开展通用技术选修课简易机器人制作的教学实践与探索p

学校论文开展通用技术选修课“简易机器人制作”的有效教学实践与探究安徽省阜阳第一中学李亚东[摘要] 通过通用技术选修课”简易机器人制作”的教学，激发了学生学习兴趣、通过在“做中学”、“学中做”的教学方式，以及突出以学生是学习的主体，有效的学习必须建立在学习者自身的主观能动上，这是学习或教学当中的一个最根本的问题。

同时要发挥教师的主导作用，在课堂上有效的时间内培养了学生的动手能力、创新能力，如通过同学小组间的机器人的竞赛，增强的学生的合作意识，培养了学生的团队精神，以及对科技的兴趣。

对于全面提高学生的综合素质大有裨益，特别在技术素养方面。

从而达到课堂的有效教学效果。

[关键词] 激发培养做中学学中做合作主体有效教学在加强学生素质教育、培养学生学习兴趣、动手能力、自我学习能力、创新能力以及与国际素质教育接轨的背景下，以及最近几年来，国内省级的、国家级的，以及国际的FLL、VEX大赛，机器人各种竞赛活动如火如荼的开展着，而我市这一块才刚刚起步，我校在这一块也开始了通用技术选修课简易机器人制作的有效教学实践与探索。

简易机器人制作课程现今仅作为通用技术选修内容，简易机器人的制作本身有很强的实践性、趣味性、开放性，结果的多样性，学生感兴趣的往往是最终制作出的各式各样机器人作品。

由于受限于机器人系统的知识结构体系，机器人本身涉及的知识较多，且对学生而言较难掌握，加之不同的学校设备器材采购有限，不可能满足每一个学生动手操作实践的需求。

那么如何在课堂上进有有效、高效的教学，让学生快速入门，并掌握大量的复杂的有很深的相关知识，是摆在我面前的一个难题。

目前我校乃至我校教学这一块尚处空白，怎么办？就这一块，我从开展通用技术选修课简易机器人制作作为切入点，做了一些课堂的有效教学实践与探究。

（注：从我校去年选拔优秀学生首次参加全省的青少年机器人比赛，其中参赛的项目分别是简易机器人的制作及机器人足球的竞赛。

并取得省四个二等奖、一个三等奖的较好成绩，参加此项目的学生在创新意识和动手操作能力等多方面都有了很大的提高。

这些都得益于有效、高效课堂学习的教学实践。

）一、教学策略、教学思路方面大赛中的简易机器人制作和机器人类竞赛比选修课本的教学内容复杂，而且有很深的难度，超出学生的高中知识范围。

不仅仅以零件的组装，电路的焊接，功能的调试三部分构成，对于没有任何电子制作基础的学生而言，每一环节都会给他们造成了很大的困难。

在有限的时间内若学生不太容易做出成果，再加上要编程，很容易导致学生失去信心，因此笔者采取以下策略：（1）小组合作学习，形成竞争机制，突出以学生为主体简易机器人的制作和机器人类竞赛教学与其他学科最大不同之处在于不是也不能以讲授为主，而是以实践为主，是考察学生的综合知识的掌握和运用能力，是学生综合素质的体现，是把知识转化为能边的过程。

教师所扮演的角色是引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者的作用，是师生共同参与的一次很有特色的有效教学活动。

老师不能代替学生，越俎代庖，主要要培养学生的自主、独主、创新的能力，要学生亲历亲为才是最佳的方法和途径。

过多的讲授，学生会被老师的思维牵制，不利于学生思维的自由发挥，创新能力的培养。

学生要逐渐学会团队合作与分工的高效性和自我独立思考，为每一位同学搭建自我展示的舞台。

通常四到六人为一组，要求同学搭配互补，这样安排有个最大的好处：动手能力和发散思维的同学可以与细心的同学互补，，在互补中共同进步。

一个同学要担任组长，组长要负责测试结果的记录，并寻找成功和失败的原因，把记录与其他组进行交流和分析，优化形体结构、组装流程、系统控制的基本原理及客观和主观存在的干扰因素。

