浅谈机器人教学中如何引导学生进行探究性学习
发布时间：2022-12-05
摘要:随着机器人进入课堂，机器人教学由于自身的特殊性，教学模式既要遵循教学基本理论，又有其自身的特点，如何在课堂教学中引导学生进行探究性学习，我们认为可以分为三个层次进行：1.抓住契机，巧妙引导，激发兴趣，初岁探究;2.任务驱动，合理引导，创设情景，深入探究;3.自动自发，主动观察，发现问题，自主探究。总之，在机器人教学中，教师通过分层逐步引导，学生通过动手实践，还步深入探究、获取知识。
新课程改革的重要目标，就是要改变至今仍普遍存在的学生被动接受、大运动量反复操练的学习方式，倡导学生主动参与的探究式学习，而机器人技术是集光电信息自动化于一身的高新技术，虽说学校教育中使用的智能机器人比较简单，但已经集合了计算机、声，光，电等多种技术，在学生中进行机器人教学，让学生全面接触传感器计算机软硬件、人工智能、自动控制等高新科技知识，不仅可以激发学生的兴趣，普及电脑知识，同时也可以培养学生的综合思考与动手能力、团队合作精神、创造能力和进取精神。
如何在机器人教学中指导学生进行探究式学习，我认为可以分以三个层次进行:
(一)抓住契机，巧妙引导，激发兴趣，初步探究
机器人要完成一个任务，所涉及的知识包括硬件结构设计与软件编程设计，其中硬件中的控制部件，传感部件，驱动部件及搭建等知识，软件的图标、接口设置、设计思想等对于学生来说，都还是一个陌生的领域，但是学生凭着对机器人的浓厚兴趣，又十分希望了解这些知识，这时教师需要抓住学生渴望认知的有利契机，对学生进行适当引导，通过一些简单的案例、比较等，引导学生学习一些机器人的初步知识。例如学生在搭建时经常遇到各个部分总是很容易分离，最后散架的情况，我并不告诉他们如何解决，而是鼓励他们积极开动脑筋想办法，井敢于大胆动手实践，最后学生通过实践提出了分层交错搭建的方法，有效解决了遇到的问题，又如学生很感兴趣的问题“机器人是如何知道外界的情况的?”，我也并不直接给子答案，而是反问:“你们是如何了解外面的情况的呢?”学生回答主要通过眼睛看、手摸等方法了解的，“机器人和我们的方法差不多，主要是通过光线传感器、触动传感器等来完成的，那么它们分别相当于我们身体的哪个部分呢?”学生经过实践和查阅资料可以更形象地理解机器人各个部件的功能，从而对探究机器人的奥妙兴趣更浓了。
(二)任务驱动，合理引导，创设情景，深入探究
置身情境中的学生很容易产生探究的愿望解决问题的热情与责任感，在初步认识了机器人的各个部件的功能和如何来控制机器人的各个部件后，教师可以设置情境，精心设计任务，采取任务驱动法，促使学生综合使用所学知识来解决问题，加深理解，进行更进一步的深入探究，并在这个过程中学会自己思考解决问题的办法，动手实践，在实践中不断调整，最终找到真正的解决办法，如我在教学《机器人沿黑线走》一节时，先抛出问题:“现在需要机器人要沿着黑线从A点走到B点，我们应该做一个什么样的机器人并且如何控制它，才能完成这个任务呢?”学生最开始采用一个光感探测的方法，结果遇到交叉点时无法正确选择路线，但我仍然告诉学生“现在你至少知道用一个光感容易出错，也是一种收获”，对学生进行鼓励，然后继续让学生讨论为什么会出现这种情况，应该如何来改进，学生经过反复实验，反复测试修改，最后终于圆满完成任务，在这一过程中，学生不仅学到了相关知识，更磨练了意志，提高了学生分析问题，解决问题的能力。我个人认为：学生在探究的过程中，会遇到很多问题，这时教师不要对学生遇到的挫折进行嘲讽，也不要放任自流，而应是对学生进行合理引导，积极鼓励，让学生自己思考解决问题的办法，不断探究，不断完善，最终找到办法，解决问题。
(三)自动自发，主动观察，发现问题，自主探究
最后，在学生熟练掌握机器人搭建、编程等方面知识并能加以综合应用后，教师应当引导学生主动观察，发现生活中的问题，自主探究，思考如何在生活中实现自动化控制，并尝试利用机器人来解决。在这个阶段学生明确了我要做什么或学会什么，达到自动自发、主动探究状态，这是学生转向自主学习的转折点，也就是我们所说的创新阶段，在这个阶段教师可以引导学生开展小课题研究，在研究的过程中鼓励学生根据自己的思考提出自己的实践内容或学习目标，然后从报纸刊物或互联网上查找信息，再设计方案，实验实践，最终达成学习目的。如有学生在调查水污染问题时，想到如果能有一个分段自动监控水质的系统，能较为有效地解决及时发现污染源，通过论证、实践，最终利用机器人设计出《水污染分段自动监控系统》，在实践中具有较高价值。
总之，在机器人教学中，教师要善于抓住有利契机，合理指导，引导学生层层深入进行自主探究，动手实践，获取知识，锻炼能力，在老师的带领下，像真正的工程师一样，针对项目主题进行研究、策划、设计，组装和测试。他们充分使用积木、传感器，马达及齿轮等组件设计自己的机器人，并为机器人编写程序，让它完成自己想让它做的事情，孩子们通过主动探索、动手实践，亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受成功的兴奋，在探究的过程中，学生不仅可以学到有关机械、电子、计算机、自动化控制等技术知识，还可以培养对他人尊重和与人沟通合作的能力，合理分配、利用时间的能力，分析问题、解决问题的能力，以及自信心，意志力， 浓厚的学习兴趣等多方面的能力和素养。——论文作者：邝俊
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