機器人教學(xué)逐漸興起 各大中小學(xué)院分別開設(shè)課堂
現(xiàn)代著名教育家杜威(John Dewey)認(rèn)為,在不斷變化的社會中,教育是不斷地改造經(jīng)驗、重組經(jīng)驗的過程。根據(jù)這一思想,我認(rèn)為機器人教學(xué)應(yīng)該是讓機器人活動為學(xué)生實踐知識、改造經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)情境;在制作機器人的過程中發(fā)現(xiàn)問題、思考問題,然后通過個人努力或是團隊協(xié)作來解決問題,淡化教師的主導(dǎo)作用。這才是機器人教學(xué)的精髓——“從做中學(xué)”。
目前機器人競賽活動
已深入到全國的中小學(xué),而競賽活動能夠真正參與到其中的學(xué)生所占比例較少,因此越來越多的科學(xué)教師在思考,如何把機器人教學(xué)帶入課堂,讓更多的學(xué)生感受機器人的魅力。
機器人教學(xué)走進課堂的問題
目前機器人活動走入課堂存在的主要問題有:
(一)持續(xù)性保障
開設(shè)機器人課程要有一定數(shù)量的機器人和計算機及相應(yīng)的場地,因此需要一定的啟動性投入。啟動之后涉及到的持續(xù)性的保障有兩點:一是后續(xù)機器人的管理與維護難度高、損耗大,維持機器人活動需要后續(xù)的配件和場地的更新、補充等資金投入;二是對輔導(dǎo)教師要求高,現(xiàn)有輔導(dǎo)教師人數(shù)嚴(yán)重不足。
(二)缺乏相應(yīng)的課程體系與教材
雖然國內(nèi)有些省份在信息技術(shù)課程中含有部分關(guān)于機器人的內(nèi)容,但都是基于某個廠家的機器人產(chǎn)品設(shè)計的,不適合本地的特色與現(xiàn)有設(shè)備。另外,對于機器人教學(xué)所應(yīng)包括的基本知識架構(gòu)和教學(xué)方法也非常匱乏。機器人教學(xué)要持續(xù)性發(fā)展,就要在知識體系和評估訓(xùn)練方面形成體系。
(三)教學(xué)與競賽尺度把握錯位
目前中小學(xué)開展機器人活動,基本上是以競賽作為檢驗教學(xué)效果的標(biāo)尺。如想機器人教育能長期有效地發(fā)展,就不能把比賽作為唯一的課程目標(biāo),否則會使機器人教學(xué)走入“為競賽而教學(xué)”的誤區(qū),勢必導(dǎo)致該項活動缺乏生命力。
(四)教師和學(xué)生家長的不理解、不支持
在“分?jǐn)?shù)才是硬道理”的思想下,很多教師和家長對于學(xué)生參加機器人活動選擇了反對,理由都是影響學(xué)習(xí),對升學(xué)沒有幫助。這使得科技教師要面對很多尷尬與不理解。
機器人教學(xué)走進課堂的幾項措施
要解決以上機器人活動發(fā)展的瓶頸問題,使機器人教學(xué)進入課堂,我認(rèn)為可以從以下幾個方面進行思考:
(一)結(jié)合實際編寫校本教程
將機器人活動納入校本課程管理,為機器人正式進入課堂積累經(jīng)驗。經(jīng)過幾年的積累與沉淀,我校目前編寫有教材《程序設(shè)計與智能機器人》,該教材以LEGO NXT機器人為硬件平臺,ROBOTC為軟件平臺;宗旨是利用機器人平臺讓學(xué)生體會程序結(jié)構(gòu)與應(yīng)用,初嘗人工智能的樂趣。該課程共17個課時。
自主編寫教材的目的在于:一是符合本地學(xué)生(至少是本校學(xué)生)的認(rèn)知水平和能力等實際情況;二是可基于現(xiàn)有器材設(shè)計,具有可操作性;三是能不斷地進行實踐和修改,并在此基礎(chǔ)上形成知識體系和架構(gòu),具有一定的推廣性。
(二)精選機器人平臺,輔以仿真軟件
選用的機器人平臺要符合教學(xué)使用,要有良好的擴展性,要具備耐用、易維護和啟發(fā)性思維好的特點,盡量保障一次性投資長期反復(fù)使用。在資金與設(shè)備不足的情況下,輔以仿真軟件。仿真軟件的好處在于投資成本相對低廉,維護簡單,可用于大規(guī)模的課堂教學(xué)。我校的機器人工作室除配備10多套LEGO機器人用于教學(xué)外,同時采用LEGO輔助設(shè)計軟件Ldraw和MLAD用于課堂教學(xué),解決器材不足的問題。
(三)機器人技術(shù)與學(xué)科的整合
