中學(xué)信息科技中的機(jī)器人的探究性學(xué)習(xí)

1、第1頁(yè)中學(xué)信息科技中的機(jī)器人的探究性學(xué)習(xí)中學(xué)信息科技中的機(jī)器人的探究性學(xué)習(xí)上海市實(shí)驗(yàn)學(xué)校（上海市浦東大道1600號(hào)，200135）朱建國(guó)陳興冶關(guān)鍵字關(guān)鍵字：機(jī)器人，探究性，個(gè)性化，合作學(xué)習(xí)，模塊化，主動(dòng)性，嘗試，比賽摘要：摘要：本文通過(guò)討論中學(xué)信息科技的機(jī)器人的教學(xué)方式，引出比較有機(jī)器人教學(xué)特色的探究性學(xué)習(xí)的一般方法：個(gè)性化和合作學(xué)習(xí)；模塊化的實(shí)驗(yàn)和學(xué)生主動(dòng)性學(xué)習(xí)；失敗嘗試和及時(shí)總結(jié)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑瑒?dòng)手動(dòng)腦相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)過(guò)程；學(xué)生參

2、與比賽過(guò)渡過(guò)設(shè)計(jì)比賽，制定比賽規(guī)則的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。本文還列出了將全面推行全班化機(jī)器人教學(xué)可能要遇到的一些問(wèn)題。隨著信息科技的發(fā)展，中學(xué)信息科技教學(xué)的內(nèi)容和形式也在不斷變化。有些中學(xué)已經(jīng)開(kāi)始嘗試進(jìn)行機(jī)器人的教學(xué)，也取得了一些成績(jī)?，F(xiàn)在比較流行的用于教學(xué)的機(jī)器人，一般是需要在計(jì)算機(jī)上編程，然后運(yùn)行程序使機(jī)器人能根據(jù)程序通過(guò)傳感器判斷周圍的情況并加以反應(yīng)的機(jī)器。如現(xiàn)在一部分學(xué)校已經(jīng)使用的“能力風(fēng)暴”機(jī)器人等，本文后述的機(jī)器人教學(xué)，以“能力風(fēng)暴”機(jī)

3、器人為例。由于添置設(shè)備所需資金較多，和限于機(jī)房條件，師資等方面的原因，目前在中學(xué)的信息科技教學(xué)中，進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)，主要在部分學(xué)生中進(jìn)行，一般以組織興趣小組參加竟賽為教學(xué)目的。但現(xiàn)在其內(nèi)容已經(jīng)編入新的中學(xué)信息科技教材，機(jī)器人教學(xué)將面向全體中學(xué)生，全面進(jìn)入中學(xué)的信息科技教學(xué)的課堂。在機(jī)器人教學(xué)中，需要學(xué)生動(dòng)手處理機(jī)器人的硬件設(shè)備，如安裝機(jī)器人所包含的電池；安裝和連接如紅外發(fā)射和接受裝置、光敏傳感器等；可以安裝和連接如機(jī)械臂、機(jī)械爪、攝影等設(shè)

4、備；設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人運(yùn)行的外部環(huán)境等。在機(jī)器人教學(xué)中也需要學(xué)生與計(jì)算機(jī)軟件打交道，如使用ＪＣ語(yǔ)言系統(tǒng)編制程序，以控制機(jī)器人；編輯、處理和備份程序文件等?，F(xiàn)在的中學(xué)機(jī)器人教學(xué)，無(wú)論是動(dòng)手還是動(dòng)腦方面，與以往的計(jì)算機(jī)操作教學(xué)有較大差別，其作為中學(xué)信息科技教學(xué)的一個(gè)重要載體，無(wú)疑是非常有價(jià)值的。新的教學(xué)內(nèi)容，教師和學(xué)生都不太熟悉，所以讓學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)是一種很好的教學(xué)方法。從教師的角度看，配合全新的教學(xué)內(nèi)容，盡快摸索一種合適的教學(xué)方法，是保

5、證學(xué)生能力得到提高，教學(xué)能夠順利進(jìn)行的關(guān)鍵。下述的是已在實(shí)踐中采用，并已取得較好效果的探究性學(xué)習(xí)的一些方法。一一個(gè)性化與合作學(xué)習(xí)個(gè)性化與合作學(xué)習(xí)限于經(jīng)費(fèi)、硬件、軟件和場(chǎng)地等條件，現(xiàn)在的中學(xué)機(jī)器人教學(xué)在學(xué)生操作時(shí)還不大可能做到一人一臺(tái)機(jī)器人。一般都是由幾個(gè)學(xué)生組成一個(gè)小組，共同使用一臺(tái)機(jī)器人。教師可以以小組為單位，讓小組內(nèi)的學(xué)生相互合作，進(jìn)行探究、通過(guò)做實(shí)驗(yàn)來(lái)完成教學(xué)任務(wù)。這種合作性學(xué)習(xí)最大的問(wèn)題在于同一小組里的學(xué)生可能勞逸不均，在實(shí)驗(yàn)中

