潘以华
重庆市北碚区王朴中学 400717
王朴中学机器人社团活动时，辅导老师把7种传感器集中到一个作品中，连接一个眼灯，通过传感器来控制眼灯亮灭，讲解训练7种传感器（分别编号为序号1-7）的作用及编程方法。老师先详细讲解其中单击按压传感器的编程方法，说明每一个积木命令的作用。形成如下可观察的程序：
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这段程序的函数部分是为了传感器反复检测，一亮一灭（1秒之后灭，为下一次检测作准备。）。这段程序中，七种传感器，只增加红色方框里的内容就可以了，并且七种传感器的增加方法思路是一样的。2、3、4种传感器用法由师生共同完成，5、6、7种传感器由学生自己思考完成。七种传感器的程序增加完成之后，任一传感器检测到相应的设置，则灯亮。
一、类比思维培养
类比思维是根据两个具有相同或相似特征的事物间的对比，从某一事物的某些已知特征去推测另一事物的相应特征存在的思维活动。在传感器编程中的类比思维，可以理解为：一种传感器，我们已知它的编程表达方法，现在我们去推测另一个传感器的表达方法应该是类似的，这样一种思维活动。
老师边讲图的内容，一边填写“七种传感器编程思维表”的第一行，将头脑中想的内容、嘴上说的内容文字化。序号2-4采取同样的办法填表，这样心口手合一，反复演示，控制学生的思维过程。
老师讲完图一后，学生自己在电脑上照着编写程序，并上传到主板中，观察单击按压传感器时，灯的反应（灯亮）。体会“想法》》编程》》硬件验证程序”这一过程。因为学生没有过多的接触过编程，照着抄一次，是必要的过程。
序号2序号3，改一个地方就可以了，很简单，老师一说学生就会改。改好之后，师生一起总结传感器编程的方法是：先提出一个该传感器的使用假设（即如果传感器怎么样，则灯怎么样），再用程序来实现。这一步完成之后，学生就形成了一个“一”。这个一，是老师讲授、示范，学生照搬完成的，是一个识记的过程。老师在这个过程中，反复念叨一句话：如果传感器符合某个条件，则灯亮或者灭。然后让学生在序号1序号2序号3中，将这句话具体化。并将具体化的思想想法，在程序中体现出来。
如果科学教育活动中都采用照搬或者师生共同完成这种方式，学生也可以学到知识，但是对其创新思维的培养就毫无益处。
写序号4的程序的时候，就要用到类比思维。所以老师口中将前面反复念叨的话具体化：如果红外传感器5厘米（此数字可变）内有物体，则灯亮。按压传感器和红外传感器，是两个对象，它们的相似点在于都是传感器，现在都用来控制灯的亮。现在我们按压传感器的程序已经编出来了，红外传感器该怎么编呢？这就是一个问题。由于学生是才接触编程，启发的工作就由老师来完成。举一反三，需要二作为桥梁，学生在老师的带领下完成启发的工作，就是第二步，第三步才是学生自己启发自己。就象教娃娃走路一样，先是大人走，小孩看，第二步大人拉着小孩走，第三步小孩自己走。
老师启发方法如下：先找出所有跟红外传感器的程序积木块，讲它的作用。发现这些积木块都没有办法表达“如果”。所以我们去另外的地方找到“如果”。然后把表达红外传感器感应距离的加进去，把执行的函数加进去。其他的不变，传到主板中，观察效果。这时已经有两个传感器编程完成，这两个传感器是可以反复交叉操作。
类比思维，能通过触类旁通和联想的手法，在已有知识或者实践经验的指引下，解决新的问题。学生养成了类比思维的习惯，必将大大促进创新思维的发展。
二、举一反三思维培养
举一反三的意思是：从一件事物的情况、道理类推而知道许多事物的情况、道理。形容善于类推，能由此及彼，由已知到未知。《论语·述而》中说：“举一隅不以三隅反，则不复也。”就是这个意思。
学习了按压传感器和红外传感器的编程之后，后面的传感器编程由学生自己完成，也就是用举一反三的方法。
在实际的编程操作过程中，学生的进度是不一样的，这实际上体现出举一反三思维能力的差异。面对这种差异，教师耐心个别辅导。辅导的时候不是直接给出编写方法，而是指导其先填写“七种传感器编程思维表”中涉及到该传感器的一行。先想出，再说出，最后动手。哪一步做不出来，就对照前面做成了的传感器，说出当时这个传感器编程的时候，思维过程是怎么样的，就是再次强化这个一，最后引导学生往一这条路上靠，用同样的思维过程来完成任务。通过个别辅导，让全体成员都具有举一反三的思维能力。
学生不断进行举一反三的思维训练，就会提高学习的效率，遇到不会的问题，立即从相似问题中寻找方法，完成解答。
三、控制单一变量思维培养
单一变量原则即一次控制一个变量而排除其他因素的干扰从而验证此变量的作用。这就跟解二元方程组时，“消元”是解二元一次方程的基本思路。所谓“消元”就是减少未知数的个数，使多元方程最终转化为一元方程再解出未知数。所以控制单一变量思维有广泛的应用。
我们活动编写的程序就有一个特点：变化一个点，其他的不变，以此确定该点的作用。
这次控制的是传感器的变化，观察的是不同传感器的作用及编程方法。在编程过程中，其他的不变，只变了传感器，以此对比各种传感器的作用。这样，学生对传感器的作用，通过对比，验证和体会就更强烈。假设每次变两个点，两个方面，如果变化的两个方面的作用我们都不熟悉的话，对结果是由哪个点引起的，就持不确定的态度，这样就不利于点的掌握。
编程完成之后，还可以通过只变化其中一个点的方式，来进一步加强控制单一变量思维培养。比如在其他不变的情况下，做如下改变：1、让眼灯亮不同的颜色，2、将眼灯改为主板上的LED灯。3、将灯亮灭改为声音的有无。4、改变物体离红外传感器或者超声波传感器的距离。5、改变颜色传感器检测的色块。6、加上舵机和车轮，代替眼灯等等。同一段程序，通过只变化其中一个点，来体现该点的作用，这种思维方法学生掌握之后，可以提高掌握新事物和思维的效率。
结论：
美国教育大师约翰杜威认为,科学教育不仅仅是要让学生学习大量的知识,更重要的是学习科学研究的过程或方法。
学生通过七传感器集中使用编程活动，既学到了编程知识，又得到了思维训练，掌握了一种科学研究的方法，而后者在人生发展中更重要。