在機器人教育實踐中提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)

于建強

2017年7月16日，青島大學(xué)體育館全國NOC比賽的閉幕式上，當聽到“物流機器人一等獎——楊闖、萬泰銘”時，青島第七中學(xué)的兩個學(xué)生激動地吶喊起來。聲聲吶喊飽含他們辛勤的汗水，他們在學(xué)校里反反復(fù)復(fù)實驗、拆了又拆、改了又改，甚至趴在地上仔細觀察的場景歷歷在目。同樣，8月7日，在亞太機器人比賽現(xiàn)場，我校的幾名學(xué)生聚精會神、配合默契，在中學(xué)組投擲賽上力克群雄，獲得了冠軍和季軍的好成績。

比賽成績是鼓舞人心的，但更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。學(xué)校自2008年開始開展機器人教育活動，多年來在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，在教師團隊的刻苦鉆研和勤奮努力下，機器人教育不斷推進，從參與活動的學(xué)生數(shù)量、活動陣地，到機器人設(shè)備更新、比賽成績等方面都有了長足的進步。

從最初學(xué)習(xí)的樂高一代機器人AST，到目前的樂高三代EV3，學(xué)生還接觸了綜合技能機器人、WER世界教育機器人、NOC大賽機器人等。近年來學(xué)校機器人教育分兩個方向發(fā)展，一是普及型的選修活動課。每學(xué)期在規(guī)定的時間開設(shè)活動課，進行機器人普及教育，讓學(xué)生進行樂高積木式機器人搭建活動，學(xué)習(xí)機器人的編程。二是針對機器人比賽進行的精英教育。針對比賽項目選拔優(yōu)秀隊員，對競賽項目進行研究、實驗，然后參加比賽。

電腦機器人制作在很大程度上需要學(xué)生自己動手搭建出機器人模型，教師主要充當引導(dǎo)者角色，實際操作由學(xué)生完成。在反復(fù)調(diào)試、驗證的過程中，學(xué)生往往要拆裝機器人很多次，很大程度上體驗了科學(xué)工作者的艱辛，并理解了機器結(jié)構(gòu)的奧妙，手也會變得靈巧起來。

一、機器人活動可以培養(yǎng)學(xué)生良好的觀察習(xí)慣，提高觀察和分析能力

在項目研制的過程中，學(xué)生要留心觀察機器人的運動情況，觀察周圍的光線環(huán)境，觀察黑線的位置等，這鍛煉了學(xué)生的觀察能力。在2017年暑假備戰(zhàn)全國NOC機器人大賽的訓(xùn)練過程中，機器人在簡單的巡線過程中偶爾出現(xiàn)不同位置找不到路口黑線的情況，由于情況不固定，難住了楊闖、萬泰銘、于景瑞、陳海州等同學(xué)，他們很沮喪地求助教師。教師告訴他們：“每次測試有哪些方面有變化？你認為是什么影響了機器人的運行？仔細觀察、多多實驗，同時做好記錄，自己尋找答案吧?！?/p>

于是他們開始提出不同的思路：是不是中午的時候太陽光很強，下午沒有太陽了？是不是電池電量不足，電壓就低了？是不是場地的原因？機器人的結(jié)構(gòu)是不是需要固定？是不是傳感器松動了？看著學(xué)生積極討論，不斷測試，教師感到很欣慰。學(xué)生努力地測試著，甚至趴到地上看機器人運動……打開燈、拉上窗簾、把場地擦干凈、把傳感器固定牢固，最后在教師的幫助下，他們直接使用有線的直流電源。每次實驗，學(xué)生都要記錄改變了什么條件，實驗后有什么變化，從而總結(jié)出方法和規(guī)律。

經(jīng)過多次的刻苦訓(xùn)練，他們發(fā)現(xiàn)這款機器人在同一程序下運行與電池電量、灰度傳感器安裝的高低、場地地面有突起等多種情況有密切關(guān)系。通過賽前訓(xùn)練，參加NOC比賽的學(xué)生的觀察和分析問題的能力有了明顯的提高。

二、機器人教育有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維

2015年山東省青少年機器人大賽中，李浩明和婁欣昊同學(xué)參加了綜合技能項目的比賽。這個比賽要求學(xué)生現(xiàn)場搭建機器人、現(xiàn)場編程，是真正考驗和鍛煉學(xué)生能力的一項比賽。在第一輪比賽中，由于整個程序運行到中間的時候出現(xiàn)誤差，不能完成后續(xù)任務(wù)，因此成績一般。但是兩人并沒有氣餒，他們積極研究，現(xiàn)場修改，根據(jù)出現(xiàn)的問題調(diào)整思路，在符合比賽規(guī)則的情況下，把程序分段，多次運行，繞過了中間難以運行的一段路線，從而在第二輪比賽中取得高分，最終取得了一等獎的好成績。賽后李浩明同學(xué)說：“這樣的比賽真是過癮、驚險、刺激，而且激勵自己開動腦筋，努力思考。”這就是機器人比賽的魅力所在：讓學(xué)生有興趣、肯鉆研，能鍛煉創(chuàng)造性思維。

三、機器人教育有利于培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識和合作精神

在傳統(tǒng)課堂中，學(xué)生之間鮮有合作互動行為，他們大部分時間是被動地聽教師講課。機器人制作活動涉及的知識廣泛，許多活動是學(xué)生一個人不可能完成的，必須要有多名學(xué)生協(xié)作完成，并在協(xié)作過程中探索、發(fā)現(xiàn)有用的信息，然后和其他成員共享。這種合作更體現(xiàn)在創(chuàng)意比賽的準備上。

多年來，我校教師帶領(lǐng)學(xué)生參加了十幾次省市的創(chuàng)意比賽，多次獲得一等獎。四個學(xué)生一組，首先進行頭腦風(fēng)暴，尋找創(chuàng)意點子，一次次提出，一次次推翻，直到大家都滿意為止。然后是分工合作，有準備文字資料的，有搭建結(jié)構(gòu)的，有編寫程序的，研究起來井井有條，忙而不亂。

此外，我校舉辦的機器人教育活動課共吸引了三百多名學(xué)生，他們積極參加，提高了學(xué)習(xí)興趣與思維能力，有利于其 全面發(fā)展。

參考文獻：

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