由“機(jī)器人革命”想到的——中小學(xué)機(jī)器人普及教育的培訓(xùn)方法與建議

文 湖南省衡陽(yáng)市第一中學(xué) 鄒賢

在中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)上，習(xí)近平總書記發(fā)表了重要講話，其中“機(jī)器人革命”引發(fā)了筆者的深入思考。作為一名普通的中學(xué)教師，應(yīng)如何開展機(jī)器人教育的普及工作？

一、機(jī)器人普及教育首先需轉(zhuǎn)變觀念

“機(jī)器人革命”指的是人工智能機(jī)器人和計(jì)算機(jī)將全面覆蓋人類的工作、生活、學(xué)習(xí)，可以說(shuō)未來(lái)社會(huì)將無(wú)法離開機(jī)器人。要搞好機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，必須有大量懂機(jī)器人的人才，如果機(jī)器人教育普及了，必然能為中國(guó)的工業(yè)化、科技化道路提供大量人才。對(duì)于學(xué)校而言，機(jī)器人的普及教育也是有效實(shí)施素質(zhì)教育的方法之一。

很多人認(rèn)為機(jī)器人和高考無(wú)關(guān)、對(duì)學(xué)習(xí)沒(méi)有幫助，也有人對(duì)機(jī)器人一無(wú)所知，這就需要先轉(zhuǎn)變他們的觀念。

1.教師自身觀念的轉(zhuǎn)變

機(jī)器人教育并非學(xué)校安排的任務(wù)或參加比賽的工具，而是將科技知識(shí)普及到學(xué)生中，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)這門學(xué)科產(chǎn)生興趣。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手搭建機(jī)器人及編寫程序等活動(dòng)，形成一種崇尚科學(xué)、了解科學(xué)、利用科學(xué)的風(fēng)氣。

2.學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)觀念的轉(zhuǎn)變

首先，在各個(gè)學(xué)校尤其是高中階段，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)為機(jī)器人與美術(shù)、舞蹈、音樂(lè)等學(xué)生社團(tuán)屬同一類型，或是覺(jué)得別的學(xué)校搞了機(jī)器人培訓(xùn)，我們學(xué)校也不能落后，這是不可取的。

機(jī)器人普及教育的價(jià)值是通過(guò)培養(yǎng)中小學(xué)生的科技意識(shí)，為國(guó)家培養(yǎng)科技儲(chǔ)備人才，它涉及工程學(xué)、機(jī)械學(xué)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)學(xué)、物理學(xué)等多門學(xué)科。學(xué)生學(xué)好了機(jī)器人，必然可以開拓眼界、豐富知識(shí)。

其次，目前各個(gè)高校的自主招生，也涵蓋了機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目。做好機(jī)器人的普及教育和競(jìng)賽，能有效提升學(xué)校的升學(xué)率，高校也可以吸收到高素質(zhì)人才。

最后，開展機(jī)器人普及教育能有效豐富學(xué)校的第二課堂，吸引大量中小學(xué)生參與課外活動(dòng)，進(jìn)一步推進(jìn)素質(zhì)教育。

3.學(xué)生觀念的轉(zhuǎn)變

學(xué)生通常都喜歡機(jī)器人，特別是男孩子，但絕大多數(shù)學(xué)生心目中的機(jī)器人是人形機(jī)器人，例如電影《變形金剛》中的機(jī)器人。到了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室后，看到簡(jiǎn)陋的機(jī)器人頓時(shí)會(huì)失去熱情。

對(duì)此，教師應(yīng)在學(xué)生接觸機(jī)器人的第一堂課，就讓他們充分理解機(jī)器人的概念、認(rèn)知機(jī)器人的幾種形態(tài)和簡(jiǎn)單原理等，認(rèn)識(shí)到“變形金剛”是科幻不是科學(xué)，未來(lái)也許科幻會(huì)變成科學(xué)，但要通過(guò)艱辛的努力才能實(shí)現(xiàn)。

4.家長(zhǎng)觀念的轉(zhuǎn)變

目前很多家長(zhǎng)只看重考試成績(jī)，殊不知學(xué)生的成長(zhǎng)需要全面發(fā)展。一些家長(zhǎng)覺(jué)得自己的孩子有藝術(shù)天賦，從小讓其學(xué)習(xí)美術(shù)、音樂(lè)、舞蹈等，卻沒(méi)想過(guò)孩子有科技類的愛(ài)好和特長(zhǎng)是一件好事，也值得培養(yǎng)。相比之下，從小學(xué)習(xí)機(jī)器人的孩子更容易融入社會(huì)。

二、學(xué)習(xí)機(jī)器人的意義

學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人的過(guò)程中，可以學(xué)到很多書本之外的知識(shí)。通過(guò)機(jī)器人活動(dòng)理解機(jī)械的運(yùn)作、構(gòu)造，掌握不同類型傳感器的應(yīng)用，接著學(xué)習(xí)編程，讓機(jī)器人按照自己的意愿動(dòng)起來(lái)。

