在机器人教学中培养学生创新能力的实践与思考

王秀云

当今社会，信息技术的发展日新月异，深刻影响着社会的经济结构和生产方式，信息技术作为一门学科，如何更好地提升学生收集信息、处理信息的能力，培养学生的创新意识，值得信息技术教师思考。2017年7月，笔者带领学生参加了在青岛举行的全國中小学信息技术创新与实践活动，在此次活动中，学生的综合素质和处理问题的能力获得了全面提高，收获颇丰。经过带领学生参加比赛，笔者发现人形机器人舞台剧展演和机器人微电影制作操作简单，学生容易掌握，如果将人形机器人引入信息技术教学中，不失为教学模式上的一种有益探索。笔者经过实践，证明了这种模式给学生打开了一个接触人工智能世界的窗口，搭建了一个亲手操作的平台，极大地激发了学生的学习兴趣，培养了学生的创新意识、创新思维。

人形机器人舞台剧引入课堂教学的实践

（1）准备工作。首先在两个班级实验，检验课堂效果。由于人形机器人比较贵重，数量较少，而信息技术课堂内人数比较多，极易因为乱拿乱放而对机器人造成损害，所以必须将学生分成几个学习小组，提前给各学习组长进行培训，教会他们软件的基本使用知识和人形机器人操作注意事项。

（2）课堂效果。在课堂上，教师应在给学生进行机器人使用注意事项和介绍软件的使用知识培训的基础上，明确规定剧目——《林教头风雪山神庙》，剧情由学生自己设计安排。各学习小组组长是主要操作人员，并负责给其他同学讲解相关知识及操作流程。同时，小组成员明确分工。如果在一节课时间内没有完成任务，学生可以保存资料，下一节课继续做。

（3）学生感悟。大部分学生因为是初次接触到机器人，感觉特别新奇，学习的积极性和主动性很高。在后面的学习过程中，大家为了共同的目标，一起讨论，一起动手，一起解决困难。

（4）教师心得。虽然只试行了几节课，但学生的反应热烈，参与程度非常高。但同时也暴露了不少问题，如因为人多手杂，机器人还是会时不时被摔碰；受机器人数量以及课堂时间的限制，还是有相当一部分学生得不到操作练习的机会等。

除了机器人舞台剧展演，机器人微电影同样引起了学生学习视频拍摄与制作的兴趣，有些学生还主动购买专业视频制作教程来研究。经过实践，笔者认为使用人形机器人表演，可以让学生获得新鲜有趣的信息技术体验，激发其对信息技术课程的学习兴趣，把学生带入到探索新世界活动中去。同时，利用人形机器人教学对培养学生探索能力、协作能力和创新能力具有极大的促进作用，这些收获值得我们在今后的实践中继续不断探索。

信息技术教学中引入人形机器人的思考

1.培养学生的创新意识

机器人是一种能够通过程序控制，自主完成某类任务的机器系统。学生面对新鲜事物总是保持着一种强烈的好奇心，有着亲自动手去试试的冲动。这种好奇心是学生认识事物、探究事物、寻找问题根源的内驱力，如果教师能正确引导，便会将其转变成浓厚的兴趣和积极的求知欲，会对学生的学习产生积极的促进作用。教师要把教学还给学生，给学生提供主动、独立学习的平台，使学生真正成为项目研究的主人，充分调动起学生的主动性，这有利于培养学生的主动创新意识。同时，在机器人比赛教学中，要建立融洽的师生、生生关系，鼓励学生相互交流，在融洽的气氛中合作，共同完成比赛任务，从而帮助学生树立合作创新意识。笔者的做法是先让学生自己设计好内容，然后让小组其他同学共同讨论，指出设计的优点及不足。这样做，既保护了学生学习的积极性，促其创新思维处于活跃状态，又帮助学生树立了合作创新的意识。

2.培养学生的创新思维

创新思维的本质就在于将创新意识的感性愿望提升到理性的探索上，实现创新活动由感性认识到理性思考的飞跃。创新思维具有联想性、求异性、发散性、逆向性、综合性的特点。因此，笔者在教学设计中灵活运用任务导向，巧妙留白，在充满趣味性的主题情境中，通过清晰明了的学习任务驱动，以及辅助信息、程序性信息的帮助，子任务练习的强化，使复杂的问题具体化、简单化，充分调动了学习积极性，学生很容易上手搭建机器人，再利用计算机和图形化的编程软件编写机器人程序，为机器人创造智能行为，当然，并不是所有的任务都要由教师提供帮助，适时引导，留有空白，激发学生思考，有利于学生创造性思维的养成。这样的学习活动，充分发挥了学生的天性和个性，符合他们的身心发展特点，能使学生在充满兴趣的氛围中自主学习。

3.培养学生创新能力

学生有了创新改进的想法，教师要引导学生动手实践，解决人形机器人项目研究中遇到的问题，不要让学生仅仅停留在思考的层面，而要把学生的思维引导到实践研究中去，提升学生解决问题的能力，从而达到培养学生创新能力的目的。

在课堂准备过程中，笔者在激发学生创新意识和思维的基础上，针对不同层次学生不同的探索和创新欲望，提出解决问题的不同方案，并设计一系列具有启发性的问题，以培养学生解决问题的创新实践能力。另外，在进行人形机器人训练方案设计时，一定要具有层次性和启发性，一定要充分挖掘针对学生培养与训练创新能力方面的内容，循序渐进地提出恰当的机器人项目问题。这些训练应满足如下要求：一要有适当难度，二要在教和学方面富有探索性，三要培养与训练学生的创新能力。学生在方案设计的过程中提升了解决问题的能力，如在设计好剧本后，要人形机器人在表演中做出单臂支撑，接着抬腿后踢的动作，当学生不会做时，可求教本组内或者其他组的同学，最后经过几个小组的反复尝试并改进程序，获得成功。这样不但激发了学生学习创新的兴趣，培养了学生创新的实践能力，而且全面地提升了学生的创新素质水平。

学生通过主动探索、动手实践，亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受了成功的喜悦。在信息技术教学中引入人形机器人，学生不仅可以学到有关机械、电子、计算机等技术知识，还可以培养多方面的能力和素养，如与人沟通合作的能力，合理分配、利用时间的能力，尊重他人意识、毅力与自信心的树立……

未来社会人工智能的发展肯定会超越目前的想象，这是大势所趋。信息技术教师的责任就是有目的地培养青少年学生的创新精神、创新能力，顺应社会主义现代化发展对当代学生的要求。相信在未来，人类只有掌握更高的知识与技术，才能让人工智能更好地为人类服务。