论“以人为本 兴趣引导”的机器人教育活动的理念和实施
【摘要】
信息技术，已经成为评价一国科技实力的主要指标之一，也是社会发展的重要标志之一。由于智能机器人融合了造型技术、机械、电子、传感器、计算机软件以及众多的技术，体现了当代信息技术等各个领域的先进技术，是信息技术的重要内容，更是当代信息技术的结晶。所以是中小学生能力、素质培养的重要智能平台，可以承载起培养具有高素质的下一代人才的重要载体。
充分开展基于智能机器人的信息技术教育，无疑是提高青少年科学素质的重要的举措之一。将机器人教育和机器人活动有机地结合起来，是达到事半功倍的重要手段之一。本文就在机器人教学活动中的探索得理念，进行相关的论述，谈谈我在机器人教学活动中的做法和思考。
【关键字】
机器人教育活动 以人为本 兴趣引导
【正文】
机器人教育活动，以普及机器人技术，突显创造与创新，强化团队贡献，培养科学素质，关联当今世界面临的问题与机遇为宗旨，将现实世界的事物与“动手做”活动相结合，放手让青少年通过活动，去发现解决问题的方法，并获得那些当今科学家和工程师们所面对的机会，培养青少年的科技创新精神和动手实践能力，鼓励更多的青少年机器人爱好者在信息、自动控制以及机器人等高新科技领域，进行力所能及的学习、探索、研究和实践，激发他们对科学的兴趣，提高他们的科学素质。
作为机器人教育活动的辅导老师，认真贯彻国务院颁布的〈〈全民科学素质纲要〉〉，落实中国科协、教育部对提高青少年科学素质的要求和开展机器人教学活动的重要精神，坚持“教育为目标、活动为平台”的理念，认真推动学校的机器人教学工作和参加东莞市、广东省、全国、亚太地区、世界级的机器人竞赛活动，尽可能地给学生提供更多的优秀平台，坚持“课内与课外相结合”、“普及与提高相结合”、“培养兴趣与提升素养相结合”的思路，广泛开展形式多样、主题鲜明的机器人活动。
目前机器人进入教学活动或者参与学科整合的经验还很少，教育研究成果非常缺乏。尤其对中小学教师而言它是一种全新的事物，课程内容、教学方法、学业检测等都很欠缺。虽然在高中信息技术新的课程标准中增加了人工智能部分，但是理论比重较大，机器人实践活动较少，非常不利于开展相关教学。在高中通用技术课程标准中，增加了简易机器人课程，但是由于受到课程地位和课时的局限，目前效果尚不明显。另外还有传统的应试教育的阻力、机器人活动中受器材的影响比较大、家长认识的局限性、缺少激发学生学习兴趣的机制等，都抑制着机器人教学活动的发展。
面对机器人教学活动中的重重困惑，我认为首先要调动学生的积极性，使得他们通过机器人教学活动，真正锻炼了自己和提高了自己的综合素质，通过良好的结果来证明开展机器人教学活动的重要性。如何调动学生的积极性和求知欲望？经过长期的探索，我总结了“以人为本兴趣引导”的教学活动理念，取得了良好的效果。
一、“以人为本”是学生积极开展机器人教学活动的基础
人都是靠自身的心理力量来启动热情、锻炼意志、发展智力、获取知识的。一切外来的压力也好，诱导也好，都必须通过主体的“内驱力”才能起作用。
1、充分利用青少年“玩”的成长特性
玩是人的天性，更加是青少年成长过程中必不可少的一大特点，如果给“玩”赋予了教育内容就是“学习”。如何使青少年热衷于“玩”机器人，是首要解决的问题。
根据国外先进的教学理念，积木式的结构是最能启发和吸引青少年的工具之一。所以在机器人器材的选择上，我刻意选择积木式的结构，它可以充分给学生提供无限的创意空间，让学生在学学做做和玩玩乐乐中，不知不觉地受到熏陶和感染。我不但让学生们利用现有的机器人器材搭建比赛机器人外，也经常鼓励他们搭建日常生活中的事物，例如甲虫、螃蟹等小动物，希望他们充分利用已经学过的生物课程和业余时间对这些动物的实际观察，研究他们的习性和运动方式，来组建自己想象中的“动物仿生机器人”。这样通过“玩”的形式，多方位地综合运用已学的知识和培养他们的创新能力。
2、充分利用青少年的好奇心
爱因斯坦曾说：“人类的发展和进步，就是源于好奇心”。的确好奇心是每个青少年与生俱来的天性，对好奇心的不同处理方式体现了人的差异性。
