開展通用技術(shù)選修課簡易機器人制作的教學(xué)實踐與探索p

1、學(xué)校論文開展通用技術(shù)選修課“簡易機器人制作”的有效教學(xué)實踐與探究安徽省阜陽第一中學(xué)李亞東摘要通過通用技術(shù)選修課”簡易機器人制作”的教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、通過在“做中學(xué)”、“學(xué)中做”的教學(xué)方式，以及突出以學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，有效的學(xué)習(xí)必須建立在學(xué)習(xí)者自身的主觀能動上，這是學(xué)習(xí)或教學(xué)當(dāng)中的一個最根本的問題。同時要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，在課堂上有效的時間內(nèi)培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力，如通過同學(xué)小組間的機器人的競賽，增強的學(xué)生的合作意識，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊精神，以及對科技的興趣。對于全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)大有裨益，特別在技術(shù)素養(yǎng)方面。從而達到課堂的有效教學(xué)效果。關(guān)鍵詞激發(fā)培養(yǎng)做中學(xué)學(xué)中做合作主體有效

2、教學(xué)在加強學(xué)生素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手能力、自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及與國際素質(zhì)教育接軌的背景下，以及最近幾年來，國內(nèi)省級的、國家級的，以及國際的FLL、VEX大賽，機器人各種競賽活動如火如荼的開展著，而我市這一塊才剛剛起步，我校在這一塊也開始了通用技術(shù)選修課簡易機器人制作的有效教學(xué)實踐與探索。簡易機器人制作課程現(xiàn)今僅作為通用技術(shù)選修內(nèi)容，簡易機器人的制作本身有很強的實踐性、趣味性、開放性，結(jié)果的多樣性，學(xué)生感興趣的往往是最終制作出的各式各樣機器人作品。由于受限于機器人系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)體系，機器人本身涉及的知識較多，且對學(xué)生而言較難掌握，加之不同的學(xué)校設(shè)備器材采購有限，不可能滿足每一個學(xué)

3、生動手操作實踐的需求。那么如何在課堂上進有有效、高效的教學(xué)，讓學(xué)生快速入門，并掌握大量的復(fù)雜的有很深的相關(guān)知識，是擺在我面前的一個難題。目前我校乃至我校教學(xué)這一塊尚處空白，怎么辦？就這一塊，我從開展通用技術(shù)選修課簡易機器人制作作為切入點，做了一些課堂的有效教學(xué)實踐與探究。（注：從我校去年選拔優(yōu)秀學(xué)生首次參加全省的青少年機器人比賽，其中參賽的項目分別是簡易機器人的制作及機器人足球的競賽。并取得省四個二等獎、一個三等獎的較好成績，參加此項目的學(xué)生在創(chuàng)新意識和動手操作能力等多方面都有了很大的提高。這些都得益于有效、高效課堂學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐。)一、教學(xué)策略、教學(xué)思路方面大賽中的簡易機器人制作和機器人類競

4、賽比選修課本的教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，而且有很深的難度，超出學(xué)生的高中知識范圍。不僅僅以零件的組裝，電路的焊接，功能的調(diào)試三部分構(gòu)成，對于沒有任何電子制作基礎(chǔ)的學(xué)生而言，每一環(huán)節(jié)都會給他們造成了很大的困難。在有限的時間內(nèi)若學(xué)生不太容易做出成果，再加上要編程，很容易導(dǎo)致學(xué)生失去信心，因此筆者采取以下策略：(1)小組合作學(xué)習(xí)，形成競爭機制，突出以學(xué)生為主體簡易機器人的制作和機器人類競賽教學(xué)與其他學(xué)科最大不同之處在于不是也不能以講授為主，而是以實踐為主，是考察學(xué)生的綜合知識的掌握和運用能力，是學(xué)生綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，是把知識轉(zhuǎn)化為能邊的過程。教師所扮演的角色是引導(dǎo)者、指導(dǎo)者、組織者、幫助者、合作者的作用，是師生共

5、同參與的一次很有特色的有效教學(xué)活動。老師不能代替學(xué)生，越俎代庖，主要要培養(yǎng)學(xué)生的自主、獨主、創(chuàng)新的能力，要學(xué)生親歷親為才是最佳的方法和途徑。過多的講授，學(xué)生會被老師的思維牽制，不利于學(xué)生思維的自由發(fā)揮，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生要逐漸學(xué)會團隊合作與分工的高效性和自我獨立思考，為每一位同學(xué)搭建自我展示的舞臺。通常四到六人為一組，要求同學(xué)搭配互補，這樣安排有個最大的好處：動手能力和發(fā)散思維的同學(xué)可以與細心的同學(xué)互補，在互補中共同進步。一個同學(xué)要擔(dān)任組長，組長要負責(zé)測試結(jié)果的記錄，并尋找成功和失敗的原因，把記錄與其他組進行交流和分析，優(yōu)化形體結(jié)構(gòu)、組裝流程、系統(tǒng)控制的基本原理及客觀和主觀存在的干擾因素。雖