在參與機(jī)器人競(jìng)賽時(shí)，學(xué)生會(huì)遇到許多挫折與失敗，這對(duì)他們而言是一種很好的鍛煉，能提升自身預(yù)測(cè)、判斷、決策的能力，及查找問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

學(xué)校開展社團(tuán)展覽，學(xué)生一般都表現(xiàn)積極。從策劃到布置任務(wù)、學(xué)習(xí)制作幻燈片P P T、寫臺(tái)詞等全部由學(xué)生自己完成，有利于培養(yǎng)學(xué)生的目的性、計(jì)劃性和執(zhí)行力。

三、機(jī)器人競(jìng)賽的意義

1.在機(jī)器人競(jìng)賽中，一個(gè)人無(wú)法完成所有任務(wù)，必須學(xué)會(huì)團(tuán)隊(duì)合作、相互溝通，這能極大促進(jìn)學(xué)生的心智發(fā)展。

2.機(jī)器人競(jìng)賽可以有效推動(dòng)機(jī)器人普及教育。從實(shí)際情況來(lái)看，一些學(xué)生剛接觸機(jī)器人時(shí)富有熱情，但隨著時(shí)間的推移漸漸失去了興趣，機(jī)器人競(jìng)賽則給予學(xué)生一定的壓力，壓力產(chǎn)生動(dòng)力。

3.機(jī)器人競(jìng)賽是宣傳機(jī)器人普及教育最好的手段，學(xué)生和家長(zhǎng)可以通過(guò)競(jìng)賽了解機(jī)器人，從而接受機(jī)器人教育、喜歡機(jī)器人。

四、抓好機(jī)器人普及教育培訓(xùn)

很多學(xué)校從未開展過(guò)機(jī)器人普及教育，教師也沒(méi)有接觸過(guò)機(jī)器人，這就需要預(yù)先策劃好方案。

1.師資方面

教師要熟悉機(jī)器人培訓(xùn)業(yè)務(wù)，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)、交流，努力掌握機(jī)器人培訓(xùn)的各個(gè)方面。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一個(gè)老師帶一支隊(duì)伍比較合適。

2.場(chǎng)地方面

盡可能使用較大的場(chǎng)地，隔離開的小房間會(huì)阻礙學(xué)生的相互交流與合作，也不便于管理。

3.器材方面

盡量使用一些需要學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦的器材，少使用廠商搭建好、學(xué)生拿上場(chǎng)就能比賽的器材。如果經(jīng)費(fèi)較少，則需要考慮未來(lái)幾年內(nèi)新舊器材的銜接問(wèn)題。

4.生源方面

很多學(xué)校只針對(duì)高一或初一的新生展開活動(dòng)，這讓機(jī)器人普及教育不具備連貫性。到了新老生交替時(shí)，可以開展老生帶新生的活動(dòng)，同時(shí)也可以在初中或小學(xué)提前物色具備機(jī)器人特長(zhǎng)或有興趣的學(xué)生，特招至本校。

5.課程體系規(guī)劃

硬件環(huán)節(jié)準(zhǔn)備妥當(dāng)之后，就要開始規(guī)劃課程體系。課程體系是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，將直接影響到教學(xué)的效果。

整個(gè)過(guò)程分為兩大類：（1）硬件制作，涵蓋機(jī)器人的齒輪結(jié)構(gòu)、動(dòng)力傳輸、傳感器等方面。學(xué)生由簡(jiǎn)單的靜態(tài)模型開始，逐步學(xué)習(xí)搭建難度大的模型，再學(xué)會(huì)自己創(chuàng)建模型。其中的重點(diǎn)是傳感器的應(yīng)用和動(dòng)力部分。

（2）軟件編譯，主要指程序設(shè)計(jì)、規(guī)劃、編譯、運(yùn)行、糾錯(cuò)、優(yōu)化等。

6.日常管理

要做到用學(xué)生管理學(xué)生，教師只是起引導(dǎo)作用。這樣可以發(fā)揮學(xué)生的自我教育功能，同時(shí)又能培養(yǎng)他們的主人翁意識(shí)和集體榮譽(yù)感。對(duì)于學(xué)生一些不自覺(jué)的行為，例如在機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室玩游戲、上網(wǎng)，則需要制訂相應(yīng)的規(guī)章制度進(jìn)行約束。

五、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用

學(xué)生學(xué)會(huì)搭建機(jī)器人、學(xué)會(huì)程序的編譯就夠了嗎？不，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠！教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，將機(jī)器人知識(shí)應(yīng)用到生活、學(xué)習(xí)中去。要從解決問(wèn)題的角度出發(fā)，多動(dòng)手、動(dòng)腦，不應(yīng)停留在理論階段。

學(xué)生自己制作機(jī)器人作品不但豐富了課外活動(dòng)，還能帶動(dòng)其他學(xué)生形成愛(ài)科學(xué)、用科學(xué)的良好風(fēng)氣。