學(xué)校開展VEX機器人項目的實踐與思考（一）

簡潔

VEX機器人工程挑戰(zhàn)賽有別于其他科技比賽的一個重要特點在于，VEX機器人競賽不僅是人與物之間的較量，更是人與人之間的比拼，是一個團隊與另一個團隊之間的斗智斗勇。在VEX競賽中，機器人要接觸，要彼此碰撞，就必然要修理，必然要改進；機器人程序方案的編寫合理還是不合理，需要不斷思索與實踐驗證；團隊的搭配是否合理可靠，也需要不斷揣摩體會磨合。這個不斷改進機器人、完善機器人的過程的實質(zhì)就是創(chuàng)新的過程。在整個VEX機器人活動中，學(xué)生必然經(jīng)過希望、失望、挫折、掙扎、進步、成功等一系列的體驗，在不斷的改進、完善機器人中創(chuàng)新，在機器人活動中全面提高自己的綜合能力，從而真正地成長起來。本文通過介紹我校面向初一年級學(xué)生開展機器人VEX項目的教育實踐，探討如何在開展這一項目的進程中提高學(xué)生的綜合能力。

筆者將通過介紹我校開展VEX項目的基本步驟，特別是從學(xué)生參與這項活動的全過程，去觀察學(xué)生在綜合能力上有什么具體表現(xiàn)。

第一步，基礎(chǔ)教學(xué)

教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習機器人的基本知識，觀看VEX機器人的視頻，了解它的組裝和設(shè)計，學(xué)習當年VEX比賽的規(guī)則。學(xué)生應(yīng)該在教師事先準備好的機器人教具與學(xué)具的指引下，根據(jù)教師的講解與引導(dǎo)，基本弄清楚待搭建的機器人的基本功能與各零部件的特點（學(xué)生在搭建機器人前，一般都有在小學(xué)搭建車模、船模、航模等各種玩具的經(jīng)驗，然而這遠遠不夠）。學(xué)生可以從中初步建立機器人的概念框架，學(xué)生的學(xué)習就有了目標。以后的搭建、編程等工作均與此有關(guān)。

第二步，搭建機器人

學(xué)生開始初步搭建機器人。學(xué)生應(yīng)當在教師的輔導(dǎo)下，由淺入深地了解機器人的結(jié)構(gòu)、零配件、工作原理、搭建技巧等，這樣才能夠搭建出一臺機器人。

機器人搭建基本完畢后，必然要面臨機器人的整機調(diào)試問題，學(xué)生要根據(jù)整機的特點以及比賽規(guī)則，全面均衡地考慮各方面的問題，必須要進行取舍、調(diào)整，這就使得學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識、工程知識解決相關(guān)問題的能力得到提升。

這樣的活動迫使一個初一學(xué)生必須超前學(xué)習，必須閱讀初二和初三的物理課本，弄懂相關(guān)知識，提高相關(guān)能力。同時要求搭建者相互合作，充分交流，發(fā)揮個人特長，才有可能把機器人搭建成功。

學(xué)生在整個搭建機器人的過程中，教師需要根據(jù)學(xué)生的身心特點，適當補充相關(guān)知識，讓學(xué)生在搭建中思考，在搭建中成長。

在搭建機器人過程中，學(xué)生總會出現(xiàn)一個讓教師、家長非常樂意見到的明顯改變。過去教師、家長經(jīng)常指責學(xué)生不細心，觀察不仔細，粗枝大葉，丟三落四，然而經(jīng)常事與愿違，學(xué)生的習慣得不到徹底改正。但是，在搭建VEX機器人的過程中，常常會出現(xiàn)學(xué)生把螺絲上得不緊造成機器人整體運行不好或者就因為一時疏忽導(dǎo)致總裝出來的機器人不能良好匹配等問題，學(xué)生這時必須花好幾個小時的時間去把機器人拆下來又重新裝配好，這種無言的“懲罰”對于學(xué)生是刻骨銘心的。多次同樣的挫折折磨，迫使學(xué)生的觀察能力、分類能力、動手能力、對事情的專注程度得到極大的提高，同時，學(xué)生的學(xué)習成績也會因此而慢慢提升。

第三步，編寫程序

機器人初步搭建好以后，學(xué)生總是迫切地希望自己的機器人能夠快速動起來。這時，就是教師進行程序教學(xué)的最好時機。

每當學(xué)生能夠用遙控器控制機器人讓機器人動起來時，幾乎每個學(xué)生都會高興地跳起來歡呼。學(xué)生從此真正愛上機器人了。

在編程與搭建過程中，要給學(xué)生充分的自主設(shè)計和研究性學(xué)習的時間，注意課程的連續(xù)性。每個組員都有明確的分工，主要就是結(jié)構(gòu)搭建與程序設(shè)計兩大部分，分工不分家，團結(jié)協(xié)作最重要。在實踐中提高學(xué)生遇到問題、解決問題的能力。

