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一堂“玩中學(xué)”的機(jī)器人編程課是如何讓孩子癡迷的？
一堂機(jī)器人編程課有什么樣的“魔力”，讓孩子樂在其中？
“這是我搭建的開合橋，這里開關(guān)一點(diǎn)，燈就會(huì)亮起來，還會(huì)有提示音，然后橋面就會(huì)抬起來，這樣底下的輪船才能通過……”11月24日，6歲的拿鐵給媽媽王女士演示自己上機(jī)器人編程課的成果。
這堂課王女士全程旁聽，她看到拿鐵在老師的引導(dǎo)下，搞清楚開合橋的結(jié)構(gòu)、一步一步搭建橋體，在PAD上編寫好程序，自己做出了這個(gè)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能的開合橋。“有的功能看起來簡單，實(shí)際搭建的時(shí)候，即便是成年人也需要琢磨。這個(gè)課邊玩邊思考，對孩子的動(dòng)手能力和思維鍛煉幫助很大。”
一堂機(jī)器人編程課有什么樣的“魔力”，讓孩子樂在其中？如何讓孩子在“玩”中提升思辨能力和科學(xué)素養(yǎng)？AI時(shí)代如何培養(yǎng)孩子應(yīng)對未來智能社會(huì)多樣化挑戰(zhàn)的能力?學(xué)而思機(jī)器人編程課給出了自己的答案。
親手搭一座開合橋，孩子們在游戲中思考
“蛋君你看，那艘船要碰到橋了！”“別擔(dān)心，皮皮，這種橋是開合橋，橋面是可以移動(dòng)的，你看橋面抬起，船就可以通過了。”“好神奇！”……課程由一段簡短的動(dòng)畫引入，孩子們很快跟隨短片中卡通形象的對話進(jìn)入劇情，迅速切入這堂課的主題和任務(wù)——搭建一座開合橋。
“大家看看這張圖，誰來告訴我，這個(gè)橋由哪些部分組成？”“如果沒有橋墩，橋面可以支撐起來嗎？”“要想讓橋面開合，我們需要一個(gè)什么裝置？”……這堂課的主講老師是楊老師，他不斷向孩子們拋出問題，由淺入深，讓孩子們通過思考一步步得出結(jié)論。
“請打開你的教具箱，找到一塊大底板，還有兩個(gè)七孔梁，以及綠色薄片梁……”在搭建環(huán)節(jié)，老師一直在觀察每個(gè)孩子的操作，對遇到疑問的孩子，耐心指導(dǎo)。在老師的引導(dǎo)下，從堅(jiān)實(shí)的底座，到橋墩，到橋面，再到發(fā)動(dòng)機(jī)、指示燈等裝置，一一安裝固定，一座開合橋的雛形在孩子們手中慢慢形成。
寓教于樂的趣味化教學(xué)是該課程最大的特點(diǎn)。課堂上，孩子們守著兩盒作為教具的樂高積木玩得不亦樂乎。橋搭到一半的時(shí)候，笑笑小朋友把積木一翻轉(zhuǎn)，“嘿，這樣就變成推土機(jī)了呀！”“也像掃地機(jī)器人！”旁邊的文浩小朋友說道。甚至課間休息的時(shí)候，孩子們都舍不得離開，發(fā)揮自己的想象力用這些積木進(jìn)行創(chuàng)意搭建。
家長告訴記者，這個(gè)課尤其適合低齡的孩子。“孩子并不認(rèn)為是來上課，他覺得和老師、小朋友們一起玩積木很有意思，特別癡迷。”王女士說，“重要的是，玩的過程中，孩子有思考，有收獲。”
學(xué)而思機(jī)器人編程課上，楊老師帶孩子們搭建“開合橋”。馮琪 攝
“我覺得動(dòng)手能力很重要，希望他從小就能自己動(dòng)手探索。”王女士告訴記者，拿鐵在報(bào)名課程之前，自己在家里拼樂高，已經(jīng)按照圖紙反反復(fù)復(fù)拼了很多遍。“他覺得拼樂高對他來說沒有挑戰(zhàn)了，但是我們家長又不具備引導(dǎo)他創(chuàng)新和創(chuàng)造的能力，就報(bào)名了這個(gè)課程。來了之后才知道，哪怕是簡單的玩積木，也有這么多的專業(yè)知識和門道，每一塊積木都有自己的名字，每一種結(jié)構(gòu)都有自己的特性。每次老師布置任務(wù)，孩子都躍躍欲試，在老師的指導(dǎo)下完成任務(wù)、驗(yàn)證自己，會(huì)有一種成就感。”
“最近課上小朋友們逐漸從平面搭建過渡到三維立體搭建，這是一個(gè)很大的突破。”楊老師告訴記者，現(xiàn)在是小朋友們培養(yǎng)機(jī)械結(jié)構(gòu)和三維空間想象能力的敏感時(shí)期，思維能力和空間想象能力會(huì)有顯著提升。
不追求唯一答案，在作品創(chuàng)作中培養(yǎng)創(chuàng)造力
