1、PAGE PAGE 4愛學(xué)樂做、趣味編程、百變創(chuàng)新淺談樂高機(jī)器人教學(xué)【摘要】 “樂高教育機(jī)器人”一種讓人充滿探究欲望的新型事物，正越來越受到學(xué)校、家長、孩子的關(guān)注。一位教育家曾對(duì)它作出這樣的評(píng)價(jià)：“它就像世界語，不分年齡，不分性別，不分語言，不分文化，不分技能水平，它讓我們共同分享快樂時(shí)光，帶領(lǐng)我們進(jìn)入無限想象和創(chuàng)造的空間。”為此，我們應(yīng)讓更多的孩子接觸樂高機(jī)器人，多為他們創(chuàng)造活動(dòng)的機(jī)會(huì)。本文結(jié)合筆者在小學(xué)樂高機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐培訓(xùn)中的經(jīng)驗(yàn)及教學(xué)實(shí)例，主要介紹了樂高機(jī)器人的組成、搭建及編程，以及在機(jī)器人教學(xué)中的幾點(diǎn)做法，讓我們的學(xué)生不再把學(xué)習(xí)當(dāng)成一種負(fù)擔(dān)，而是一件快樂的事情，并且把學(xué)習(xí)作為終生的“

2、愛學(xué)、樂學(xué)、愛做、樂做”的事情。【關(guān)鍵詞】愛學(xué)；樂學(xué)；會(huì)做；巧做；趣味；創(chuàng)新對(duì)于小學(xué)生來說，接觸教育機(jī)器人是很好的起點(diǎn)，樂高機(jī)器人也是一種十分典型的數(shù)字化益智玩具，適用于各個(gè)年齡階段的人群，并且不同角度，通過多樣的形式發(fā)揮其教育功能，達(dá)到“寓教于樂”的目的，智能機(jī)器人學(xué)習(xí)能夠充分滲透研究性學(xué)習(xí)的思想，體現(xiàn)課程整合的思路和對(duì)學(xué)生信息意識(shí)和信息能力的培養(yǎng)。從外形來說，教育機(jī)器人可以分為兩類：一種是有基本形狀的機(jī)器人，我們可以在此基礎(chǔ)上增加模塊，進(jìn)行改裝。另一類是沒有形狀，只有一堆零部件的積木式機(jī)器人，積木式的機(jī)器人可以培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力，可以根據(jù)自己的想象來自主搭建各種機(jī)器人。兩類機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)

3、主要包括主板、各種傳感器、運(yùn)動(dòng)裝置以及發(fā)聲器等功能模塊。通過機(jī)器人可以獲取很多知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，例如樂高公司的機(jī)械系列、能源系列等機(jī)器人。樂高機(jī)器人雖小，技術(shù)含量卻很高。它需要你掌握機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)的編程、傳感器等知識(shí)。樂高機(jī)器人包括了控制器、傳感器、伺服機(jī)構(gòu)等各種元件，其采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行編程，能根據(jù)需要組合成不同要求的機(jī)器人。樂高機(jī)器人可應(yīng)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感器原理、微機(jī)原理、機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)等多學(xué)科。NXT藍(lán)牙教育機(jī)器人，這套全新組裝型機(jī)器人全身布滿了感應(yīng)器，可以根據(jù)感應(yīng)到的聲音和動(dòng)作做出適當(dāng)反應(yīng)，它對(duì)于光線和觸覺的反應(yīng)更加靈敏。NXT機(jī)器人的控制系統(tǒng)是一個(gè)三十二位的微

4、處理器，可以通過PC或MAC下載程序，在組裝好機(jī)器人的肢體之后，用戶可以使用類似Labview的界面對(duì)它進(jìn)行編程，通過搭建編寫程序控制樂高NXT藍(lán)牙機(jī)器人的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)過程，體驗(yàn)探索科技、工程學(xué)和數(shù)學(xué)的樂趣和經(jīng)歷親身搭建的過程，幫助我們循序漸進(jìn)地發(fā)展技能，激發(fā)我們的想像力和新手實(shí)踐能力。隨著樂高機(jī)器人在全國范圍內(nèi)的不斷推進(jìn)，機(jī)器人教學(xué)已逐步成為一門嶄新的課程，在眾多學(xué)科中更是一門新興學(xué)科。如何教好這門課，如何通過課堂使學(xué)生掌握一定的技能，使他們?cè)趧?chuàng)新精神、實(shí)踐能力、合作意識(shí)諸方面得到一定的培養(yǎng)，是所有從事此門課程的教師要努力研究的。根據(jù)大綱要求和學(xué)生的年齡特點(diǎn)，我在小學(xué)樂高機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐培訓(xùn)中進(jìn)

