在《简易机器人制作》教学中培养学生的技术素养
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《简易机器人制作》是基于计算机技术的学习平台、将机械传动与单片机的应用有机结合的模块，具有与学生的生活实际紧密联系、反映先进技术和先进文化、注重学生创造潜能的开发、突出实践特色等特征。而通用技术课程是以提高学生的技术素养，促进学生全面而富有个性的发展为基本目标。那么如何在《简易机器人制作》教学中激发学生的创新潜能、提高其技术素养呢？
首先从基础知识入手，利用多媒体技术手段，声情并茂地把学生带入机器人的世界，激发学生一展身手、自己制作机器人的热情。此时教师引导，提出制作简易机器人的有关问题，通过学生讨论、发表见解、相互补充和教师归纳总结等方式，介绍制作简易机器人所需的基础知识、基本技能和基本的实验操作方法，并让学生亲自动手熟悉硬件的搭接和软件的调试。在学生熟悉硬件、软件的基础上，以项目为载体，任务为导向，进入教学中的第一个关键环节：基础实验项目―“飞鸟”机器人制作。主要任务有：（1）采用分组学习的方式，每个组的学生自己选出小组长、项目协调人，根据个人特长，既要合理分工，又要团结协作，同时不同角色要根据实验项目的不同定期轮换，做到个性发展与均衡发展统一；（2）提出“飞鸟”机器人的设计思想及功能要求；（3）由学生仿照图册制作“飞鸟”机器人并实现其设计思想与功能要求。
任务下达后，学生们立刻行动起来。对于学生们在模仿制作“飞鸟”机器人的过程中出现的问题，教师不仅要耐心解答，更要启发鼓励学生，比如引导学生在完成教师提出的任务的同时发现 “飞鸟”的其他功能。对于硬件、软件结合得特别完好，而且还开发出“飞鸟”其他功能的小组，鼓励他们继续完善作品、不断超越自己；对于只能完成教师要求的小组，则采用激励性评价，既揭示不足又指明努力方向，促使他们积极向上；对于在规定时间内完不成任务的小组，教师要帮助学生分析原因，看看是硬件搭建的问题还是软件编程上存在缺陷，及时肯定他们的点滴进步，调动他们的积极性。如此让学生在宽松、和谐又富有竞争的团队氛围中都有收获，努力培养学生的技术素养。
二、知识学习由易到难，层次递进，培养学生的技术素养
在学生初步掌握制作简易机器人的基础知识、基本技能、基本实验操作方法的基础上，如何加深学习的内容，带领学生进入一个探究的情境，培养他们实事求是、精益求精的态度，勇于战胜困难的精神，养成从技术的角度去看待问题、研究问题和解决问题的习惯呢？这时就可以进入教学中的第二个关键环节：能力提高实验项目―“寻迹机器人” （机械小车）的制作。
这个实验项目在本课教学中既是重点又是难点，重在于只要理解、掌握了这个知识，学生会很容易理解后面的“斗牛机器人”“追踪机器人”等知识，知识就能融会贯通；难在于其功能实现需依据计算机语言编程，按传感器反馈回来的数据，单片机自动运算调整并实时修正“机械小车”的运行方向，从而实现“机械小车”沿预定轨迹自动运行，即完成一个闭环控制系统。所以如何排除闭环控制系统中的干扰因素是学生完成此项目实验的最大难点。教师布置任务过程：（1）首先强调学生在制作机器人“飞鸟”过程中出现的“机械传动”“结构”等问题；（2）引入传感器的概念，着重介绍灰度传感器的特点、作用以及与硬件、软件的衔接方法等；（3）指导学生完成“寻迹机器人（机械小车）”寻迹的铺垫实验，并记录实验中的重要数据；（4）启发、帮助学生分析“机械小车”沿预定轨迹运行可能出现的若干状况，以及写入程序语言中的方法、注意事项等；（5）提出“寻迹机器人” （机械小车）的设计思想与功能要求；（6）由学生仿照图册灵活制作“寻迹机器人”（机械小车），并实现其设计思想与功能要求。
为了鼓励学生不断探索，超越前人，笔者一方面给他们播放机器人竞赛的视频，另一方面播放前期学生们的成功作品，让学生知道“机械小车”自动寻迹并不是高不可攀的尖端科技，只要明确任务要求，在熟练使用硬件、充分掌握软件调试的基础上，细心、严谨，从技术的角度去看待问题，都可以完成任务。学生们兴趣渐浓，跃跃欲试，教师不失时机地鼓励学生：“咱们组与组之间赛赛，看哪个组最先完成任务。”
