小學(xué)生機(jī)器人培訓(xùn)五部曲

趙永宏

如今機(jī)器人教育已經(jīng)在不少學(xué)校開(kāi)花結(jié)果，自己本身是一個(gè)信息技術(shù)老師，后來(lái)學(xué)校上了一系列機(jī)器人后，在廠(chǎng)家輔導(dǎo)、自己自學(xué)的基礎(chǔ)上，不斷探索、領(lǐng)悟，逐漸在機(jī)器人輔導(dǎo)方面有了自己的感受，現(xiàn)一起分享。

一、定位好小學(xué)生要學(xué)什么樣的機(jī)器人

首先我們要定位好學(xué)生學(xué)習(xí)什么樣的機(jī)器人最有助于其個(gè)性發(fā)展，創(chuàng)新進(jìn)步。

我校原本購(gòu)入了足球機(jī)器人和滅火機(jī)器人，像我們初次接觸的教師也是充滿(mǎn)好奇加未知，更何況是三四年級(jí)的學(xué)生。我們便從三、四年級(jí)精心挑選了一部分學(xué)生來(lái)學(xué)習(xí)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)勁頭十足，培訓(xùn)老師加班加點(diǎn)，經(jīng)過(guò)這幾年不斷的學(xué)習(xí)、比賽，功夫不負(fù)有心人，學(xué)生在山東省機(jī)器人比賽中一、二、三等獎(jiǎng)都拿過(guò)。在培訓(xùn)中我們也發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律，一是機(jī)器人比賽規(guī)律，二是學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)器人時(shí)的心理變化及成長(zhǎng)規(guī)律。

機(jī)器人的比賽規(guī)律，如足球機(jī)器人，過(guò)兩年就要更新硬件，并且價(jià)格不菲，要不然馬達(dá)就不行，無(wú)法在動(dòng)力上與其它學(xué)校相抗衡。另外足球機(jī)器人重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手組裝能力，但缺少培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。每次都組裝成一樣的，學(xué)生就缺少新意，缺少了玩的動(dòng)力。而滅火機(jī)器人是重在編程，數(shù)線(xiàn)走，而缺少了動(dòng)手能力，另外對(duì)于學(xué)生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也有限。

因此我在思考，機(jī)器人教育能不能既培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力（拼裝），又培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，拼裝成不同的類(lèi)型，能隨自己想法創(chuàng)造出產(chǎn)品，并且結(jié)合學(xué)生易上手學(xué)習(xí)的程序（Scratch），讓拼裝的作品動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)起來(lái)，根據(jù)意愿或任務(wù)的要求，完善程序，改進(jìn)組裝，優(yōu)化編程，并不斷獲得成功的體驗(yàn)，這樣的學(xué)習(xí)才真正的樂(lè)在其中。

因此，我現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生主要以樂(lè)高、中鳴機(jī)器人為主。因?yàn)樗丝梢越M裝成各種的機(jī)器人參加比賽之外，還可以組裝成其它一些簡(jiǎn)易的好玩兒的積木或者是創(chuàng)新性的作品。這樣學(xué)生在玩時(shí)樂(lè)趣十足，興趣盎然。另外，軟件編程利用了現(xiàn)在比較通用的Scratch，學(xué)生上手很快，能夠把自己的想法用編程思維說(shuō)出來(lái)做出來(lái)?，F(xiàn)在就說(shuō)說(shuō)我的培養(yǎng)過(guò)程。

二、機(jī)器人培訓(xùn)五部曲

第一步，初級(jí)動(dòng)手階段。

三年級(jí)時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，讓學(xué)生從拼裝開(kāi)始，從簡(jiǎn)單的折疊椅開(kāi)始，折疊椅用幾個(gè)直梁和軸簡(jiǎn)單的組裝就可以完成，通過(guò)動(dòng)手組裝讓學(xué)生理解，原來(lái)這些拼裝這么有趣，拼成的折疊椅可以變形，既方便搬動(dòng)，又節(jié)省了空間。然后拼裝弓箭，學(xué)生拼裝成功后，配上橡皮筋，可以試著進(jìn)行打靶射箭，簡(jiǎn)單的造型讓學(xué)生體驗(yàn)自己動(dòng)手的樂(lè)趣，使學(xué)生體驗(yàn)到成功，增強(qiáng)自信心。三年級(jí)初步學(xué)習(xí)Scratch里最簡(jiǎn)單的小貓行走、更換背景，小貓運(yùn)動(dòng)停止等等。可以穿插一個(gè)小貓捉老鼠的小游戲在里面，讓學(xué)生興趣更加深厚，喜歡上小貓編程語(yǔ)言。

