小學(xué)科學(xué)無(wú)人車制作的教學(xué)探究

林漢強(qiáng)

【摘要】無(wú)人車制作是一門具有綜合性、前瞻性、創(chuàng)造性、實(shí)踐性的新學(xué)科，運(yùn)用全新的教學(xué)模式，結(jié)合新穎有趣的傳感器，讓各種獨(dú)特的傳感器組合起來(lái)成為一個(gè)完整的無(wú)人車，再通過(guò)程序命令讓進(jìn)行完成指定的行駛?cè)蝿?wù)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的整合。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人車制作;創(chuàng)新能力;小學(xué)教育;課程改革

隨著祖國(guó)的高科技領(lǐng)域快速發(fā)展，青少年科技素質(zhì)教育越來(lái)越被重視。機(jī)器人課程的引進(jìn)，進(jìn)一步豐富小學(xué)科學(xué)教學(xué)的多元化，促進(jìn)課程改革的全面覆蓋。無(wú)人車教學(xué)是一門全新學(xué)科，新的課堂教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)充滿著吸引力。它涵養(yǎng)了科學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的組合。如何各種獨(dú)特的傳感器組合起來(lái)成為一輛完整的無(wú)人車，再通過(guò)程序命令讓完成指定的行駛?cè)蝿?wù)。通過(guò)這樣一系列的操作，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)他們對(duì)科技的熱愛(ài)，將成長(zhǎng)為優(yōu)秀的科技人才。以下，筆者對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)視角下小學(xué)科學(xué)無(wú)人車制作的教學(xué)探究進(jìn)行一些嘗試和研究。

一、無(wú)人車機(jī)器人教學(xué)提升創(chuàng)新能力

無(wú)人車教學(xué)屬于新型的實(shí)踐類課程，不同于傳統(tǒng)單一的灌輸教學(xué)模式，它涵養(yǎng)了科學(xué)、數(shù)學(xué)以及機(jī)械等多個(gè)學(xué)科。要求學(xué)生要了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)組建，認(rèn)識(shí)各種傳感器的功能及其使用方法，會(huì)用使用電腦進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，得出最佳的方案，并完成比賽的指定任務(wù)。這一系列的訓(xùn)練提高學(xué)生對(duì)科技的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力。

（一）好奇——?jiǎng)?chuàng)新的源泉

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“興趣是最好的老師?！睂W(xué)生在自己感興趣的領(lǐng)域環(huán)境下學(xué)習(xí)，洞察力靈敏，記憶水平提升，想象角度廣泛，創(chuàng)新意識(shí)豐富。無(wú)人車機(jī)器人教學(xué)課程如何激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)的重點(diǎn)。

1.認(rèn)識(shí)傳感器

無(wú)人車的駕駛是一種全新的概念，它的整個(gè)車的結(jié)構(gòu)需要全自動(dòng)化，不需要人為去操作，而是通過(guò)各種不同的傳感器共同去完成行駛?cè)蝿?wù)。每種傳感器都有它獨(dú)特的功能都能激發(fā)學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人的好奇感。讓學(xué)生了解無(wú)人車機(jī)器人工作原理及組成（如：拼裝各種零部件、認(rèn)識(shí)各種傳感器及其應(yīng)用方法、通過(guò)編程序來(lái)給無(wú)人車機(jī)器人命令、控制機(jī)器人完成指定任務(wù)），從而為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)智能機(jī)器人領(lǐng)域打下良好的基礎(chǔ)。

2.傳感器的作用

小學(xué)生都是喜歡玩中學(xué)，活動(dòng)中為他們提供各種有趣的電子元件（如圖3-1：超聲波、Led燈、馬達(dá)、尋跡傳感器等如右圖），然后組裝成一臺(tái)無(wú)人車。而且要使無(wú)人車機(jī)器人能模仿發(fā)揮出真車的相應(yīng)功能，學(xué)生除了要正確組裝無(wú)人車外，還須為無(wú)人車編寫程序。這個(gè)任務(wù)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，而接受挑戰(zhàn)的過(guò)程對(duì)于學(xué)生而言就是一個(gè)有趣的游戲——學(xué)生必須主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析任務(wù)，解決問(wèn)題。

