【构建机器人教学“创思”平台,培养学生创新思维】 创新思维机器人计划书
时间：2019-04-14 03:32:23 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘 要：创新思维并非一蹴而就，它需要构建知觉的环境，创设意象的再现机制，借助内觉的心理中介，激发外部情境与潜意识的互动。创新思维能力可以通过后天的培养与训练得到提高。本文就机器人教学中学生的创新思维培养实施策略进行简要阐述。
关键词：创新思维；知识；人格；思维
中图分类号：G427 文献标识码：A
文章编号：1992-7711（2012）09-016-2
机器人教育具有学生动手动脑、软硬件结合、综合实践性强等基本特征，对于培养小学生的创新思维能力提供了更为广阔的平台。如何充分利用该平台，更加有效地让学生掌握创造性思维的要诀，笔者认为可以从以下几个方面着手。
一、知识，创新思维的基石
知识往往是抽象的观念，有较大的适用范围，在反复运用知识的过程中，知识形态逐步与人的个性心理融为一体，内化成为能力。成为能力的知识，在创新思维活动中具有深层次的助力。融会贯通的知识点，通过灵活的“互动”，促进新的创造性设想的形成。成熟的知识体系使我们的思维和想像更加灵活、深刻，创造行为也更容易出现。机器人学习过程中涉及的知识可以大致分为两类：一、保证机器人顺利运作的基础性知识。二、机器人制作中采用何种方式的策略性知识。扎实的基础性知识，加上灵活的策略性知识，配之以丰富的周边知识体系，便构成了学生完善的创新知识结构体系。
1．基础性知识的准备
机器人制作涉及的知识面相当之广，如机器人本体的各个零件的构造，各电子部件的接口知识，轮胎结构、材料的摩擦性能、不同齿轮的功能特征、电机转速操控的技巧等。这些基础性知识在不断的制作、摸索、实验过程中，会在学生的脑海中逐步明晰起来。笔者曾经做过一个简单的测试，给孩子们6节电池，一台机器人主机，一个马达。在没有任何暗示的情况下请学生尝试着让马达转动起来，并画出连接示意图。在受测的40名三年级学生中，仅有4人连接正确，马达在开启电源后可以转动，而连接示意图则仅有1人绘制正确。而将受测对象换为四年级学生时，20分钟内孩子操作任务完成度达到了90%，学生绘制的示意图大多标出电池的正负极，线路连接正确。我们发现，三年级学生安装电池过程中没有按正确的正负极标识方向摆放电池，不知道如何用导线连接马达和主机，调试失败后无法正确归因。而年级越高，以上问题出现的几率越小。究其原因，是三年级学生对电路的基础知识感性认识模糊，没有知识的储备，遇到问题则不知所措。而随着知识经验的增长，学生逐步了解了相关原理，成功率也随即提高。
因此，笔者认为在机器人教学中应根据不同年段学生的知识储备，有侧重地选择教学内容，构建学生创新思维的知识基础，利用一切资源，循序渐进地给孩子们“充电”。笔者认为在中年段机器人教学中应侧重于构件与功能的学习，以主题活动、探究搭建等形式组织教学，教学模式倾向于“动”。而在高年段则侧重于算法与程序、设计与制作，教学多以例程分析、调试反思为主，更倾向于“静”。“动”则活跃，“静”则专注，“动静”之间逐步构建孩子们的综合知识体系。
2．策略性知识的准备
所谓策略性知识是指机器人制作过程中起调节、监控、发散、创新作用，综合运用基础知识、邻近知识以及前沿知识完成创新过程的知识运用策略。策略性知识的准备是一个主动建构的过程。教师在教学中应给予学生充分的思考空间，选用零件、设计结构、动手搭建、程序编写、调试完善、自我评估都是学生积累经验、主动建构的过程。有人说：“汽车驾驶员的技术水平与其驾驶的公里数成正比”。的确，“驾驶”的经验是他人无法替代的，学生的制作策略也是无法替代的。孩子必须独立经历制作、探究的全过程，在反复实践和总结中形成符合自身思维特征的，独特、高效的解决问题的策略。
在我们的机器人制作过程中，还必须重视过程性经验的积累和反思。因为过程性经验往往不是“言传”就能体会到的。只有在成功与失败的总结中，一些工程学的设计理念才能渐渐地在孩子的脑海中明晰起来。在机器人教学中，我们必须具有“三分设计，七分调试”的理念。无论制作成功或者失败，都要有反思的空间。鼓励自我反思、合作反思、师生沟通，既要反思设计、调试的难点，又要反思制作过程中采用的方法、策略的优劣，在今后的学习中能更加敏锐地选择最佳达成策略，创造性地解决实际问题。
二、人格，创新思维的动力
1．共同兴趣，培养创新动机与兴趣
“通往儿童心灵的道路要靠友谊，靠共同的兴趣、爱好、情感来铺设。”我们必须找到孩子的兴趣点，投其所好，让孩子觉得教师与他们“志同道合”，教师会支持自己的幼稚设想。只有孩子敢于表达自己的创新设想，我们才能获得他们真实的生活体验和内心构想，教师才能更好地“点拨”，让一些想法变成创造。
本人在教学中常常开展“金点子”方案征集活动。征集解决问题的方案，对孩子的“金点子”我总是一一拜读，并撰写评语。通过评语告知学生创新设想无所谓对错，即使在机器人设计中无法实现，我也会鼓励他们，你的想法很好，现在虽然无法实现，但在不久的将来很可能成为现实。孩子们提交的方案虽然语言稚嫩，不完善、不成熟，但我仍然坚持正面评价，以鼓励更多的孩子参与其中。