6、然比賽是有團體的也有個人獨立參與的，但是前期的合作是個人邁向成功重要的一步。每組為了能達到最優(yōu)效果，組內(nèi)形成了內(nèi)部的驅(qū)動力，從而在學(xué)生主動合作學(xué)習(xí)中有積極地情感體驗，從而也潛移默化地培養(yǎng)了學(xué)生的自主合作精神與意識，進而把課堂還給了學(xué)生，學(xué)生成為課堂的主人，而教師則成了引導(dǎo)者、指導(dǎo)者、組織者、幫助者、合作者。(2)按部就班，循循善誘比如，在機器人的制作教學(xué)內(nèi)容，分成三個方面。一是結(jié)構(gòu)零部件的組裝；二是軟件的編程；三是整機的調(diào)試。學(xué)生拿到手的材料全部都是散件，根據(jù)包裝的圖示，學(xué)生要進行組裝。機器人零件較多，組裝比較耗時，剛開始學(xué)生組裝好的平均時間是近一個小時，而且零件裝反的情況極為普遍，導(dǎo)致機身整

7、體不協(xié)調(diào)。例如，不同部位的螺絲選取，上下肢方向的一致性等等。經(jīng)過不斷的熟悉和磨合，學(xué)生最后的組裝時間都能達到三十分鐘之內(nèi)。軟件的編程是整個活動流程中最為關(guān)鍵的部分，學(xué)生都沒有太的軟件編程的經(jīng)驗，我們就采用可視化VJC編程軟件來降低難度。逐步逐步的選擇操作動作對象與軟件的相互轉(zhuǎn)換。這種使抽象的C語言用可視化的操作的方法得到了推廣和應(yīng)用。(3)自主探究、欲擒故縱，自我感悟、和教師的畫龍點睛的引導(dǎo)、指導(dǎo)把課堂交給學(xué)生。對于學(xué)生提出的問題，我的回答大多都是：行不行，自己先試試，做一做就知道了。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的自主、獨立的思考意識，不能什么問題都來問老師，對老師有太強的依賴。當(dāng)同學(xué)取得了一個個小小的進

8、步成功后，就會瞬間產(chǎn)生了很大的成就感，再加上教師及時、恰當(dāng)?shù)谋頁P激勵，這樣對于其他同學(xué)來說卻是一個不小的刺激，導(dǎo)致后面凡是遇到問題，同學(xué)們都是積極想象和思考，這種不甘落后的精神會感染了整支隊伍，對問題的主動探究起到了極大的促進作用。機器人的電子元件包含了聲音傳感器、紅外線傳感器、超聲波、藍牙傳感器等重要的傳感器，在學(xué)習(xí)時我沒有馬上告訴學(xué)生它們的功能，而是設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生不斷的摸索和嘗試，學(xué)生通用NTX等控制器及機器人運行時的各種數(shù)據(jù)的變化、對比，學(xué)生很快就能區(qū)分開來，而且印象特別深，使學(xué)生在“做中學(xué)”，在“學(xué)中做”，親歷親為，把學(xué)習(xí)的主動權(quán)及學(xué)習(xí)目標(biāo)交給學(xué)生，教學(xué)效果特別顯著。實際上，運用

9、欲擒故縱的目的就是讓學(xué)生自主的課堂上，探究其中的奧妙，加強學(xué)生解決問題的能力，運用開放性思維和切身生活體驗來感悟把復(fù)雜的事情簡單化，相似的事情類比化，專業(yè)的事情簡單通俗化。如果教師直接給出的問題答案，并不是學(xué)生記憶最深刻的，只有學(xué)生自己動腦思考，親身探究，歸納和總結(jié)所得到的知識才是真正屬于自己的，這樣理解了的知識能可能轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新能力。從而有效地提高了教學(xué)效果。這樣可以讓自己的每一節(jié)課都成為有效的、高效的課堂。二、有效教學(xué)的感悟1 、設(shè)定教學(xué)目標(biāo)。教師必須使學(xué)生明白學(xué)習(xí)內(nèi)容有哪些，什么是必須理解的，學(xué)習(xí)究竟要達到什么目的。也就是說，要讓學(xué)生把他們將要克服什么困難弄清楚，并且把注意力都集中在克服這