機器人作為現(xiàn)代教育技術(shù)的前沿產(chǎn)品,其教學(xué)內(nèi)容涵蓋了很多學(xué)科的知識,因此有效地將機器人與相關(guān)學(xué)科進行整合,能讓學(xué)生在所熟知的學(xué)科中感受科技的進步帶來的不同體驗。例如:
n 程序設(shè)計——讓機器人走方形,能很好地讓學(xué)生深刻理解循環(huán)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)與特點;
n 物理實驗課——讓學(xué)生用機器人設(shè)計一個簡單的單擺實驗裝置并收集數(shù)據(jù);
n 數(shù)學(xué)課——追及和相遇知識一直是學(xué)生比較難以理解的抽象問題,教師可以用機器人進行演示,讓學(xué)生對該類問題有形象的認(rèn)識;
n 音樂課——可設(shè)計一個舞蹈機器人,讓它跟著音樂的節(jié)奏舞動。
以上只是一些在我??茖W(xué)實踐中的例子,大家還可以找出更多的結(jié)合點。這些整合不僅可以活躍課堂,也讓機器人技術(shù)的學(xué)習(xí)和展示過程更形象具體。
(四)機器人活動多元化,實現(xiàn)多贏局面
我校每年開展3項活動:研究性學(xué)習(xí)、電腦作品制作活動以及青少年科技創(chuàng)新大賽。從活動主題來看,三者的核心都是探究、體驗、創(chuàng)新,都注重科學(xué)及研究價值。因此機器人活動完全可以整合3項活動作為同一件事統(tǒng)籌開展。
整合思想:通過研究性學(xué)習(xí)把機器人活動向縱深發(fā)展,形成課題研究成果,可在不影響正常教學(xué)的前提下,不需對學(xué)校日常的教育教學(xué)活動作大的改變,結(jié)合日常培訓(xùn)活動中進行。通過青少年科技創(chuàng)新大賽,機器人培訓(xùn),機器人夏令營,機器人暑期班,將機器人活動引導(dǎo)向科技創(chuàng)新方向發(fā)展,充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)造性思維。以上述活動為基礎(chǔ),面向機器人競賽,將競賽作為機器人教學(xué)活動的成果展現(xiàn)平臺,在學(xué)習(xí)和創(chuàng)作中有效應(yīng)用和整合。
(五)輔導(dǎo)教師隊伍的整合,多元化的教學(xué)方式
機器人教學(xué)是多學(xué)科的結(jié)合,因此輔導(dǎo)教師隊伍應(yīng)當(dāng)是由相關(guān)專業(yè)的老師組成,既可解決輔導(dǎo)教師知識面單一問題,又可豐富機器人活動的項目。我校的輔導(dǎo)教師由2名信息技術(shù)教師和1名物理教師組成,這種組合解決了機器人教學(xué)中涉及的程序設(shè)計與機械及電子電路等學(xué)科問題。
面對層次和知識面不同的學(xué)生,在機器人活動中應(yīng)采取多元化的教學(xué)方式。以任務(wù)驅(qū)動及小組合作學(xué)習(xí)方式進行教學(xué),由組長帶領(lǐng)本組的同學(xué)進行項目研究;輔導(dǎo)教師定期組織組員進行討論解疑。這樣以點帶面的方式,也可以激勵更多的學(xué)生來擔(dān)任輔導(dǎo)員的角色。
(六)開放科學(xué)工作室,共享資源
柳州市的青少年科學(xué)工作室已有50多個,這些工作室中有的在學(xué)校,有的在社區(qū)。因此,可以充分發(fā)揮科學(xué)工作室的作用,空余時間向社會開放,讓更多青少年能夠接觸和了解機器人,實現(xiàn)以點到面的輻射作用。將機器人教育和活動推向社會,擴大影響。
在學(xué)校開展機器人活動所形成的教材和教學(xué)方法可以在社區(qū)工作室開放中推而廣之,而社區(qū)開展活動的時間可以很好地彌補學(xué)校寒暑假期的空檔,讓真正愛好機器人的學(xué)生在全年的每個時段都有機會參加機器人活動。
結(jié)語
作為科學(xué)工作室的輔導(dǎo)老師,我見證了科學(xué)工作室的成長與輝煌。我認(rèn)為作為輔導(dǎo)教師應(yīng)該端正思想,淡薄功利心,把更多的主動權(quán)還給學(xué)生;多關(guān)心學(xué)生參加機器人活動有什么收獲,而不是取得了什么成績。這才能讓學(xué)生真正體會到機器人活動樂趣——“在玩中學(xué)”。