6、很可能會(huì)出現(xiàn)有的學(xué)生非常忙，而有的學(xué)生無(wú)所事事，沒(méi)有學(xué)到什么東西的情況。特別是碰到困難的時(shí)候，可能還會(huì)出現(xiàn)同一小組里的學(xué)生相互推委，使學(xué)習(xí)任務(wù)不能完成。第3頁(yè)由于教師不講或少講，只是讓學(xué)生一個(gè)一個(gè)模塊的做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能機(jī)械地模仿，到后來(lái)學(xué)生問(wèn)題自然越積越多，到了不行的時(shí)候，學(xué)生自然會(huì)主動(dòng)提出讓教師講一下C語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法規(guī)則等，形成了主動(dòng)性學(xué)習(xí)。這時(shí)，教師要抓住學(xué)生自己要學(xué)的機(jī)會(huì)講述有關(guān)知識(shí)，這時(shí)的教學(xué)效率應(yīng)該是最高的。模塊化實(shí)驗(yàn)題

7、目是比較容易選擇的，除了讓機(jī)器人走方塊以外，為了進(jìn)行有關(guān)機(jī)器人的軟硬件知識(shí)教學(xué)，可以讓學(xué)生制定一套檢驗(yàn)辦法和標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)所給的機(jī)器人是否完好。為了進(jìn)行紅外傳感器和光敏傳感器的教學(xué)，可以讓機(jī)器人用一定方式繞過(guò)特定的障礙等。三失敗、嘗試與實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)三失敗、嘗試與實(shí)驗(yàn)報(bào)告總結(jié)讓學(xué)生做模塊化實(shí)驗(yàn)，學(xué)生還會(huì)遇到許多困難與失敗，失敗與困難是一種非常好的教育資源。不斷地失敗，不斷地嘗試，使學(xué)生得到了其它課程很難得到的能力培養(yǎng)，但如能及時(shí)總結(jié)，則學(xué)生的

8、受益就更大了。不管學(xué)生作模塊化實(shí)驗(yàn)是失敗還是成功，教師都可以要求學(xué)生寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，不管報(bào)告寫得怎樣，是否規(guī)范，對(duì)學(xué)生都是一個(gè)很好的鍛煉。如在所附的學(xué)生所寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中可以看到，在機(jī)器人走方塊的模塊化練習(xí)中，一個(gè)小組的學(xué)生不斷失敗、不斷試驗(yàn)，經(jīng)歷了16次試驗(yàn)才成功。實(shí)際上這個(gè)學(xué)生的試驗(yàn)次數(shù)超過(guò)了十六次，實(shí)際操作上同樣的失敗，或小的失敗，或不知原因的失敗，都沒(méi)有記錄在案。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的在小組間交流，相信全體學(xué)生都會(huì)有收獲。在實(shí)踐中，

9、教師也要注意控制設(shè)計(jì)的模塊化實(shí)驗(yàn)的難度，當(dāng)學(xué)生感覺(jué)到自己無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，學(xué)習(xí)積極性會(huì)直線下降；但克服了重重困難解決問(wèn)題時(shí)，學(xué)習(xí)興趣會(huì)大大增加。四動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合四動(dòng)手與動(dòng)腦相結(jié)合動(dòng)腦是給機(jī)器人編制程序，動(dòng)手是在給機(jī)器人配置零部件，和用配置了程序的機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。動(dòng)腦與動(dòng)手可以是學(xué)生根據(jù)自己的長(zhǎng)處，相互分工的依據(jù)。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容動(dòng)腦編程，然后用以動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題；動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)遇到問(wèn)題，要靠動(dòng)腦判斷動(dòng)腦改進(jìn)程序來(lái)解決。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，失敗的

10、教訓(xùn)，改進(jìn)的措施，都要靠動(dòng)腦動(dòng)手記錄完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在教學(xué)中，學(xué)生的動(dòng)腦與動(dòng)手只有完美的結(jié)合，學(xué)生才能較好地完成實(shí)驗(yàn)。而教師只有同樣重視學(xué)生的動(dòng)腦和動(dòng)手才能取得好的教學(xué)效果，使學(xué)生的能力得到最好的發(fā)展。五以比賽為主，讓學(xué)生設(shè)計(jì)比賽制定規(guī)則五以比賽為主，讓學(xué)生設(shè)計(jì)比賽制定規(guī)則做機(jī)器人實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行比賽，最后讓優(yōu)勝者介紹經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)并進(jìn)行小組間的交流，這樣能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。所以，中學(xué)機(jī)器人的教學(xué)，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行比賽

11、是一種好的教學(xué)辦法。教師和學(xué)生能夠想出讓機(jī)器人做表演的很多方式，但教師想出的方式，就可以成為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題目和比賽項(xiàng)目。而學(xué)生自己設(shè)計(jì)機(jī)器人的比賽項(xiàng)目，并制定相應(yīng)的比賽規(guī)則，能促使學(xué)生全面了解機(jī)器人的性能，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大提高。更重要的是學(xué)生設(shè)計(jì)比賽項(xiàng)目，制定的比賽規(guī)則，感覺(jué)更加親切，學(xué)生對(duì)此做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，參加比賽的積極性更高。另一方面，每個(gè)小組在教師的規(guī)定條件的限定下，各設(shè)計(jì)一個(gè)比賽，并制定公平合理的比賽規(guī)則，并輪流使用比賽