普通高中開展智能機(jī)器人活動的實(shí)施條件

程子龍+張悅

摘 要：中學(xué)智能機(jī)器人活動的開展如火如荼，但在活動開展中存在許多實(shí)際問題，解決好這些問題能夠更好地開展活動，讓學(xué)生學(xué)到相應(yīng)的知識，提高綜合能力。本文從四個方面論證了開展高中智能機(jī)器人活動課的必要條件，以提高機(jī)器人教育質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：教育理念；師資準(zhǔn)備；學(xué)生興趣；資金保障

機(jī)器人教育的開展與普及，目前已經(jīng)是世界范圍內(nèi)的科技教育趨勢。我校從2016年開始進(jìn)行普通高中學(xué)生的機(jī)器人相關(guān)課程建設(shè)與實(shí)施。到目前為止，已經(jīng)初步形成較為可行的普及型機(jī)器人教育課程。在此過程中，我們通過各校調(diào)研學(xué)習(xí)、不斷修正實(shí)踐的過程，認(rèn)識到機(jī)器人教育的開展不能一哄而上，而是需要很多前期條件，否則將會困難重重，很難達(dá)到理想的效果。

一、學(xué)校重視學(xué)生素質(zhì)教育

南京市第三高中是江蘇省四星級高中，在學(xué)校教育理念中，雖然重視高考升學(xué)率，但也始終將素質(zhì)教育放在重要位置。我校的無線電、航海模型、排球等特色課程都是全國聞名的。因此，在我們提出機(jī)器人課程的設(shè)想之后，得到了學(xué)校的支持。

從后期的課程實(shí)施來看，硬件設(shè)備的準(zhǔn)備、課程師資的準(zhǔn)備、課程的開設(shè)等一系列工作都需要學(xué)校從場地、資金、教務(wù)管理各方面予以大力支持，否則很難形成比較規(guī)整的課程和教學(xué)過程。

在我校課程開設(shè)過程中，我們也在江蘇省內(nèi)同行間進(jìn)行過交流討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果學(xué)校本身的教學(xué)理念只關(guān)注高考成績，越是在高考中名聲很大的高中，越難開展機(jī)器人教育工作。哪怕前期學(xué)校同意開展，在后期需要各種支持的時候，也難以達(dá)到理想效果。

因此，學(xué)校是否在教育理念中就重視高中階段的學(xué)生素質(zhì)教育，是能否開展機(jī)器人活動的要點(diǎn)之一。

二、師資準(zhǔn)備

從實(shí)踐來看，師資在機(jī)器人教學(xué)活動中，早期具有比較重要的引導(dǎo)作用。目前機(jī)器人教學(xué)教師大部分來源于信息技術(shù)、通用技術(shù)、物理這三個專業(yè)。教師必需具有一定的工程、編程、電路基礎(chǔ)，同時，教師本人要有一定興趣，有愿意進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)知識的意愿和較強(qiáng)的自學(xué)能力。

三、前期場地、設(shè)備準(zhǔn)備

正式開展活動之后，固定的教學(xué)場地是必須的。目前，經(jīng)過實(shí)踐和調(diào)查得知，如果以機(jī)器人校本課程或者機(jī)器人學(xué)生社團(tuán)形式展開活動，比較理想的場地應(yīng)該包括：一間不低于五十平方米的制作間和一間70～100平方米的機(jī)器人調(diào)試訓(xùn)練場地。

在制作間中，建議在教室中間部分設(shè)置至少四張工作臺（默認(rèn)為四個學(xué)習(xí)小組），配置大桌面，多個小擱物架（盒）用于放置零件，學(xué)生可以站在桌子的四面進(jìn)行操作。沿墻面布置電腦桌，與工作臺數(shù)量匹配，用于后期編程與資料查閱。此外，建議沿墻面設(shè)置置物架、小零件收納墻等收納裝置，如按照一般性能與價(jià)格，網(wǎng)購價(jià)格所有設(shè)備約為25000元。

四、激發(fā)學(xué)生對機(jī)器人的興趣

在前期調(diào)查中，有50%以上的學(xué)生對機(jī)器人活動感興趣，有意參加相關(guān)活動。但在第一學(xué)期以校本課程開展活動的時候，第一批報(bào)名的學(xué)生不到30名，在一學(xué)期的活動中不斷表現(xiàn)出興趣的衰減，如厭煩編程的枯燥、線路調(diào)試的單調(diào)等。在第二學(xué)期的活動中，通過知識普及、開放報(bào)名，以“校本課程+社團(tuán)”的形式開展活動，較好地將一批對機(jī)器人有興趣的學(xué)生聚在了一起，開展了豐富多彩的活動。

因此，簡單地調(diào)查學(xué)生是否對機(jī)器人有興趣，并不能決定是否可以順利帶領(lǐng)學(xué)生開展活動，而是需要讓學(xué)生先對機(jī)器人活動有一個初步的了解，然后再進(jìn)行調(diào)查，這才是更好的教學(xué)方式。

五、機(jī)器人設(shè)備的資金準(zhǔn)備

目前，高中生對機(jī)器人裝置的難度有一定的要求，太簡單的教程學(xué)生沒有興趣；內(nèi)容太難，學(xué)生會受到挫折。

如果僅僅是教育層面，不參加機(jī)器人比賽，建議使用Arduino相關(guān)機(jī)器人套件，網(wǎng)購價(jià)格約為400～1000元一套，可供2～4名學(xué)生合作使用，內(nèi)容包括各種機(jī)器小車類、各種傳感器、面包板電路設(shè)計(jì)等。按照四個小組，預(yù)留部分配件每學(xué)期約5000元的損耗費(fèi)用即可展開活動。由于都是小型設(shè)備，每套設(shè)備的有效活動時間最多為一學(xué)期。比較理想的是每學(xué)期使用兩套，費(fèi)用約為10000元。

如果希望進(jìn)入競賽層面，也會對學(xué)生申請高校有一定幫助，建議使用FTC賽事（機(jī)器人工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)賽）的相關(guān)機(jī)器人設(shè)備。每套一萬左右的費(fèi)用可供6名學(xué)生合作使用（多于這個數(shù)字也可以，但是比賽名額只有六個），建議買兩套，形成兩個小組，以便于學(xué)生討論、互相幫助，也才能更方便地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。該設(shè)備比較復(fù)雜，每年一個大賽設(shè)計(jì)主題，平時學(xué)校的機(jī)器人活動可以圍繞比賽展開，一套設(shè)備至少可以使用兩年。但是，配件的損耗成本也較高，我校估計(jì)每學(xué)期的配件費(fèi)用至少2000元/套，因此，平均每學(xué)期開展活動的成本大約為15000元。

以上為我校開展機(jī)器人活動以來的一些經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。普通高中開展智能機(jī)器人教育，學(xué)校支持、師資保障、學(xué)生興趣、資金保障，缺一不可。endprint