗。

可以说，机器人比赛是一项创新性科技教育和竞技活动，需要参赛者从申请参加比赛的阶段开始，进行设计、制造、编程、测试和排练等多个阶段的前期准备工作，并最终参与现场比赛。它的主要目的是通过设计、建造和编程控制机器人，培养青少年的创新思维和团队合作精神。目前高中生参加的主要是中国青少年机器人竞赛，竞赛是以弘扬科学技术、凸显创造与创新、强化团队贡献、培养科学素养为宗旨。在中国青少年机器人竞赛中，学生是以团队的方式参与比赛，比赛中是通过两人合作完成任务得分的方式来评判胜负，这就要求学生在平时的训练中就要分工合作，遇到问题去共同发现解决问题的方法，有的任务是一人就可以完成，有的任务必须两人配合才可以完成，比赛的时间只有短短两三分钟，赛前准备的阶段两人既要分工又要合作。遇到问题能共同发现，协商解决。比赛过程中出现问题，能灵活应变，随时发现问题，解决问题。比赛结束，可以通过得分的情况找到较强的队主动沟通，吸取好的经验，提升自己。这种模式锻炼了学生良好的心理素质，更激励着学生在科技创新的道路上勇往直前，勇攀高峰，紧密协作，为成为未来机器人科技领域的开拓者而努力奋斗。

四、结语

综上所述，机器人社团教学是模式，近几年来伴随科技的发展而契合时代需要的教学方式，是培育创新人才的重要举措。深化机器人教学，可以为我国教育事业打开新的局面。

新时代背景下的教师，应积极明确未来的社会中的各行各业的发展方向，深度推进人工智能课程，加大机器人编程教育的力度，打造社团教学的常态化，展开创造类、实践型的教学，辅助学生巧妙组合程序与算法，各自发挥优势或者是付出力量，合作创造最优的成果，在更多硬件搭建与程序组合的过程之中，联合目标导向，建立一定的创新思维，凸显创造，进入科技创新与发展的领域中，达成人才培养的目标。

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