我不遗憾

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  日本“机器人之父”加藤一郎曾说,在经历了个人用电脑时代以后,接下来应该是个人用机器人时代。随之而来的,是机器人教育的兴起。
  目前各地中小学机器人教育主要有以下几种形式:
  一是由科协、电教馆(站)等单位组织学校吸纳机器人爱好者, 让学校出资购买机器人器材,指导老师对学生培训一段时间后,代表学校或地区参加各种竞赛。由于教学条件的限制,大多数学校还处于这个阶段。
  二是把机器人作为中小学信息技术课程内容的一部分,培养学生的创造性思维和动手实践能力,为此学科注入新的活力。
  三是让机器人教育以综合实践课程的方式进入中小学课堂。
  新课改下综合实践课程越来越受到重视,机器人教育本身就能从多方位、多角度培养学生能力,如果再通过综合实践课程形式推广,将使机器人教育更具生命力。
  通过开展机器人教学实践活动,开发学生的科学创新思维,培养和提高学生动手能力,这是机器人教学的意义。如何进行机器人教学呢?我认为可以从以下几个方面入手:
  1.加强了解机器人
  让学生了解机器人的基本概念、结构体系、工作原理、机器人发展历史和它在现实生活中的应用实例。搜集、整理历届全国或国际机器人大赛的视频,激发学生的学习兴趣;了解实物机器人的规划、设计、搭建过程,根据任务需求编写程序并下载到机器人主控器,根据机器人运行情况对其及其程序做出必要的调试和修改。
  让学生理解程序是指挥机器人的灵魂,掌握顺序、循环、选择三种基本程序结构及子程序的创建和调用。通过程序的编写和反复调试机器人,培养学生全面考虑问题的逻辑思维素养,提高学生分析问题和解决问题的能力。
  2.培养复合型人才
  竞争激烈的今天呼吁未来接班人应具备多种能力,机器人学科是一门交叉性极强的综合性学科,它的兴起为学生搭建了一个培养综合能力的平台,成为提高学生综合能力的一条有效途径。
  (1)培养学生的创新能力。
  机器人实践活动强调学生富有创造性地搭建各种机器人,以快速高效地完成任务,鼓励学生点燃智慧的火花,多角度、多方位发散思维设计出与众不同的方案,从而锻炼学生的创新能力,激发和培养学生的创新精神,提高他们的综合素质。
  譬如,一项活动名称为“机器人过障碍”的游戏规则是机器人每找到一个障碍物可以得2分,而找到障碍物后,需要学生为机器人设计一个“动作”,表示机器人发现了障碍物。“动作”具体表现由学生自行设计,可叫、可转、可唱也可舞蹈,规则不作要求。设计的“动作”越符合障碍物所在地实际场景,越有创意,得分越高。这项设计的分值可在2至10分之间。
  这个开放题考察了学生的观察力、想象力、应变能力,还有编程知识、动手能力等。从分值设置看,明显是在鼓励学生创新。
  (2)培养学生的小组合作能力。
  机器人活动牵涉到的内容广、工作量大,需要小组成员集思广益、互相交流探讨,对搭建过程中的问题进行充分论证以获得最佳方案。活动中会出现因各学生的学识水平、思维方式以及立场不同导致对问题的看法不同等现象,这就需要相互之间加强沟通与交流来包容彼此间的个体差异。
  机器人竞赛活动中所需的团队协作能力和包容心,不仅需要老师言传身教,更需要真实体验,这比常规的教育方式更能震撼学生的心灵。
  (3)培养学生的应变能力和坚韧的毅力。
  由于机器人的工作受设备性能、场地、接受信号等因素的影响,这就要求选手能临场应变,根据参赛现场的具体情况冷静、沉稳地搭建、编程、调试、修改以获最佳效果。指导老师在平时训练中应注重培养学生的临场应变能力和处理突发事件的能力。
  尽管如此,大多数学生参加比赛常会遭遇失败。但看到他们失败后表现出的不服输和脸上写满还要重返赛场的神情,我们感受到机器人活动带给学生心灵上的震憾是如此强烈!学生这种迎难而上、坚忍不拔的毅力也需要老师平时多加培养。
  一旦获胜,在胜利的那一刻,学生会手摆“V”字,欢呼雀跃,兴奋不已,这种成就感、收获感或许是其他教学平台无法提供的。
  机器人教学活动的开展对教师教学提出了更高的要求。
  教育实践证明,科学的教学理论可以使教师掌握教育的基本规律与方法,指导教师合理开展教学工作,加强工作的科学性和预见性,因此机器人指导教师须加强教育学、心理学、教育法规、教师道德修养等理论学习以提升自我修养。
  机器人教师应有扎实过硬的专业知识。首先教师要熟练掌握计算机的应用能力,机器人是靠程序来控制的,所以掌握计算机语言编程成为教师专业能力的核心;其次是机器人的基础知识,包括概念、工作原理、结构体系、发展史、应用领域等,还有开发机器人程序、机器人搭建、控制与维护,这些都需要教师熟练掌握。
  机器人指导教师应具有对当今社会信息瞬息万变的特殊敏锐性,这样才能很好地与学生沟通交流。机器人从设计到搭建,包括通过不同算法编程都应引导学生自主完成,培养学生的设计能力、实践动手能力和创新能力。
  机器人项目的设计、制作具有综合性强、实践性强和探索性强等特点,因此它与其他学科的课堂教学有所不同。
  1.建立开放式课堂。
  传统教学方式大多是教授学生“是什么”而不是“为什么”,虽然他们也有机会接触实验设备,但基本上是“依葫芦画瓢”,机械式地将过程走完,这并不是真正的“做”实验,因为学生毫无自主、创新。
  机器人活动以任务为驱动,对学生进行的是开放性挑战,方案的多样性让学生能发挥想象力和创造力。在活动中,学生们可以自己设计机器人和反复修改程序以期达到满意的结果,遇到问题去找老师、网上查阅资料、互相讨论。在这一过程中,其分析问题的能力、想象力、创造力及合作能力都会上一个新台阶。
  2.改革评价体系。
  在机器人教学实践中,我们要改变以往的评价观,多角度、多层面关注学生,少在意结果,多注重学习过程,对学生的点滴进步给予鼓励表扬,让他们随时收获成功的喜悦。这种成就感与愉悦的心情能促进学生自主探究学习的热情。
  比如学生不懈努力之后,获胜的那一刻,大家将手互相攥紧在一起高呼“一、二、三,加——油!”,甚至有的学生跳起来,兴奋不已,这是对成功的体验的真实写照。作为教育工作者,我们都需扪心自问:平时的教学中我们给过学生如此爽朗大笑的机会吗?
  3.践行“三位一体”教学模式。
  面向全体学生开设机器人必修课,将机器人教育渗透到信息技术课程之中,形成以必修课为面,以活动小组为线,以竞赛项目为点的“点、线、面”相结合的教学链条。
  机器人教育是一项新事物,社会、家长都很陌生,所以首先应让社会各界了解素质教育的理念,争取广泛支持。在取得社会、家长支持的基础上,结合学校实际,开展丰富多彩的机器人教学与实践活动,逐步探索构建“社会-家庭-学校”三位一体的教育管理模式。
  中小学机器人教育是一个综合创新的平台,教育工作者如果能借助这个教学平台和载体大展拳脚,相信不久的将来一定会为素质教育开创一个新局面。
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