搭建完成后，進(jìn)入編程環(huán)節(jié)。要讓橋?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開合、亮起指示燈、發(fā)出提示音等功能，還需要再編寫一系列程序。
“樂高機(jī)器人需要通過電子元件進(jìn)行遙控。程序編寫在PAD上完成，然后用藍(lán)牙連接樂高積木，對應(yīng)到電機(jī)、顏色傳感器、燈光等不同的電子元件，這些元件就會(huì)運(yùn)動(dòng)工作起來。我們使用模塊化程序，用簡單的圖標(biāo)來表示，對孩子們來說簡單易懂。”楊老師解釋道。
模塊化編程部分在PAD上完成。受訪者供圖
那么，模塊化程序如何正確連接，才能實(shí)現(xiàn)想要的功能？不同模塊啟動(dòng)的優(yōu)先級和順序是怎樣的？如何讓電機(jī)配合著燈光和聲音一起工作？聲音和燈光用在什么時(shí)機(jī)最為恰當(dāng)？除了“開啟”和“關(guān)閉”之外，還需要想到哪些方面？……楊老師告訴記者，這其中有一連串的問題，都是需要思考和學(xué)習(xí)的，這也是對邏輯思維的培養(yǎng)。
“今天我們用到一個(gè)新機(jī)構(gòu)，叫做蝸輪蝸桿。跟老師來看一下，用上渦輪蝸桿以后，是不是有這樣幾個(gè)變化……”對于關(guān)鍵知識點(diǎn)，老師會(huì)停下搭建，為孩子們詳細(xì)講解、強(qiáng)化認(rèn)知， “用上這個(gè)機(jī)構(gòu)，大家擰起來是不是更加容易、不費(fèi)力氣啦？轉(zhuǎn)動(dòng)的速度是變快了還是變慢了？它還可以把自己卡住，能夠‘自鎖’對不對？”孩子們拿著手中的實(shí)物，邊實(shí)踐邊觀察，發(fā)現(xiàn)果然和老師說的一樣。
“看起來是一個(gè)簡簡單單的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，但它有三個(gè)不同的特點(diǎn)。”這個(gè)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用是這節(jié)課的重難點(diǎn)。楊老師告訴記者，他希望這個(gè)知識點(diǎn)的傳授讓小朋友們了解這個(gè)機(jī)構(gòu)的功能和在生活中的應(yīng)用，也希望在邏輯能力和空間思考能力上幫助孩子們突破。
記者在課堂上看到，當(dāng)孩子們遇到問題時(shí)，老師不急于告知答案，而是拋出問題引導(dǎo)孩子自己思考。“老師，我需要把這個(gè)黑銷安在最中間嗎？”“老師，這有個(gè)縫隙，需要加上互鎖嗎？”“老師，我的支架做好啦，下一步是什么？”……過程中，孩子們邊搭建邊思考，清晰地表達(dá)自己的想法、理解老師的引導(dǎo)、與同學(xué)交流溝通，有不懂的問題隨時(shí)能夠得到老師回應(yīng)，有的孩子甚至能比老師想得更快一步。
學(xué)而思機(jī)器人編程課，是一顆緊跟時(shí)代步伐的棋子。近年來，隨著多項(xiàng)國家政策出臺(tái)，少兒編程教育逐漸進(jìn)入普及階段。2023年，教育部等十八部門發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，指出加強(qiáng)科學(xué)教育需要推動(dòng)校內(nèi)校外融合，規(guī)范科技類校外培訓(xùn)，形成學(xué)校教育有益補(bǔ)充。科技發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)有著突出的重要性。科學(xué)教育能夠?yàn)槲磥淼陌渭馊瞬排囵B(yǎng)、領(lǐng)軍人才培養(yǎng)打下更好的基礎(chǔ)，是國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略的需要。
學(xué)而思機(jī)器人編程課緊跟時(shí)代和國家政策。受訪者供圖
隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的家長也開始重視孩子科學(xué)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和創(chuàng)造力的培養(yǎng)，這也是學(xué)而思機(jī)器人編程課最為注重的部分。根據(jù)主題單元，每節(jié)課會(huì)有一個(gè)搭建任務(wù)，主題單元涵蓋健康、語言、科學(xué)、藝術(shù)、社會(huì)五大主題，超過300個(gè)作品。老師通過提問、探究、展示，引導(dǎo)孩子創(chuàng)作個(gè)性化作品，不追求唯一答案，在作品創(chuàng)作中培養(yǎng)孩子創(chuàng)造力。
軟硬件結(jié)合，提升孩子全局思考力和科學(xué)素養(yǎng)
“樂高編程課既涉及物理知識，還涉及編程。”王女士告訴記者，“模塊化編程對年齡小的孩子來說很友好，孩子很快就能分清是模塊內(nèi)的問題還是模塊外的問題，從而找出解決辦法。”
軟件和硬件結(jié)合是學(xué)而思機(jī)器人編程課的獨(dú)特優(yōu)勢。硬件上，學(xué)而思與樂高教育獨(dú)家合作，讓孩子借多元主題自由創(chuàng)作，發(fā)揮想象力；軟件上，學(xué)而思采用更多彩的編程界面，讓孩子需要綜合思考才能完成課程，鍛煉其全局思考力。
具體而言，機(jī)械知識包括互鎖、三角形、杠桿、齒輪傳動(dòng)、滑輪、皮帶傳動(dòng)等基礎(chǔ)搭建和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，每個(gè)知識點(diǎn)按照大顆粒和小顆粒教具進(jìn)行拆分，共計(jì)52個(gè)重點(diǎn)機(jī)械知識。在搭建中，預(yù)設(shè)問題，培養(yǎng)孩子的動(dòng)手能力和解決問題的能力；
編程知識包括傳感器模塊、運(yùn)動(dòng)模塊、控制模塊等編程指令，共計(jì)296個(gè)編程知識。通過編程知識學(xué)習(xí)，可以銜接Python或者C++課程，培養(yǎng)信息科技素養(yǎng)。
學(xué)而思機(jī)器人編程課現(xiàn)場。受訪者供圖
在上了一年學(xué)而思機(jī)器人編程課后，王女士驚喜地發(fā)現(xiàn)，拿鐵不止會(huì)老師課上教過的搭建，還能夠舉一反三，發(fā)揮想象力。她講述了發(fā)生在自己和孩子之間的一件小事。“之前老師課上帶著孩子們做了敲鼓機(jī)器人，大鼓的節(jié)奏是兩只手一上一下分開敲。回家我們閑聊的時(shí)候，我就隨口問他，如果是想讓機(jī)器人兩只手一起敲，怎么實(shí)現(xiàn)呢？”王女士說道，“沒想到，他迅速反應(yīng)說，‘那就不用凸輪機(jī)構(gòu)，改用一個(gè)軸承就行了。’我對孩子的回答很驚訝。”
孩子們在課上學(xué)習(xí)到的知識和日常生活密切相關(guān)，可以落實(shí)到實(shí)際生活的各個(gè)角落，在實(shí)踐中驗(yàn)證已學(xué)知識。“我們課上講到過三角形的穩(wěn)定性，西西媽媽告訴我，家里一個(gè)支架壞掉了，西西迅速提議，可以拿一根筷子在支架旁邊做支撐，形成一個(gè)三角形就穩(wěn)定了。”
楊老師指出，傳統(tǒng)的“信息素養(yǎng)”教育主要側(cè)重于信息的獲取、處理和利用，卻缺乏對實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。在當(dāng)下社會(huì)，信息技術(shù)已經(jīng)不僅僅是簡單的信息獲取和處理，更涉及創(chuàng)新性思維、問題解決能力以及與其他學(xué)科的整合。而“編程 + X ”跨學(xué)科培養(yǎng)模式注重培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，同時(shí)結(jié)合其他學(xué)科知識，使其能夠更好地應(yīng)對未來智能社會(huì)的多樣化挑戰(zhàn)。
“我很喜歡這個(gè)課程，它不是填鴨式的灌輸，而是啟發(fā)和引導(dǎo)，還給了孩子試錯(cuò)的空間，并且鼓勵(lì)孩子們大膽發(fā)揮想象。”王女士認(rèn)為，在當(dāng)下時(shí)代，孩子信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)很重要，在學(xué)而思機(jī)器人編程課收獲良多，能夠幫助孩子更好地應(yīng)對未來其他學(xué)科更深度的學(xué)習(xí)，乃至迎接未來的人生挑戰(zhàn)。
文/馮琪
編輯/繆晨霞
校對/趙琳