2．情智交融，培养创新情感
机器人教学中应把学生置于开放、动态、生动、多元的教学环境中，打破僵化的班级授课制的限制，鼓励学生在研究、摸索中的主体意识。教师可以采用个人、小组、班级等不同的授课形式，活动的过程充分开放，面向学生的生活世界，任务设置要依时而动，依势而行，保护学生个体在学习过程中的丰富的学习体验和个性化的创新行为，让孩子觉得不是在学而是在玩，体验“玩”的过程，品味成功的喜悦。教师在机器人教学中，要让学生动情、动脑、动手、动心。学习过程中教师不但要让孩子“有负担”（有值得思考的思维发散点），也要让孩子在学习过程中“减包袱”（有突破难点，分解任务的方法），还要善于给孩子“加包袱”（有拓展延伸的训练），让孩子既有思维的训练，又有成功的体验。 3．注重过程，培养创新意志
在学生遇到困难退缩、彷徨时，教师应和他们一起探讨设计制作中的得失，用事实说明往往成功只距我们一步之遥。学习中教师应让学生有明确的制作目标，并及时反馈、跟踪任务完成的过程，鼓励学生正视困难和挫折，并想方法去克服它。笔者认为，要培养学生的创新意志，必须让他们学会“故障归因”。爱迪生说：“失败也是我需要的，他和成功对我一样有价值。只有在我知道一切做不好的方法之后，我才知道做好一切工作的方法是什么。” 笔者认为“归因”的训练有助于提高学生的“抗挫”能力，教师应让学生多次体会“归因成功”的成就感，从而不再惧怕失败，不再惧怕尝试。
三、思维，创新思维的核心
1．多思出灵感，广开思源
机器人教育在设备、教材、教法上都给了一线教师极大的自由，这有利于学生接触更多厂家的机器人设备，有条件的甚至可以组合多家厂家的构件，或者利用废弃部件动手自制机器人。同一个设计目的，鼓励孩子尝试多种方案，在失败的方案中分析优点，在成功的方案中总结不足。鼓励、保护孩子的创新思维。要敢想，今天或许因为技术条件没有达到而不能实现，但是未来并非不可能。如：在设计制作“小车”的教学中，笔者设计了这样一个创新议题“你能用怎样的方法让小车动起来？方案越多，越简单越好。”学生们在为时一周的时间里，搜寻了各种各样的方法。有的用电力系统的电机带动轮子;有的利用风力作为动力的帆船车，有的用磁铁带动的磁力引动小车，还有利用气动系统的气球放气动力车……令人吃惊的是他们的方案远远超出了教师的预设。教师在点评时给每一个成功方案中肯的评价，同时也给没有完成实物设计但思路奇特的孩子以鼓励。
2．敢独辟蹊径，勇破枷锁
由于机器人的价格不匪，在经济上很难做到一人一机。此外，每一个机器人在设计上都是一个研究课题，以学生的知识水平，无法独立完成一些项目的机器人的设计、制作。因此，必须分工合作，建立融洽的研究团队。在合作中，我们常常发现分工合作的过程也是孩子们不断自我修正，自我角色定位的过程。
在合作交流的过程中，孩子的思维在碰撞，也在“交锋”。通常意义上的学习上的优生、后进生的界限模糊了，谁的方案好，就用谁的方案。因此我们常常发现，机器人制作小组中，“主创人”的角色是在不断更替的。教师的权威也受到了空前的挑战，因为理论上成功、完美的机器人方案是不存在的，学生完全可以超越老师。因此我在教学中，鼓励孩子们讨论质疑，充分地调动每一个孩子的思维。如在制作方案确定后，我通常给学生一周的时间改进方案，鼓励他们发现问题，鼓励他们发现问题后思考对策，鼓励他们动手改动机器人除电机、核心主机以外的任何部件。竞赛归来首先让他们谈比赛体会，谈与其他学校设计上的差距。长此坚持下来，学生形成了质疑、怀疑的习惯，更重要的是培养了他们团队协同攻关的“惯性”，有利于未来的团队合作。
3．慎思定成败，追求卓越
细节决定成败，缜密的思维过程在机器人教学中至关重要，因为在机器人结构、程序设计上细微的差距都可能导致不同的运行结果，稍有疏忽就无法完成任务。因此在教学中我们要求学生在制作前首先要做细致的分析，找出方案实施的可能性，分析方案实施的优缺点。不要低估细节，也不要低估自己的能力。尽可能多层次、多角度看问题。制作的过程中反复修正制作过程，提高机器人运行的稳定性。教学中，我坚持：学生必须拿出自己的可行性方案分析才能领用器材。制作过程中必须做认真的故障现象记录，解决方案记录。调试完善过程中必须记录希望改进的方向，改进方案。让孩子经历缜密的制作、研究的过程，对于培养他们严密的思维习惯，形成科学的探究精神具有深远的意义。
机器人教学平台得天独厚的优势为学生创新思维的培养提供了便利的条件。教师如能够有意识的在机器人教育的平台下有目的地培养学生的思维品质，提高学生在思维的深度、慎密性、创新性，将对学生未来的发展起到至关重要的作用。有人曾经预言，未来的十年内，世界将成为RT（机器人）的世界，机器人将进入我们生活的各个领域，因此作为信息技术的传播者，我们教师应顺时而动，帮助孩子走向思维的巅峰。
［参考文献］
［1］葛明贵.学校创造学习与教育．安徽大学出版社，2006(1)．
［2］孙德玉.课程改革与课堂教学．安徽教育出版社，2007(3)．