在机器人教学活动中，我总是不断增加新的亮点以拓展学生的科学素质，同时为了鼓励学生的好奇心和探索愿望，我们以“指导者”的身份出现，既不能对学生的问题置之不理，也不宜简单地将答案告诉他们。对于自己可以回答的问题，最好引导学生自己找出答案；就算是告诉他们答案，也应当同时告诉他“为什么”——讲道理。如果在告诉学生答案和讲道理的过程中，他们不是光点头，而是带着一脸不服气的表情不停地问“为什么”，那就更好了，这表明他已经开始学会思考了。我相信这样的学生将来很有可能具有比别的人更强的求异思维能力，而且不迷信书本和教师。这是创新思维、创新精神的重要组成部分。
3、充分利用青少年的好胜心
在机器人教学活动中，我采用以活动引导教学的模式，经常向学生提出明确的活动目标，让他们经过自己努力去达到。这个目标不能太高，必须是经过自己一番努力能够达到的。然后，让他们自己动手，直到做好为止。当他们完成任务，达到了目标，就及时表扬，让他们获得成功体验。同时，还应激励他进一步学习新知识，解决新问题。鼓励他们敢于竞争，争取优胜成绩，不甘心落在别人的后面，从而逐渐转化为好胜心。要允许他们在完成一项任务时失败、犯错误，使他们不断解除对失败的恐惧心理，这对培养好胜心是极为有利的。
4、充分满足和实现青少年的成就感
人类最高层次的需求就是成就感。在机器人教学活动中，对学生及时适当的指导和评价，是激发学生的成就感和求知积极性的重要手段之一。
“教学评价”是机器人教学活动中不可或缺的重要组成部分，适时适当的对学生进行鼓励，给学生提出建议，对培养学生的创新意识和团队精神具有积极的作用。但是，很多教师都是在学生完成任务后才进行一次性的评价。对于教学评价体系，我认为应注重鼓励学生在活动过程中的合作和交流，增强学生的集体荣誉感和责任心，尽可能的看到每一个团队和每一个人的闪光点，通过各种途径毫不吝啬的对学生进行鼓励和评价。
对于学生作品的评价，我更赞成运用小组互评和学生自评的方法，将课堂的主动权交给学生，让学生进行自评、互评，在评价的同时收获更多知识。为此，我特别设计了学生评价系统并制定评价标准，以便学生有章可循。
小组互评问卷如下：
（1）、这个机器人有什么优点和缺点？
（2）、这个机器人比起我们小组做的哪个更好？
（3）、这个机器人还有哪些可以改进的地方？
（4）、对照这个机器人，如何改良我们的机器人？
自评问卷如下：
（1）、我学会今天老师所教的知识了吗？
（2）、今天的小组合作我主动参与了吗？
（3）、今天我为小组贡献了几个点子？
（4）、我对今天自己的表现满意吗？
通过自评和互评，学生的创新精神和团队精神得到培养和提高，教师可以在学生评价后再进行总评，如设立本节课的最佳团队、最具创意等进行鼓励。
纵观我们在参加市级、省级和全国的比赛时，就是充分利用学生玩的天性、好奇心、好胜心和成就感，也就是体现“以人为本”的理念，借助人性的特点转化为我们前进的动力，使得我们克服重重困难，从众多的竞争对手中脱颖而出并获得了优秀的成绩，同时也培养了学生的成就感和创新能力。
二、“兴趣引导”是学生积极开展机器人教学活动的升华
兴趣是一起行动的源动力。如何培养青少年的求知兴趣以及如何制造提高青少年兴趣的场景，是我一直孜孜以求的目标。
1、科学兴趣是科学素养形成的动力源泉。
在传统的科学教育中，由于过分强调知识的掌握，使学生与生俱来的对科学的好奇心逐渐泯灭。因此，要培养学生的科学素养，就必须将科学兴趣的激发作为切入点，就必须首先呵护学生与生俱来的好奇心与求知欲，进而采取多种多样的方法，将这种好奇心转化为科学兴趣，进而激活科学兴趣，使之真正成为科学学习的动力。
如：在学生已经能够利用程序控制机器人行走固定路线以后，学习兴趣已经逐渐消退。这时候，我在机器人上面加装了一个超声波传感器，并且修改了程序，使之能够沿着距离障碍物一定的距离自动行走。学生发现这种情况以后立即惊奇地叫了起来，还一个劲儿地问我是怎么做到的。孩子们的学习兴趣立即被激发出来了，他们带着这样的兴趣去探究、去实验，效果自然非同一般。
培养学生对科学的兴趣还必须为学生创造良好的氛围。
