機器人研學(xué)活動在職業(yè)教育的開展

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[摘要]研學(xué)旅行是研究性學(xué)習(xí)和旅行體驗相結(jié)合的校外教育活動，是學(xué)校教育和校外教育銜接的創(chuàng)新形式。機器人教學(xué)是人工智能的啟蒙課，機器人教學(xué)活動可以激發(fā)學(xué)生的想象力，提高其動手能力，為教學(xué)提供素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育相結(jié)合的生動形式。高職院校在有機器人專業(yè)綜合實訓(xùn)室科普基地的條件下，可以開展一系列機器人科技活動，通過機器人研學(xué)活動可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的實踐能力。

[關(guān)鍵詞]研學(xué)活動機器人教育科學(xué)素養(yǎng)

引言

隨著時代的變遷，以及各種條件的限制，各學(xué)校以往每學(xué)期的春游、秋游活動基本銷聲匿跡，而以前的春游、秋游活動基本都是野炊或爬山等郊游活動，形式單一，學(xué)生的興趣不大。近年來，多地教育部門興起了研學(xué)旅行。研學(xué)旅行是學(xué)生在教師或輔導(dǎo)員的帶領(lǐng)下，確定主題，以課程為目標，通過旅行中的集體住宿、集體體驗、集體感受，以動手做、做中學(xué)的探究形式，以提出問題、猜想預(yù)測、設(shè)計實驗、進行觀察、尋求實證、搜集數(shù)據(jù)、整理分析、得出結(jié)論、交流表達、集體討論、記錄過程等探究步驟，在教師的幫助下書寫研學(xué)日志，形成總結(jié)報告，并嘗試提出新的問題[1]。研學(xué)旅行又稱修學(xué)旅行、游學(xué)、教育旅游等，是以一個專題為目標，以在校學(xué)生為主體，以教師等其他人員為補充，以增長技藝、增長見識為目的的一種專項游學(xué)活動。研學(xué)旅行突出一個“學(xué)”字，在旅行過程中要行有所學(xué)，學(xué)有所獲。開展研學(xué)旅行，有利于全面推動素質(zhì)教育，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，引導(dǎo)學(xué)生主動適應(yīng)社會，促進書本知識和生活經(jīng)驗的深度融合[2]；有利于有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識。研學(xué)的宗旨就是在教師和學(xué)生共同組成的學(xué)習(xí)環(huán)境中，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生主動探究、主動學(xué)習(xí)，即“做中學(xué)”，就是讓學(xué)生在動手、動腦的實踐中利用所學(xué)的知識去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題[3]。探究式學(xué)習(xí)既是學(xué)習(xí)的目的，又是學(xué)習(xí)的理念、方法和模式，是“素質(zhì)教育”的根本出路[4]。

一、開展機器人技術(shù)教育的重要意義

人工智能技術(shù)已經(jīng)是世界領(lǐng)域研究的具有前瞻性的現(xiàn)代高新技術(shù)。國務(wù)院于2017年7月8日印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出：“鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。建設(shè)和完善人工智能科普基礎(chǔ)設(shè)施，充分發(fā)揮各類人工智能創(chuàng)新基地平臺等的科普作用，鼓勵人工智能企業(yè)、科研機構(gòu)搭建開源平臺，面向公眾開放人工智能研發(fā)平臺、生產(chǎn)設(shè)施或展館等?！边@為人工智能教育賦予了新的目標、任務(wù)和使命。機器人技術(shù)教育是人工智能的啟蒙課，而現(xiàn)階段由于機器人實訓(xùn)室建設(shè)不完善、師資力量嚴重匱乏等原因，在所有學(xué)校實施該課程還有一些困難，全面普及機器人技術(shù)教育的高職院校數(shù)量很少，這樣就局限了機器人技術(shù)教育在高職教育中應(yīng)發(fā)揮的特質(zhì)和價值。機器人技術(shù)教育集成了數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械、電子、自動控制、傳感器、通信、計算機、人工智能，綜合了眾多領(lǐng)域的高科技，具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，有利于學(xué)生迅速接觸前沿研究，不斷激發(fā)探究興趣，提高創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。機器人技術(shù)作為一門研究性課程可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實踐能力，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生應(yīng)學(xué)會在海量的信息前能自主判斷、選擇、獲取和應(yīng)用有效資源，這就要求學(xué)生必須具有綜合運用各門學(xué)科知識分析問題、解決問題的能力。在機器人學(xué)習(xí)和制作的過程中，學(xué)生不僅能夠接觸機器人，還能體驗成功制作機器人的愉悅，提升他們的綜合素質(zhì)[5]，充分彌補其在課堂學(xué)習(xí)中缺乏實踐的缺陷，強有力地鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維和動手能力。在高職學(xué)生研學(xué)中開展機器人項目教學(xué)，可以普及信息技術(shù)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)并激發(fā)學(xué)生的動手能力、綜合能力、創(chuàng)新意識、協(xié)作能力和進取精神。當(dāng)前，職業(yè)院校教育教學(xué)改革的重心是積極探索創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式，由此確立機器人技術(shù)為高職院校開放型研學(xué)課程。高職院校應(yīng)不拘泥于專業(yè)限制，多方訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的實踐能力，為在校學(xué)生創(chuàng)造一個能激發(fā)興趣、產(chǎn)生好奇心的環(huán)境，使他們能通過機器人活動點燃智慧的火種，因而，將機器人作為科技研學(xué)中的一個項目是非常有意義的。