通過(guò)這些有趣好玩的傳感器及其神奇的功能，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，讓學(xué)生的思維更加活躍，積極性也會(huì)更高。只有在充滿好奇的環(huán)境下，學(xué)生的創(chuàng)新能力才能得到充分的涌現(xiàn)，成為源源不斷的創(chuàng)新源泉。

（二）操作——?jiǎng)?chuàng)新的動(dòng)力

小學(xué)生的天性就喜歡動(dòng)手玩操作，在這個(gè)過(guò)程中完成一種獨(dú)立思考的能力。蘇霍姆林斯基曾說(shuō)過(guò)“兒童的智慧在他的手指尖上”。這個(gè)看似簡(jiǎn)單動(dòng)手操作涵括了多種感官協(xié)調(diào)，讓思維更好地活躍起來(lái)。這樣的活動(dòng)讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)參與其中，做到在學(xué)中做，做中樂(lè)的一個(gè)完美過(guò)程。學(xué)生拿在手里的資源往往都是一些零部件，功能獨(dú)立的傳感器。在一定指引下，根據(jù)機(jī)器人任務(wù)要求，結(jié)合自己思考、設(shè)計(jì)去動(dòng)手完成整體構(gòu)造，這個(gè)過(guò)程可視為一個(gè)“集零成整”的過(guò)程。在無(wú)人車教學(xué)過(guò)程中，我們只為學(xué)生提供零碎的部件，讓學(xué)生自己動(dòng)手把一個(gè)個(gè)獨(dú)立的傳感器按一定的順序拼裝起來(lái)。

這樣的操作流程，對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)充滿著吸引力，“集零為整”的拼裝過(guò)程，充分激起學(xué)生的求知欲，并全方位地思考傳感器的使用，探索各個(gè)傳感器之間的相互作用及用法，更好地培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力。通過(guò)動(dòng)手操作，原本獨(dú)立的部件被學(xué)生有效地組織起來(lái)，并拼裝成一個(gè)完整的成品，這樣的一個(gè)過(guò)程，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到充分的激發(fā)和提升。

（三）實(shí)踐——?jiǎng)?chuàng)新的橋梁

實(shí)踐是檢驗(yàn)成效的最好方法，學(xué)生在競(jìng)賽實(shí)踐中將處于一種獨(dú)立的狀態(tài)，在競(jìng)賽過(guò)程當(dāng)中你只能靠自己，你的應(yīng)變能力，你的智慧，你的小心臟能否承受住壓力。這樣的一種鍛煉機(jī)會(huì)是學(xué)生進(jìn)步的最好平臺(tái)，更能架起學(xué)生科技創(chuàng)新的橋梁。

無(wú)人車機(jī)器人比賽是一種模擬真實(shí)場(chǎng)景的無(wú)人車接力項(xiàng)目，競(jìng)賽任務(wù)如右圖，整個(gè)流程分為公交過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)千奇百怪的問(wèn)題，遇到那么多的問(wèn)題，就需要學(xué)生去應(yīng)變、去思考，無(wú)人車機(jī)器人教學(xué)是一門新型的實(shí)踐類學(xué)科。不同于傳統(tǒng)單一的灌輸教學(xué)模式，通過(guò)體驗(yàn)式、合作式的探究學(xué)習(xí)這一新的學(xué)習(xí)模式。它要求學(xué)生要了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)組建，認(rèn)識(shí)各種傳感器的功能及其使用方法，會(huì)用使用電腦進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，還要觀察無(wú)人車機(jī)器人的運(yùn)行情況，進(jìn)行調(diào)試、修改、反思、完善，得出最佳的方案。一定程度上提高了學(xué)生的耐心和克服困難的品質(zhì)。從制作理念到作品的成功并完成任務(wù)，凝結(jié)了教師和學(xué)生的智慧與辛勞。同學(xué)們?cè)陂_(kāi)發(fā)的過(guò)程中也學(xué)到了很多新知識(shí)，借助無(wú)人車機(jī)器人教學(xué)這門課程，相信不久的將來(lái)就會(huì)有更多創(chuàng)新思維的青年脫穎而出，成為祖國(guó)高科技發(fā)展需要的后備人才。

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（責(zé)任編輯：鄧俊文）