科学素养的形成需要有一个充满科学气息的环境，需要安全、自由、开放的探究氛围。良好的课堂氛围能优化学生的心境，使孩子积极主动地参与学习。在科学探究活动中，要让孩子大胆出色的表现，我们应从创设心理氛围、情感氛围、环境氛围三个角度去考虑。首先是积极创设心理安全、心理自由的氛围。老师真诚对待学生，充分尊重学生所表露的情感与想法，理解学生间存在的差异。尽量少用“提问回答”的方式组织教学，造成学生不必要的紧张心理。其次是努力创设愉悦、和谐的情感氛围，通过调动学生的情感，缩短教学内容、教师与学生之间的距离，诱发学生的内驱力，帮助学生形成最佳的情绪状态，促进学生主动表现。第三是通过调整座位，利用桌椅、教具、多媒体技术等，创设有利于学生学习、探究和表现的环境氛围。如：在组织学生创造《机器导盲犬》时，我先用教室里面的物品把教室模拟成现实环境，让学生假扮盲人，体会一下盲人的困难。再说说利用机器人可以帮助盲人做些什么？大家表现的劲头空前高涨。
2、让学生在机器人活动中学会分工、合作和创新
针对一项教学活动，我将学生分成若干个小组，每个小组即为一支参赛队伍，而每个小组内的学生也互有分工，例如有小组的总负责人，有分别负责机器人设计、机器人搭建、机器人编程的等。通过各组的比赛，分享团队的成败。在比赛完后，我再将所有学生召集到一起，对每一组的机器人进行评价，找出其中的优缺点，综合大家的意见设计出最后机器人并进行测试，如此反复必将确定本项活动的最佳机器人，将最佳的成绩和机器人作为成果进行展览。
通过这样的方式，大大激发了学生们的学习兴趣，同时也为以后的学生提供了挑战的目标。
3、利用课本设计课堂任务
在任何教学活动中，课本都是必不可少的，但是我们也不能完全照搬课本。我们应在充分利用课本对机器人的诠释和探究的基础上，扩展知识面，将课本的知识细化到课后的机器人制作和竞赛任务的完成过程中，细化到机器人制作过程中运用的每一个原理中，让学生真正将理论和实践联系起来。
例如，我在讲搭建机器人时将课本的练习要求，即搭建投篮机器人的任务分成了六个关卡。第一关为搭建机器人的行走机构，第二关为搭建机器人的抓球机构，第三关为搭建机器人提升球的机构，第四关为如何实现机器人快速找球，第五关为机器人如何快速找着球门并投球，第六关为机器人如何实现快速投中三分球。我们按照青少年比较爱玩的电脑游戏中的设置，每一关都设置 “本关任务”、“本关内容”、“闯关秘籍”以及“闯关记录”，最后的学习评价也有学生自评和互评组成。这样充分调动了学生的学习兴趣，让学生在游戏式的学习中发挥学习的主动性和自主性，提高了课堂教学效率。
通过这个活动学生不仅学会了机器人搭建的基本方法，而且通过机器人重心、平衡性、电子等涉及物理和数学的一些知识，达到了多学科整合的目的。在动手动脑过程中，学生提高了机器人搭建的技能，享受了分享知识的快乐，培养了创新的意识，养成了分工合作的习惯，增强了团队的凝聚力。
4、老师自身素质的提高
作为机器人教学活动的辅导者，老师自身科学素质的高低也严重影响着学生的学习兴趣。
为此我积极利用业余时间学习和钻研机器人，从书上、互联网上学习机器人的知识。在开展活动和辅导竞赛中不断积累经验。我知道这样还不够，只有参加全国、省、市的机器人活动培训，才能使自己在机器人方面的专业水平不断提高。于是我积极参加每年的全国、省、市青少年机器人竞赛教练员培训，并取得教练员的资格。同时我主动与不同地区的教练员相互进行交流和学习，从他们身上吸取了很多的经验和学到了丰富的知识。通过这些培训和交流为我开展机器人教学活动和辅导学生比赛提供了良好的基础和提供了有力的保证。
通过实施“以人为本 兴趣引导”的教学理念，四年来我快速地将我校机器人教学活动面扩大并带动了石龙镇的青少年机器人教育活动，同时由于学校领导给力，措施得当，吸引了大批学生参与机器人教学活动，以其新颖、前瞻，高档次，高科技的理念更是深受学生欢迎。陆续开展了VEX机器人比赛、人形机器人比赛、基本技能比赛、FLL比赛、机器人足球、机器人篮球、机器人创意等机器人项目活动，带领学生参加了市赛、省赛、全国赛、亚太区赛、美国总决赛，近百名学生参加各类机器人比赛夺得金牌或一等奖48项；近百名学生参加各类机器人比赛获得银牌及二等奖51项，可谓硕果累累。
本着培养青少年的科技创新精神和创造能力的宗旨，让学生通过参与机器人教学活动，培养未来的创新人才，已经成为我前进和继续探索的动力。
来源：东莞市石龙中学 作者：张晓星
（作者在第四届东莞市青少年机器人竞赛活动中获评为优秀教练员。）
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