二機器人研學(xué)活動在職業(yè)院校中的開展路徑

1.組建研學(xué)團隊

高職院校應(yīng)多加宣傳，營造科技教育的氛圍，形成教師與學(xué)生樂于參與的良好態(tài)勢，堅持多樣性與開放性原則，搭建學(xué)生科技活動平臺。機器人技術(shù)課程不能僅讓工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)，還應(yīng)讓其他專業(yè)學(xué)生一起參與。要在參加科技研學(xué)的學(xué)生中招納、吸收一批熱愛發(fā)明、對人工智能感興趣的積極分子，促使其開展機器人研學(xué)活動。高職院校應(yīng)為此配備指導(dǎo)教師、開發(fā)實驗室使該活動常態(tài)化，通過校企合作，產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的方式協(xié)助學(xué)生實現(xiàn)科技成果的轉(zhuǎn)化。學(xué)校應(yīng)多次舉辦或組織學(xué)生參加大學(xué)生科技創(chuàng)新比賽或機器人大賽，激勵學(xué)生的積極性。

2.初期認識階段

在研學(xué)活動初期，要引發(fā)學(xué)生對機器人的好奇心和求知欲，對學(xué)生進行機器人科普教育，如機器人發(fā)展史、機器人的工作場景，炫酷的科技場景為學(xué)生提供了一個真實、生動、有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境?？赏ㄟ^展示現(xiàn)代科技信息，激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，引導(dǎo)學(xué)生對新科技的興趣，鼓勵他們熱愛科技，嘗試創(chuàng)新。

3.具體實踐階段

在實施階段，硬件平臺的選取已實現(xiàn)了多元化，可以選取“探索者”系列的螺絲零件式組裝或進行樂高型積木式組裝。（1）科普學(xué)習(xí)。實踐階段以“手腦結(jié)合”為主要學(xué)習(xí)方式，注重間接知識與直接知識的融合，給學(xué)生提供必要的基礎(chǔ)知識?？赏ㄟ^各種零件的組合設(shè)計一些實驗、搭建一些實體模型，比如制作招財貓、攪拌機、唱片機、行走的小車等。應(yīng)根據(jù)學(xué)生程度的不同分別給予其不同的主題和任務(wù)，以學(xué)生自主探索為主，教師輔導(dǎo)為輔，鼓勵學(xué)生動手去做，并在做的過程中發(fā)揮學(xué)生的想象力，使其在有限的時間內(nèi)能夠完成項目，形成一個獨具特色的作品。具體形式以小組為單位，將3至5名學(xué)生分為一個小組，讓學(xué)生嘗試合作學(xué)習(xí)，增強其團隊協(xié)作精神。由于機器人制作不僅要搭建外型，還要編寫一些程序讓其動起來，所以在創(chuàng)意、搭建、組裝、編程、調(diào)試的過程中，學(xué)生可互相交流和討論，各抒己見，選擇最優(yōu)方案，然后將組裝與編程進行分工。通過交流和討論能加深學(xué)生對問題的理解，也能提高其語言表達能力。在組裝、調(diào)試過程中，學(xué)生會不斷進行集體討論，積極改善方案，彌補不足，充分鍛煉了學(xué)生的團結(jié)協(xié)作精神和小組探究精神。（2）綜合學(xué)習(xí)。在這一階段，學(xué)生已掌握了簡單的機器人制作原理，有了編程的基本知識。在此基礎(chǔ)上，可以鼓勵學(xué)生自己發(fā)明創(chuàng)造，建議多個專業(yè)的學(xué)生進行組隊，這樣可以拓展大家的思維，比如團隊中汽車專業(yè)的學(xué)生可能會考慮制作與車輛有關(guān)的作品；醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生會考慮制作一個與醫(yī)學(xué)相關(guān)的小儀器等……建議每個團隊中至少有一位計算機專業(yè)的學(xué)生負責(zé)程序編寫與調(diào)試，這樣不僅能使設(shè)計方向多元化、作品多樣化，還能使調(diào)試階段少走彎路，提高效率。

4.成果展示階段

在這一階段，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生大膽解說自己團隊的作品，闡述創(chuàng)作初心、設(shè)計理念，進行作品展示，并組織學(xué)生一起討論存在的不足和后期如何改進。在有條件的情況下，還可引導(dǎo)學(xué)生對作品再次優(yōu)化，并促使其寫出實驗報告。教師要鼓勵學(xué)生大膽嘗試，擴展思維，將作品與生活相結(jié)合，應(yīng)提醒學(xué)生，在選擇創(chuàng)作材料時，除了教學(xué)提供的零件器材外，還能選生活中的某一物品。在職業(yè)院?？萍佳袑W(xué)活動中，可以將研學(xué)范圍再次擴大，深入地方，為地方服務(wù)。高職院校的最終目的是為社會各領(lǐng)域培養(yǎng)急需的、具有較寬知識面及創(chuàng)新能力的通用型人才，所有實驗的實施，教材、教學(xué)方法的改進都應(yīng)為這個目標服務(wù)[6]。

參考文獻：

[1]丁運超：《研學(xué)旅行：一門新的綜合實踐活動課程》，《中國德育》2014年第9期。

[2]楊艷利：《研學(xué)旅行：撬動素質(zhì)教育的杠桿》，《中國德育》2014年第17期。

[3]騰麗霞、陶友華：《研學(xué)旅行初探》，《價值工程》2015年第35期。

[4]梁姝、徐紹永：《行走在路上的“課堂”——研學(xué)旅行策略初探》，《教書育人》2018年第8期。

[5]申耀武、許文燕、唐細永：《高職院校依托專業(yè)優(yōu)勢開展科普活動探索與實踐——以廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院機器人科普活動為例》，《科技與創(chuàng)新》2018年第23期，第124-125頁。

[6]仲照東、李益明：《機器人教學(xué)與高職創(chuàng)新教育》，《深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報》2008年第3期。

作者：葛書榮 荊榮麗 單位：安康職業(yè)技術(shù)學(xué)院