10、種困難上。同時積極給學(xué)生提供自我展現(xiàn)的舞臺，獲得體驗成功的樂趣以及在失敗中成長的財富。我校在2011年第一次代表阜陽市參加全省機器人比賽，取得二個全省二等獎，以及個人第三名的成績，使阜陽市在機器人項目上實現(xiàn)了零的突破。同時也為這幾個學(xué)生獲得參加中國科技大的自主招生的資格。2012年，第二次代表阜陽市參加全省機器人比賽，成績穩(wěn)定，并在其項目有所突破。獲得了二個省二等獎，一個省三等獎。2 、真正培養(yǎng)了學(xué)生科技創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)，提升了學(xué)生多學(xué)科綜合知識應(yīng)用能力，升華多元化處理問題的手段和思維方法，對其他學(xué)科的學(xué)習(xí)起到輔助和促進作用，從而實現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的遷移。機器人學(xué)科是個多學(xué)科

11、的高度綜合學(xué)科，這就會使學(xué)生為了把某個項目做好，就會提升他對相關(guān)項目的學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。如：物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、外語等，從而從學(xué)生內(nèi)心深處激發(fā)他的學(xué)習(xí)興趣與動力。盡管各學(xué)科之間的知識體系有很大的差別，但都有內(nèi)在的聯(lián)系，對于一項成果的產(chǎn)生要運用多學(xué)科的知識來解決?！昂喴讬C器人的制作及機器人相關(guān)的比賽”教學(xué)為學(xué)生提供了知識綜合應(yīng)用的平臺，實現(xiàn)知識的融會貫通。更重要的一點是，通用技術(shù)必修2中涉及的所有內(nèi)容都可以通過機器人制作體現(xiàn)出來，對后期課堂教學(xué)的深入奠定了良好的基礎(chǔ)。例如，機器人的搭建組裝涉及到結(jié)構(gòu)對整體的影響。有的學(xué)生在制作好之后發(fā)現(xiàn)機器人不走直線，喜歡往一個方向偏移，而且左右搖晃嚴(yán)重。這些問題反

12、映了學(xué)生在組裝過程中，可能由于電池盒安裝的位置偏高，導(dǎo)致重心不穩(wěn)出現(xiàn)搖晃。左右搖擺說明零部件在用螺絲連接時，某一部分螺絲擰的過緊，前后擺動頻率不一致。這一系列存在的現(xiàn)象恰恰可以結(jié)合教材中談到的“影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素”來分析解決。再如機器人零件的安裝需要有明確的流程，某些流程中的時序允許環(huán)節(jié)顛倒,但有些必須要按照固定的順序進行。所以這樣可以使同學(xué)們對流程的認(rèn)識更加清晰透徹，能夠很好的體會到合理的流程對生活和生產(chǎn)中的重要影響。3 、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，形成學(xué)生良好的觀察習(xí)慣以及耐心專注力這些經(jīng)過機器人制作課堂教學(xué)的學(xué)生在觀察能力、耐心專注力方面都有了顯著的提高。敏銳的觀察能力、耐心專注力是每個人不

13、可缺少的素質(zhì),是人的非智力因素，對學(xué)生的學(xué)習(xí)起著很大的作用，這些都可以從后天的實踐中培養(yǎng)、提高。例如，在機器人制作時，大多數(shù)學(xué)生都注意力非常集中，對機器人的運行，進行仔細觀察。不斷地嘗試，看看設(shè)置傳感器的靈敏度不夠夠；觀察電機的轉(zhuǎn)速是否一致，是否是導(dǎo)致輪子的轉(zhuǎn)速出現(xiàn)偏差使傳感器失效；是否是電池的電量不足，傳感器達不到太快的傳感信號等等。學(xué)生們得到的是都是他們經(jīng)過大量的實踐、觀察、歸納的結(jié)果，通過不斷的嘗試，不斷的調(diào)整和修正，最終機器人按照目標(biāo)完成預(yù)定任務(wù)。在這一過程中使學(xué)生的意志在實踐中得到鍛煉，耐心專注力得到了提高，心態(tài)得到了磨礪。記得在去年的比賽結(jié)束后，獲獎的學(xué)生對我說：老師，雖然這次比賽我的成績不理想，但我學(xué)到了很多，通過這次比賽我看到了自身的不足，尤其是我急躁的性格是我的致命傷，雖然理科是我的強項，但每次都拿不到高分，很多不該錯的就是由于馬虎導(dǎo)致自己的成績沒有整體的提高。雖然這次又沒拿到好成績，但我一定會認(rèn)識到自己的不足，努力的改正。聽到這番話，我由衷的感慨：如果這項活動能夠持續(xù)的開展，這種有效教學(xué)模式會使更多的學(xué)生，提高自我認(rèn)知，這對以后的學(xué)習(xí)乃至人生都有重要的意義。4 、幫助學(xué)生挖掘自我潛能，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和團隊精神，樹立正確的技術(shù)觀，價值觀，世界觀，合理規(guī)劃未來不同的學(xué)生都有自己的不