5、行了下述幾點(diǎn)嘗試。一、運(yùn)用樂高機(jī)器人的交互性，因勢利導(dǎo)，巧妙設(shè)疑。良好的開端是奠定一節(jié)課成功的基礎(chǔ)，因此每節(jié)課的開始，教師的“導(dǎo)”是很關(guān)鍵的，是一節(jié)課的開場白，既可以調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以讓學(xué)生愉悅身心，喚起他們更高的學(xué)習(xí)熱情。小學(xué)生的心理特點(diǎn)決定了他們對(duì)各種事物、新生事物都充滿好奇心，有極強(qiáng)的求知欲，在機(jī)器人教學(xué)中，更應(yīng)該高度重視并充分利用學(xué)生的這種積極的心理因素，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)出能夠經(jīng)常引發(fā)學(xué)生好奇心和產(chǎn)生興趣的導(dǎo)語導(dǎo)入新課，來縮短學(xué)生同教材的距離，使他們樂學(xué)。 另外，可以用“實(shí)例”代替“語言”，樂高機(jī)器人有大量的編程實(shí)例，可以控制機(jī)器人前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，利用聲音傳感

6、器，可以控制機(jī)器人前進(jìn)的速度；觸碰傳感器能讓機(jī)器人非常靈巧的繞過障礙物；超聲波傳感器能探測到紅球，并能通過甩臂動(dòng)作將紅球擊開；光傳感器，能夠讓機(jī)器人測出黑值和白值，讓機(jī)器人沿著彎曲的黑線行走這一系列的實(shí)例演示，扣住了學(xué)生的心弦，驅(qū)動(dòng)了他們的好奇心，接著進(jìn)入新課的講授學(xué)生便很容易接受了?？傊?，上課伊始，讓學(xué)生感到新奇、有懸念、有學(xué)頭、愿意學(xué)、喜歡聽。古人云：學(xué)起于思，思源于疑。學(xué)生的質(zhì)疑、求知欲望被激發(fā)起來了，作為教師當(dāng)然就可以順?biāo)浦?，將學(xué)生帶入知識(shí)的海洋。二、利用樂高機(jī)器人的趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。興趣是學(xué)生最好的老師，親其師才能信其道。學(xué)生一旦對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，就會(huì)激發(fā)潛在的學(xué)習(xí)愿望

7、和動(dòng)機(jī)，努力探索，樂在其中。然而興趣不是天生的，它的發(fā)生和發(fā)展受后天學(xué)習(xí)環(huán)境的影響。作為新興材料，樂高機(jī)器人集積木、電動(dòng)機(jī)、傳感器、小燈泡、梁、銷、軸等配件于一體，材料新穎多樣，創(chuàng)作靈活多變。在活動(dòng)中，學(xué)生既動(dòng)手又動(dòng)腦，這種“做中學(xué)”的形式學(xué)生非常喜歡，教師以此為契機(jī)，充分挖掘樂高機(jī)器人其中的奧妙所在，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及潛能被充分點(diǎn)燃。例如在教學(xué)樂高機(jī)器人中的“紅綠燈”時(shí)，利用樂高機(jī)器人獨(dú)有的梁、軸、硝、馬達(dá)、燈泡、連接線等材料，讓學(xué)生經(jīng)歷小電動(dòng)機(jī)發(fā)電并點(diǎn)亮燈泡的過程。當(dāng)學(xué)生拿到這些“稀奇”的材料后，馬上被它的新穎所吸引，開始情不自禁地研究起來，很快孩子們?cè)谧约旱呐ο曼c(diǎn)亮小燈泡，這讓他們興奮不已

8、。有幾個(gè)小組更是乘勝追擊，他們還發(fā)現(xiàn)了小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的越快小燈泡就會(huì)越亮。當(dāng)學(xué)生說出這一發(fā)現(xiàn)后，其他小組馬上動(dòng)手驗(yàn)證起來，探究興趣十分濃厚。在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中，我深刻體會(huì)到學(xué)生對(duì)此活動(dòng)的喜愛，對(duì)獲得知識(shí)的渴望及對(duì)探索知識(shí)的主動(dòng)。教師的教與學(xué)生的學(xué)其實(shí)都是圍繞著一個(gè)目標(biāo)和基于幾項(xiàng)任務(wù)完成的，適合于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和獨(dú)立分析問題、解決問題能力，尤其是適用于信息技術(shù)課的教學(xué)。這也突出了在“做”中“學(xué)”的教學(xué)思想。在此基礎(chǔ)上，教師利用學(xué)生的興趣，圍繞著一個(gè)個(gè)目標(biāo)逐個(gè)地解決問題、完成教學(xué)任務(wù)。隨著這一個(gè)個(gè)任務(wù)的落實(shí)，一個(gè)個(gè)目標(biāo)的完成，學(xué)生在一次次成功中找回自信，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)不再給學(xué)生帶來的滿頭霧水

