1、基于問題研究的機器人活動教學(xué)常州市田家炳實驗中學(xué) 沈建光內(nèi)容概要：本文通過作者的教學(xué)實踐，探討要求學(xué)生動手能力很強的機器人活動教學(xué)的教學(xué)的方法，并提出基于問題研究的機器人活動教學(xué)的這種行之有效的教學(xué)方法及具體的一些做法。關(guān)鍵字：機器人 問題 教學(xué)機器人教學(xué)是讓學(xué)生在課堂上把一定的器材搭建成各種形狀，然后輸入學(xué)生自己編的程序，讓機器人完成一定的動作。搭建和編程都要求學(xué)生共同參與，一起動手，因此機器人教學(xué)是以學(xué)生動手為主的教學(xué)。怎樣促進學(xué)生動手和在動手中不斷創(chuàng)新是教學(xué)的重點。通過實踐發(fā)現(xiàn)，基于問題研究的教學(xué)方法在解決學(xué)生動手和思維創(chuàng)新方面起到了很好的作用。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，只要問題設(shè)計得好，學(xué)生在學(xué)習(xí)

2、中就有事可做，思維就能循序漸進，不斷創(chuàng)新，最終實現(xiàn)解決問題的突破，達到我們的教學(xué)目標(biāo)。機器人教學(xué)的教學(xué)設(shè)計應(yīng)解決以下幾個問題：一 怎樣設(shè)計問題機器人其實就是模仿人的某個動作，問題的設(shè)計應(yīng)該從生活中來，并關(guān)注社會的發(fā)展，模仿一些未來社會動作。當(dāng)然在學(xué)習(xí)機器人設(shè)計的初級階段，并不是所有人的動作都能作為一個問題、一個任務(wù)拿來被學(xué)生解決，選擇的問題應(yīng)該符合器材的要求和不同層次學(xué)生的理解，問題應(yīng)該從簡單到復(fù)雜。在教學(xué)過程中我們設(shè)計了如下一系列問題，從模仿人走路開始，先用輪子走直線、走曲線、在固定的位子轉(zhuǎn)彎，再試著讓機器人用腳走路，再模仿人投籃，搬運物體，走樓梯等。二 引導(dǎo)學(xué)生解決問題1問題細化在設(shè)計問題

3、時教師已經(jīng)想好這個問題是可以解決的，但對于學(xué)生來講，一下子解決問題是存在難度的，而且是不會很完善的。因此讓學(xué)生學(xué)會分解大題目是初級教學(xué)的重點。拿到問題，應(yīng)讓學(xué)生認真分析，并逐步分解成小問題，把每一個小問題作為獨立的問題進行解決，逐步完成。在幫助學(xué)生解決問題時，教師是一種引導(dǎo)，不是具體指導(dǎo)，具體指導(dǎo)會把學(xué)生的思維引向某個方向，引起學(xué)生的思維局限。教師應(yīng)為學(xué)生做好以下工作：1。幫助學(xué)生熟悉工作環(huán)境，學(xué)生在學(xué)習(xí)的器材、編程的一些元素還很不熟悉，教師應(yīng)經(jīng)常進行個別指導(dǎo)。2。與學(xué)生一起研究問題，并對問題進行細化。3。在研究問題中為學(xué)生提供更高水平的支持，有些問題的解決老師也不大清楚，但老師可以為學(xué)生聯(lián)系

4、一些專家，為學(xué)生提供更廣泛的技術(shù)支持。4。提高學(xué)生的研究興趣，教師可以設(shè)計各種教學(xué)策略，激發(fā)學(xué)生的研究興趣。5。幫助學(xué)生學(xué)會正確認識和檢驗自己的研究成果。比如我們在設(shè)計機器人投籃時，我們首先讓學(xué)生把問題細化，讓學(xué)生列出影響機器人投籃的幾個關(guān)鍵問題，最后確定重點研究下面幾個小問題：1。機器人能較快地前進后退，2。機器人能識別投籃場地，3。機械臂怎樣做投籃動作。學(xué)生在研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)他們有很多奇思妙想，第一個問題有組用了齒輪配比，有組用了雙馬達，有組用了單馬達。第二個問題，有人用了光感，有人用了時間控制。第三個問題，有組直接用馬達做動力投，有組用橡皮筋做動力投。整體裝配時，同學(xué)們把這三個問題的

5、解決方法組合在一起產(chǎn)生了很多樣式的機器，同樣每組都達到了很好的效果。而我們要的就是這種解決問題的多樣性方法，要的就是這種發(fā)散性思維。2講究教學(xué)策略分組、比賽、討論、交流幾人合作解決一個問題是行之有效的一種學(xué)習(xí)方式，各種比賽中也要求2-3人一組作為參賽單元。教師在設(shè)計問題時應(yīng)充分考慮到組的組成，考慮到每個學(xué)生的特長，有的動手能力強，有的邏輯思維強，有的發(fā)散性思維較好，老師應(yīng)根據(jù)學(xué)生特長進行合理組合，確定每個人在組中的角色，分工明確，并慢慢引導(dǎo)他們作為一個團隊，通力合作，一起向前。比如做機器人搬運物體，3個人一組在一起商量好大致的方案，有一人主搭，一人根據(jù)機器的功能編程，實現(xiàn)機器的動作，一人在旁邊