虽然比赛是有团体的也有个人独立参与的，但是前期的合作是个人迈向成功重要的一步。

每组为了能达到最优效果，组内形成了内部的驱动力，从而在学生主动合作学习中有积极地情感体验，从而也潜移默化地培养了学生的自主合作精神与意识，进而把课堂还给了学生，学生成为课堂的主人，而教师则成了引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者。

（2）按部就班，循循善诱比如，在机器人的制作教学内容，分成三个方面。

一是结构零部件的组装；二是软件的编程；三是整机的调试。

学生拿到手的材料全部都是散件，根据包装的图示，学生要进行组装。

机器人零件较多，组装比较耗时，刚开始学生组装好的平均时间是近一个小时，而且零件装反的情况极为普遍，导致机身整体不协调。

例如，不同部位的螺丝选取，上下肢方向的一致性等等。

经过不断的熟悉和磨合，学生最后的组装时间都能达到三十分钟之内。

软件的编程是整个活动流程中最为关键的部分，学生都没有太的软件编程的经验，我们就采用可视化VJC编程软件来降低难度。

逐步逐步的选择操作动作对象与软件的相互转换。

这种使抽象的C语言用可视化的操作的方法得到了推广和应用。

（3）自主探究、欲擒故纵，自我感悟、和教师的画龙点睛的引导、指导把课堂交给学生。

对于学生提出的问题，我的回答大多都是：行不行，自己先试试，做一做就知道了。

这样可以培养学生的自主、独立的思考意识，不能什么问题都来问老师，对老师有太强的依赖。

当同学取得了一个个小小的进步成功后，就会瞬间产生了很大的成就感，再加上教师及时、恰当的表扬激励，这样对于其他同学来说却是一个不小的刺激，导致后面凡是遇到问题，同学们都是积极想象和思考，这种不甘落后的精神会感染了整支队伍，对问题的主动探究起到了极大的促进作用。

机器人的电子元件包含了声音传感器、红外线传感器、超声波、蓝牙传感器等重要的传感器，在学习时我没有马上告诉学生它们的功能，而是设定教学目标，让学生不断的摸索和尝试，学生通用NTX等控制器及机器人运行时的各种数据的变化、对比，学生很快就能区分开来，而且印象特别深，使学生在“做中学”，在“学中做”，亲历亲为，把学习的主动权及学习目标交给学生，教学效果特别显著。

实际上，运用欲擒故纵的目的就是让学生自主的课堂上，探究其中的奥妙，加强学生解决问题的能力，运用开放性思维和切身生活体验来感悟把复杂的事情简单化，相似的事情类比化，专业的事情简单通俗化。

如果教师直接给出的问题答案，并不是学生记忆最深刻的，只有学生自己动脑思考，亲身探究，归纳和总结所得到的知识才是真正属于自己的，这样理解了的知识能可能转化为创新能力。

从而有效地提高了教学效果。

这样可以让自己的每一节课都成为有效的、高效的课堂。

二、有效教学的感悟1、设定教学目标。

教师必须使学生明白学习内容有哪些，什么是必须理解的，学习究竟要达到什么目的。

也就是说，要让学生把他们将要克服什么困难弄清楚，并且把注意力都集中在克服这种困难上。

同时积极给学生提供自我展现的舞台，获得体验成功的乐趣以及在失败中成长的财富。

我校在2011年第一次代表阜阳市参加全省机器人比赛，取得二个全省二等奖，以及个人第三名的成绩，使阜阳市在机器人项目上实现了零的突破。

同时也为这几个学生获得参加中国科技大的自主招生的资格。

2012年，第二次代表阜阳市参加全省机器人比赛，成绩稳定，并在其项目有所突破。

获得了二个省二等奖，一个省三等奖。

2、真正培养了学生科技创新能力，提高了学生的科学技术素养，提升了学生多学科综合知识应用能力，升华多元化处理问题的手段和思维方法，对其他学科的学习起到辅助和促进作用，从而实现了学生学习能力的迁移。