这个实验项目是在教师任务要求下最难完成的项目，因为教学上用的传感器本身灵敏度就不高，再加上机器人的大脑（单片机）已使用过多次而变得“疲劳”， 有时会出现学生的硬件制作似乎没有问题，软件设计似乎也没有问题，可“机械小车”要完成的任务就是实现不了，学生在排除闭环控制系统的干扰因素上遇到困难。此时教师需要适时启发学生，和学生们一起分析，检查程序设计（软件上）有没有细小差错，看问题是不是发生在硬件搭接上，鼓励学生发现问题，因为只有发现问题才能解决问题。而对于那些硬件搭接没有问题，只是程序设计中的某个条件判断出错而使得“机械小车”无法寻迹，学生一遍一遍地调试程序也完不成任务的，教师就要及时给予点拨，并鼓励学生不要气馁，不要放弃，反复改进尝试。每组学生在既有合作又有分工的探究氛围中，相继完成了能力提高实验项目―“寻迹机器人”（机械小车）的实验，并在此基础上各有收获。
三、活学活用知识，在合作学习、探究学习中培养学生的技术素养
在对简易机器人制作的基础知识、基本技能、基本实践操作方法已掌握的基础上，如何运用所学知识综合提升学习的内涵，鼓励学生发散思维，引导学生投入到亲历设计、动手实践、自主探究与合作交流的活动中呢？这就需要进入教学中的第三个关键环节：创意实验项目―设计、制作创意机器人。此时教师又布置新的教学任务：（1）以小组为单位，自行设计、制作别具一格的创意机器人（自己喜欢的机器人），注意每组机器人的外形要别具特色；（2）要有设计草图；（3）要有“用材预算表”，尽量合理预算用材，量入为出。
为进一步激励学生进行有创意的设计、制作，教师要对学生操作过程进行录像，然后存档、展出，还要制成光碟发送到学生所在的学校、班级。这项任务一提出，学生们热情高涨，异常活跃，马上行动起来，小组成员有的进行结构设计，快速绘制设计草图，有的领取制作创意机器人所用配件材料，有的忙于钻研程序……学生真正成了课堂教学的主体。不过，这时的课堂也绝不是没有教师主导的自由放任，教师此时成为学生学习活动的组织者和引领者，引导学生投入到动手实践、自主探究与合作交流的活动中，学生自觉融入了技术世界，相互合作，讨论交流，想方设法使设计方案更加合理和优化。当学生在小组讨论和实践操作中遇到困难和障碍时，教师就及时引导他们运用科学的思维方法，为学生搭建思维的跳板，开拓思路，并指导操作技巧，再度点燃学生的求知欲望，激发他们不断创新和探究的潜力。
例如：自主创意课堂中有一个学习小组曾设计制作了一个大鹏鸟机器人，他们用到了两个五排九孔框架作为大鹏鸟的翅膀，既形象生动，又非常美观，别具特色。可他们用了一根线绳把大鹏鸟的两个翅膀穿在一起，当执行翅膀飞行动作时出现了问题，线绳带不起两个翅膀的重量。这时，笔者及时提示学生：“既然你们想让大鹏鸟的翅膀实现起落的循环动作，为什么不试一试用两个伺服电机来完成两个翅膀角度的转换呢？”学生们听后恍然大悟，立刻改变了搭建结构，修改调试了程序，经过一次次修改和调试，一件具有创意的作品出炉了。这堂课学生们在异常兴奋之中进一步发展了技术思维、想象力和创新能力，提升了学习的内涵，学生在亲历设计、动手实践、自主探究与合作交流中提高了技术素养。
四、作品展评，在感受成功快乐中培养学生的技术素养
各小组相继完成创意机器人的设计与制作，并把成功作品一一放到展台。此时进入教学中的第四个关键环节―作品展评。
首先由每组选出代表自评，重点讲述设计思想、功能等，然后小组间互评，最后教师给予评价。教学实践表明，学生们不仅思维活跃，而且思路清晰、开阔，有的小组设计制作的作品不仅外观非常精美，而且技术含量极高。如作品“智能小屋”，不仅可以采集风能、太阳能等能源，还带有自动控制系统，完全体现了绿色、环保、智能的先进理念。制作中学生把整套机器人的主板、直流电机、伺服电机和传感器等重要部件全部用上。教师的评价是：“短时间内完成这样的设计与制作，真是技艺高超。作品精妙绝伦，极具推广价值。但愿不远的将来我们都能住上你们设计的智能小屋。”而教师在评价学生作品时，注意对不同层次学生的独创性思维给予肯定和表扬，对那些敢于大胆创新的学生予以大力鼓励和表彰，使他们体验到创新的乐趣，感受成功的快乐，以此保护他们的创新精神，激发他们继续创新的热情，进一步培养学生的技术素养。
五、结束语
在《简易机器人制作》教学中，注重教学环节的紧密衔接，精心设计关键环节，巧妙运用教学评价的激励功能鼓励学生大胆尝试，勇于创新，感受成功，在亲历实践中培养学生勤于动手和动脑的习惯及创新意识，激发学生的创造潜能，实现提高学生技术素养、促进学生全面而富有个性发展的基本目标。
（何卫军，本科，中教一级，广东省韶关市仁化县青少年宫，512300）