6、輔助，并在觀察中不斷提一些創(chuàng)意性的建議，如果能很好合作，這就是一個很強的團隊，也是一個能很好解決問題的團隊，我們的教學(xué)目標(biāo)也正是朝這個方向努力。促進這個團隊進行很好合作的方法是進行組與組的比賽，中學(xué)生人人都具有很強的榮譽感，人人都想爭第一，激發(fā)他們的榮譽感也是教師教學(xué)的策略，比賽中你會看到學(xué)生有各種各樣的表情，更多的是學(xué)生想了解別人的巧妙的想法，這時老師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生交流，讓他們學(xué)會探討，在探討中學(xué)生會感到這種創(chuàng)新在我的機器上很容易實現(xiàn)啊，馬上會結(jié)合自己的機器不斷改進。教師不必擔(dān)心學(xué)生會抄習(xí)，因為每一組搭建一個機器會化很長時間，拆掉重來會浪費很多時間，而且你也不可能搭的和別人一模一樣，所以只有改進

7、。我們引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新也并不是一下子要求學(xué)生有飛躍，而是每次有一點改進，幾次這樣的改進就是一個質(zhì)的飛躍。三 引導(dǎo)學(xué)生提出新問題，并解決問題1從舊觀點，原有理論中提出新的見解機器人的搭建是工程學(xué)的一部分，涉及的內(nèi)容很多，學(xué)生的知識大都是書本知識，對齒輪配比、杠桿、輪子和輪軸、梁、摩檫力等知識只是在生活中和書本中有一知半解的了解，怎樣用好舊知識，舊原理，并從中提出新見解，是老師需要重點引導(dǎo)的地方。比如機器人用腳走路，比賽誰走得快這樣一個問題。簡單的用輪，配上杠桿能使機器走路，但步幅受到限制，為了加大步幅，教師可以幫助學(xué)生回憶輪軸的概念，這樣步幅就會明顯加大。同樣當(dāng)步幅加大以后出現(xiàn)了步頻受到限制，并且功

8、率是否足夠支持這么大的步幅的新問題，這就是杠桿原理啊，同學(xué)們可以在不斷的嘗試中，不斷的發(fā)現(xiàn)新問題，提出新問題，結(jié)合舊知識，最終找到步幅和步頻的最佳結(jié)合點。2從生活中去尋找新答案同樣對于機器人走路這個問題，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在生活中尋找答案，在自然界中能走路的動物比比皆是，有兩條腿的、四條腿的、六條腿的、八條腿的，讓學(xué)生仔細觀察生活，并模仿他們的動作，改進自己的機器，從而很多問題也會迎刃而解。緊緊聯(lián)系生活，讓學(xué)生展開奇思秒想，解決生活中的問題是機器人制作活動的最高境界。四創(chuàng)新的教學(xué)評價教學(xué)評價是促進學(xué)生學(xué)習(xí)的動力，學(xué)生在老師的評價中不斷探索，不斷地精益求精，最終達到自己最理想的結(jié)果?；趩栴}的機器

9、人教學(xué)評價和一般課堂教學(xué)的評價有很大的不同。在課堂教學(xué)中，對于某個問題的解決，教師經(jīng)常鼓勵學(xué)生從不同的方面思考問題，學(xué)生通過思考，會得出問題的答案，當(dāng)別人有更好的方法時，一些同學(xué)還很不以為然，覺得自己的方法很好，沒有必要去想另外一種，這種教學(xué)評價本身只有對錯之分，沒有對答案好壞分層次，也就激不起同學(xué)對答案完美性的追求。而機器人教學(xué)的一些評價很好地解決了這一個問題，比如：我們設(shè)計如下問題，讓學(xué)生做一個機器人，看它走10米的直線，誰用時最短。然后分組讓同學(xué)進行研究，在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)，同學(xué)人人都會完成任務(wù)，但人人都在爭先恐后地改進，并不滿足第一次設(shè)計完成的機器，因為在調(diào)式過程中，你會發(fā)現(xiàn)有的人跑了10秒，有的人跑了20秒，跑20秒的一組發(fā)現(xiàn)自己雖然完成了，但結(jié)構(gòu)和程序肯定不行啊，因此促進這些同學(xué)跟別人探討，并進行改進。跑10秒的一組同學(xué)感覺到別人已經(jīng)在改進了，自己不改肯定會落后啊，因此也在動腦、動手，在整個實驗過程中同學(xué)們?nèi)巳藸幭龋覀兯胱寣W(xué)生達到的探索、創(chuàng)新的思想得到不斷的加強。以上的現(xiàn)象是評價體系在起作用，因此一種好的評價方法是對學(xué)習(xí)的激勵，是完善學(xué)生問題研究的一種重要方法。五教師課后的工作基于問題研究的機器人教學(xué)，是一種很實用的教學(xué)方法，學(xué)生在不斷動手解決問題的過程中，思維得到不斷的擴展，創(chuàng)新意識得到不斷加強。這種教學(xué)的成功前提是必須有