在編程與搭建過程中，我們還要求每個學(xué)生都要寫出機器人的全部零件清單和程序編寫記錄，做好每次機器人訓(xùn)練的工作記錄，每次訓(xùn)練后都要有小結(jié)和反思，要對自己的常規(guī)課程學(xué)習情況與機器人訓(xùn)練情況作出理性的計劃安排。

我們觀察到，在搭建機器人以及在給機器人編程的過程中，學(xué)生開始出現(xiàn)積極的變化。班主任也在改變，家長更是在改變，從最開始的疑惑，抱著試一試的態(tài)度，慢慢變得支持學(xué)生參加活動。特別是看到學(xué)生的成績上升，學(xué)習的主動性明顯提高后，家長最終變成了學(xué)生學(xué)習機器人的積極支持者。這種良性循環(huán)，給后一階段學(xué)生能力的全面培養(yǎng)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

第四步，操控機器人進行對抗賽

學(xué)生的機器人搭建好了，也能夠動起來了，這時該到了操控手大展身手的時候了。大凡這個年齡段的學(xué)生，都非常喜歡玩這種自己搭建的機器人玩具（男女學(xué)生都喜歡，男孩子更甚）。試用機器人，發(fā)現(xiàn)問題，改進機器人。

學(xué)生們往往在練習基本動作的同時，會自行組成機器人隊伍來進行對抗。我們的經(jīng)驗是，根據(jù)學(xué)生自己的選擇，四五個同學(xué)組成1支比賽隊伍。1支機器人隊伍中有2臺機器人、2個以上的操控手，其他同學(xué)主攻編程，或者主攻搭建，或者主攻后勤保障或者主攻隊長一職。我們要求，每一個同學(xué)都必須懂得VEX機器人的各個方面：搭建、編程、操控、后勤保障等。

在對抗比賽中，學(xué)生們空前團結(jié)，因為學(xué)生們都知道：團隊中的任何一員的失誤都會造成整個團隊的失敗。為了成功，每一個學(xué)生都清楚自己的任務(wù)，意識到自己的責任，隊內(nèi)的每個同學(xué)都會真心學(xué)習，交流溝通。學(xué)生們會彼此提醒，彼此督促，潛心研究規(guī)則，商討戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，仔細體會操控細節(jié)，反復(fù)揣摩機器人操控感與搭建的微妙之處，對薄弱處進行改進。在對抗賽后，總會有更進一步的總結(jié)、反思與進一步的演練。

在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)教育中，學(xué)生或者是為了自己學(xué)習或者是為了家長而學(xué)習，學(xué)習的成敗與其他人基本上沒有關(guān)系，學(xué)生也基本上不用分享自己的經(jīng)驗與教訓(xùn)。而在機器人競賽中，團隊就極為重要，個人的表現(xiàn)必將極大地影響團隊的成績，這就使學(xué)生能夠在團隊建設(shè)中積極思考，相互交流分享，合作精神不知不覺地就自然培養(yǎng)起來了。

我們還會根據(jù)學(xué)生的發(fā)展現(xiàn)狀，適時地給出隊員綜合評價表進行自評、組評和師評，強化目標意識與責任意識，使我?！爸敬娓哌h、追求卓越”的教育理念深入學(xué)生全身心。

第五步，正式比賽

在經(jīng)過一系列對抗賽后，學(xué)生們帶著有些緊張的心情去參加正式比賽。盡管正式比賽的時間很短，只有兩三天。然而，在這個比賽時段，學(xué)生還是會有很多收獲。學(xué)生首先要熟悉比賽場地，要進行機器人的現(xiàn)場調(diào)試，整個團隊沉浸在激烈的比賽前的寂靜中。學(xué)生們在教練的帶領(lǐng)下，各司其職，圍繞著共同的目標準備著。編程手在一遍一遍地根據(jù)場地環(huán)境調(diào)試著程序，操控手默默地在操控機器人，靜靜地體會機器人的動作過程，搭建手在旁邊準備著電池和DV記錄，隊長也不會閑著，他們會緊張地觀察對手的表現(xiàn)，根據(jù)具體情況，作出相應(yīng)的程序設(shè)計與操控手的戰(zhàn)術(shù)安排……

期待已久的正式比賽開始了。

不管比賽的結(jié)果是輸是贏，賽后學(xué)生們會在教師的引領(lǐng)下整理分析這個項目開展以來團隊訓(xùn)練與比賽中所積累的經(jīng)驗與教訓(xùn)，寫出相關(guān)的體會感受，寫出最終的工程檔案手冊（包括參賽團隊機器人使用的全部零件清單和程序設(shè)計清單），準備機器人比賽后的學(xué)習生活計劃。有余力者，還可以在教師的指導(dǎo)下，準備制作科學(xué)DV，或者是進行科技小發(fā)明，或者是撰寫科技小論文，也有同學(xué)開始做查新報告等。

在下一期文章中，筆者將探討在學(xué)校開展VEX機器人項目需注意的一些問題。