浅谈机器人程序设计过程中如何培养学生的创造性思维

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机器人搭建活动是一项培养学生动手动脑能力的综合活动，学生既要合理的搭建机器人，更要设计出优化的程序使机器人能更快更准的完成各项任务。这些特征和要求注定了机器人搭建活动成为培养学生创新思维的重要平台，特别是其中的程序设计阶段，学生们对程序的分析、实践、改进和优化的过程，是创造思维能力发展的重要阶段。那么在机器人程序设计过程中如何培养学生的创造性思维能力呢？就此问题浅谈一下笔者的认识。

在机器人程序设计的过程中，要培养学生的创造性思维，老师首先应该指导学生学会观察和分析，同时要避免思维标准化，允许学生大胆的猜想，促进学生勇于实践，鼓励学生不怕失败，在不断的分析和改进程序的过程中，学生的创造性思维就能在潜移默化中得到培养。

一、培训学生创新基础之“观察和分析”

观察是信息输入的通道，是思维探索的大门，敏锐的观察力是创造性思维的起步，可以说没有观察就没有发现，更没有创造。那么学生的观察力如何培养呢？首先，在观察之前，要给学生提出明确的目标、任务和要求；其次，要指导学生选择正确的观察方法：整体观察、重复观察、顺序观察、对比观察等。

例如：在跨栏机器人的程序设计中，老师首先给学生展示了一个跨栏机器人成功完成任务的过程。让学生观察，该机器人完成任务的过程中，会遇到哪些情况，需要程序做哪些处理？学生首先做整体观察，了解机器人运行的大概过程，做好记录的准备。然后老师再次演示，学生做重复观察，此次观察学生要使用记录表，按顺序将机器人遇到的各种情况记录下来。

1.机器人出发，跨过起点线，直行。

2.机器人顺利前行。

3.机器人线路向左偏移，自动向右调整。

4.机器人线路向右偏移，自动向右调整。

5.机器人过跨栏线，直行。

6.机器人跨过终点线，直行。

为了观察出机器人在前行的各个阶段需要处理的具体问题，可以再次重复观察，重点让学生使用对比观察法，对比观察机器人各阶段的运行状态，记录各阶段的主要区别。

有了这些记录信息，接下来就是分析。分析的意义在于细致的寻找能够解决问题的主线，并以此解决问题，许多有创新性的点子都是在分析的过程迸发出来的。

例如：在观察跨栏机器人后，老师要求学生通过对记录表来分析，找出我们的程序需要解决的几个主要问题。有的学生按观察表把问题直接分为了6个方面：过起点线、直行、左偏、右偏、过跨栏线、过终点线，此时老师启发学生：“大家再仔细分析一下，在六种情况中机器人具体需要做哪些判断，我们可不可以把其中一些相似的问题归纳到一起”。部分学生通过分析便会发现其实过起点线、跨栏线和终点线对于机器人来说都是一样的，都是判断左右光电传感器是否同时压黑线。于是最终总结出四种情况需要解决，并一一给出初步解决方案。

这样学生通过对机器人运动情况的观察，找到了解决问题的主要途径，并通过细致深入的分析，以使解决方案进一步得到优化。长期注重培养学生的观察和分析能力，有利于激发学生多元的、自主的思维方式，为学生进一步的创新应用打下基础。

二、培养学生创造思维之“异想与实践”

求异思维是创造思维的核心，培养学生的求异思维，首先要提供给学生开放的学习环境，使学生善于假设，敢于怀疑，乐于幻想，在发散的思维中找到创新点。

另一方面，如果一味的求异，如果不加实践，就会变成异想天开，毫无意义。只有将想法落实到实践上，才能证实想法的正确性，才能真正的激发学生的创造力。因此，在机器人的程序设计中，既要允许学生提出质疑，更要鼓励学生去实践自己的方法。

例如：在前面的跨栏机器人设计过程中，学生已经成功的设计出程序，并驱动机器人完成任务。但是有的同学观察很仔细，他们提出质疑：通过按下按钮来控制机器人出发，受人为因素影响很重，比较耽误时间，可不可通过其他的方式来给机器人发出前进的指令呢？当学生萌发出这种有价值的想法时，老师不要因为教学进度而阻止学生的深入思考，老师应该马上赞扬该学生敏锐的观察力，同时鼓励其他学生一起思考该问题。此时有学生想到了声控法，学生开始修改程序段，在原有的程序段之前加入一段声音控制代码。

再次进行机器人运行实验，这次机器人响应非常灵敏。事实证明，学生在实践过程中萌生的想法，要鼓励学生去尝试，即使是一种不可行的方案也不要完全否定学生，只有给他们宽广的空间，学生才有可能去“异想天开”，只有不断的实践，许多有创意的方案才能被印证。长期坚持“允许异想，鼓励实践”，创造性思维才能得到真正的激发，学生的创造力才能真正的提升。

三、培养学生创新能力之“越挫越勇”

创新能力不是某一次的突发奇想与实践成功，一个具有创新能力的人应该始终保持其思维的活跃性，在思路遇难受阻时，不会退缩放弃，而是再修改再实践。

在机器人程序设计的测试阶段，常常会出现这样的现象：学生测试成功，获得成就感乐意进行下一步的挑战，而部分学生测试失败，挫败感增强，失去继续学习的兴趣。因此，教师的关注与鼓励，是维持学生创新力的重要的条件。只有让学生保持“越挫越勇”的学习劲头，才能持续的激发他们的创新思维，培养他们的创新能力。

例如：在前面的跨栏机器人程序测试中，某些小组的小车不按指定路线行驶，学生自己检测程序，又觉得程序没有问题，这时感觉一筹莫展。老师应立即深入小组，指导和鼓励学生：“爱迪生失败了7000多次，才发明了电灯，这个问题只要大家再仔细的观察和分析几遍一定能够解决”。遇到问题的第一步是先观察问题，学生再次测试程序，观察发现机器人好像根本无法识别黑线。这可能是什么原因呢？老师要求学生一一排除问题，首先检查程序段中关于黑线的探测语句有没有问题，然后再分析除了程序以外，会不会有其他的问题。结果经过小组实践讨论，最终发现是连线出问题了，接好连线后机器人成功到达目的地。此时，老师进一步激励学生，遇到问题时不要退缩，一个大方向走不通，就要跳出来从新的角度去思考问题。

在机器人程序设计过程中，培养学生的创新思维和创新能力，不一定会得到立竿见影的效果，但是只要我们长期坚持：多观察，善分析，允许异想，鼓励实践，不怕失败，学生的创新思维就能在观察问题、分析问题、解决问题、优化问题的过程中被潜移默化的激发，创新能力就能逐步得到提升。