9、和一臉茫然，而是始終讓學(xué)生在光明和自信中前進(jìn)。三、運(yùn)用樂高機(jī)器人的百變性，使學(xué)生會(huì)做、巧做。樂高機(jī)器人操作便捷、材料性能好、可塑性強(qiáng)，在教學(xué)中可以較好的彌補(bǔ)小學(xué)生動(dòng)手能力弱等缺點(diǎn)。如在教學(xué)觸碰傳感器時(shí)，先讓學(xué)生搭建機(jī)器人，要求發(fā)揮自己的想象，觸碰傳感器在遇到小的障礙物時(shí)，要進(jìn)行甩臂清除障礙物。在這一環(huán)節(jié)的教學(xué)中，分成了“小甲蟲”、“奧特曼”“大力水手”、“喜羊羊”四個(gè)小組，通過小組合作進(jìn)行不同方法的搭建及探究，最后在賽道上進(jìn)行小組之間的競賽，學(xué)生興趣十足，想盡各種辦法，靈活運(yùn)用樂高機(jī)器人各個(gè)零部件：梁、銷、軸、連接線搭建出了形狀各異的機(jī)器人，而且還對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了“美容”，對(duì)連接線進(jìn)行了很好的處

10、理，在小組競賽時(shí)，學(xué)生興趣十足，一邊解說小組的設(shè)計(jì)思路，一邊想盡辦法，通過編程，實(shí)現(xiàn)了這節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。 運(yùn)用樂高機(jī)器人本身的趣味性，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。如在教學(xué)熟悉機(jī)器人零部件時(shí)，不是單純的教學(xué)生，各個(gè)零部件的名稱及作用，而是要求學(xué)生選用樂高機(jī)器人中的各類器材搭一個(gè)高而穩(wěn)的高塔。其中形狀和結(jié)構(gòu)不限，任由學(xué)生自由發(fā)揮。孩子們聽清要求后，馬上開動(dòng)腦筋著手操作起來。在短短的十幾分鐘內(nèi)，孩子們盡搭建出十余種不同類別的作品：有的將高塔的底座建成拱形，有的將高塔的整體形狀接近于圓頂形，有的在塔的周圍按上了幾個(gè)小風(fēng)扇（學(xué)生這樣設(shè)計(jì)為了減少風(fēng)的阻力。）從中，我們不難看出學(xué)生的智慧火花被點(diǎn)燃、發(fā)散性思維

11、被啟迪，進(jìn)而發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新能力。四、運(yùn)用樂高機(jī)器人的組合性，鼓勵(lì)學(xué)生“嘗試創(chuàng)新”。在教育走向現(xiàn)代化的同時(shí)，樂高機(jī)器人為課堂教學(xué)提供了更寬闊的前景。機(jī)器人對(duì)于學(xué)生來說非常的神奇，在實(shí)踐教學(xué)中，努力營造寬松、積極、探索、創(chuàng)造性的課堂氣氛，鼓勵(lì)學(xué)生樹立“嘗試創(chuàng)新”的意識(shí)，強(qiáng)調(diào)在課堂上，只要敢于參與，就是成功。樂高機(jī)器人對(duì)于小學(xué)生而言是充滿趣味和挑戰(zhàn)性的，要搭建適合各功能的機(jī)器人，就必須通過拆裝機(jī)器人，重新構(gòu)建機(jī)器人的各個(gè)模塊，組成能夠完成一定任務(wù)的機(jī)器人。在這個(gè)過程中，學(xué)生們必須在頭腦中設(shè)計(jì)一個(gè)基本草圖，通過動(dòng)手實(shí)踐，不斷更新設(shè)計(jì)從而達(dá)到比較完美的結(jié)果。這樣一來就培養(yǎng)了學(xué)生從抽象到形象，從形象到抽

12、象的不斷反復(fù)的行為能力。通過這樣對(duì)大腦反復(fù)地刺激，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生在搭建機(jī)器人和編程調(diào)試機(jī)器人的過程中，不僅認(rèn)識(shí)到了動(dòng)手操作、手腦結(jié)合的重要，同時(shí)還培養(yǎng)了學(xué)生的參與意識(shí)，淡化了失敗的感覺，體會(huì)到了大膽嘗試就會(huì)成功的道理。最重要的是激活學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，培養(yǎng)創(chuàng)新。有人說過：“創(chuàng)造性在一致性的要求中慢慢被泯滅?！闭n堂上，我努力探索創(chuàng)造性學(xué)習(xí)新途徑。例如，在平時(shí)教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生不以老師和同學(xué)所做的為規(guī)為矩，強(qiáng)調(diào)自己的作品要與眾不同，可以通過小組合作，搭建不同形狀的機(jī)器人，利用不同類型的傳感器來達(dá)成目標(biāo)，學(xué)生看到自己能控制機(jī)器人，就會(huì)進(jìn)一步激發(fā)他們的創(chuàng)作熱情。這樣逐漸幫助學(xué)生樹立了“求異、求新”的觀點(diǎn)。樂高機(jī)器人教學(xué)把孩子們帶人了一種神秘的世界，進(jìn)入知識(shí)的殿堂，使他們的思維插上想像的翅膀，煥發(fā)出創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力。 總之，教師要把自己擺在教學(xué)設(shè)計(jì)者的位置上，在樂高機(jī)器人教學(xué)中充分貫徹“趣味引路”的思想，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)趣味