机器人学科是个多学科的高度综合学科，这就会使学生为了把某个项目做好，就会提升他对相关项目的学科的学习兴趣。

如：物理、化学、数学、外语等，从而从学生内心深处激发他的学习兴趣与动力。

尽管各学科之间的知识体系有很大的差别，但都有内在的联系，对于一项成果的产生要运用多学科的知识来解决。

“简易机器人的制作及机器人相关的比赛”教学为学生提供了知识综合应用的平台，实现知识的融会贯通。

更重要的一点是，通用技术必修2中涉及的所有内容都可以通过机器人制作体现出来，对后期课堂教学的深入奠定了良好的基础。

例如，机器人的搭建组装涉及到结构对整体的影响。

有的学生在制作好之后发现机器人不走直线，喜欢往一个方向偏移，而且左右摇晃严重。

这些问题反映了学生在组装过程中，可能由于电池盒安装的位置偏高，导致重心不稳出现摇晃。

左右摇摆说明零部件在用螺丝连接时，某一部分螺丝拧的过紧，前后摆动频率不一致。

这一系列存在的现象恰恰可以结合教材中谈到的“影响结构稳定性的因素”来分析解决。

再如机器人零件的安装需要有明确的流程，某些流程中的时序允许环节颠倒，但有些必须要按照固定的顺序进行。

所以这样可以使同学们对流程的认识更加清晰透彻，能够很好的体会到合理的流程对生活和生产中的重要影响。

3、培养严谨的学习态度，形成学生良好的观察习惯以及耐心专注力这些经过机器人制作课堂教学的学生在观察能力、耐心专注力方面都有了显著的提高。

敏锐的观察能力、耐心专注力是每个人不可缺少的素质，是人的非智力因素，对学生的学习起着很大的作用，这些都可以从后天的实践中培养、提高。

例如，在机器人制作时，大多数学生都注意力非常集中，对机器人的运行，进行仔细观察。

不断地尝试，看看设置传感器的灵敏度不够够；观察电机的转速是否一致，是否是导致轮子的转速出现偏差使传感器失效；是否是电池的电量不足，传感器达不到太快的传感信号等等。

学生们得到的是都是他们经过大量的实践、观察、归纳的结果，通过不断的尝试，不断的调整和修正，最终机器人按照目标完成预定任务。

在这一过程中使学生的意志在实践中得到锻炼，耐心专注力得到了提高，心态得到了磨砺。

记得在去年的比赛结束后，获奖的学生对我说：老师，虽然这次比赛我的成绩不理想，但我学到了很多，通过这次比赛我看到了自身的不足，尤其是我急躁的性格是我的致命伤，虽然理科是我的强项，但每次都拿不到高分，很多不该错的就是由于马虎导致自己的成绩没有整体的提高。

虽然这次又没拿到好成绩，但我一定会认识到自己的不足，努力的改正。

听到这番话，我由衷的感慨：如果这项活动能够持续的开展，这种有效教学模式会使更多的学生，提高自我认知，这对以后的学习乃至人生都有重要的意义。

4、帮助学生挖掘自我潜能，培养学生的合作意识和团队精神，树立正确的技术观，价值观，世界观，合理规划未来不同的学生都有自己的不同的特长，如果教师能够有效的开发学生的这些潜在的能量，深入广范的挖掘，把课堂还给学生，进有高效的课堂教学与有效的课外辅导，学生真的可以创造出一些不可思议的作品。

从这一部分的教学中，学习可以发现自己的兴趣在哪里，对其今后的人生规划发展奠定了稳健的基石，使学生明确人生的长期奋斗目标与短期的奋斗目标，由盲从走向独立，由平淡走向激昂，由理想走向成功，对其一生都会产生深远的广泛的积极影响。

参考文献：[1] 乐高《NTX编程指南》[2] 乐高《简易机器人搭建》。