第二步，動(dòng)手加編程階段。

這一階段我讓學(xué)生組裝稍微復(fù)雜的，比如風(fēng)扇。通過(guò)直梁、軸、馬達(dá)進(jìn)行組裝。組裝之后，開(kāi)始讓學(xué)生嘗試編程。我讓學(xué)生從最簡(jiǎn)單的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始。一開(kāi)始的命令是馬達(dá)能轉(zhuǎn)動(dòng)就可以，從了解馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、編碼值等很多較淺顯的語(yǔ)言，過(guò)渡到使用觸碰開(kāi)關(guān)控制馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而用會(huì)了“如果怎么樣就怎么樣”語(yǔ)句，還學(xué)會(huì)了重復(fù)命令及重復(fù)命令的跳轉(zhuǎn)。讓學(xué)生逐步理解編程軟件要與機(jī)器人積木相互配合，機(jī)器人只有軀殼是不行的，需要有靈魂和思想，所以程序是必要的，并讓學(xué)生學(xué)會(huì)程序下載到機(jī)器人的大腦中。學(xué)習(xí)一段時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)梳理，可以幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，也讓學(xué)生有了初步創(chuàng)新思想，思考或許自己就可以創(chuàng)造出生活便捷的東西。

第三步，創(chuàng)新階段。

這個(gè)階段，是利用學(xué)生的知識(shí)，然后利用各種傳感器，進(jìn)行創(chuàng)意思維的培養(yǎng)。

如風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，如何讓它更智能。老師提示，我們可以加上超聲波傳感器，當(dāng)有人靠近風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，人離開(kāi)，風(fēng)扇自動(dòng)停止?；蛘呒右粋€(gè)溫度傳感器，讓室內(nèi)溫度達(dá)到多少時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，老師提出一個(gè)設(shè)想，學(xué)生去完成，或者學(xué)生提出一個(gè)想法，師生共同去實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果，編程的目的是解決實(shí)際問(wèn)題。

以上任務(wù)完成之后，我會(huì)讓學(xué)生組裝更復(fù)雜一些的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人，如機(jī)器人小車(chē)，利用馬達(dá)控制器人前進(jìn)、后退。讓學(xué)生編程控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。如果再?gòu)?fù)雜一些，可以加上光電傳感器，做成在桌子上跑動(dòng)的“懸崖勒馬”的小車(chē)，當(dāng)這個(gè)小車(chē)機(jī)器人移動(dòng)到桌子邊緣，光電傳感器會(huì)發(fā)現(xiàn)光線(xiàn)值有明顯變化，然后小車(chē)立即停止，自動(dòng)后退，尋找更安全的道路再一次出發(fā)，這樣，可愛(ài)的小車(chē)就增加了智能因素。

第四步，比賽階段。

學(xué)生在經(jīng)過(guò)一至兩年的學(xué)習(xí)，可以參加一些比賽了。比賽前，一些廠(chǎng)家會(huì)提供參考圖樣的機(jī)器人，學(xué)生可以看圖組裝完成。然后購(gòu)買(mǎi)場(chǎng)地、道具，實(shí)地訓(xùn)練。這樣實(shí)地訓(xùn)練，練習(xí)會(huì)更有針對(duì)性，可以讓學(xué)生在不斷的練習(xí)中，把自己的機(jī)器人組裝得更加合理，提高完成任務(wù)的成功率，從一開(kāi)始完成任務(wù)的成功率不足20%，逐步提高到80%以上。不僅讓學(xué)生在練習(xí)中提高了編程能力、動(dòng)手能力，更讓學(xué)生在實(shí)踐練習(xí)中，有創(chuàng)新的思維，獲得更熟練的動(dòng)手能力的技巧。師生在比賽后，做好總結(jié)及反饋工作。通過(guò)比賽，了解其它兄弟學(xué)校的水平，從而有目的地調(diào)整，提高師生的眼界和水平。

第五步，建立起相對(duì)完整的機(jī)器人教育校本課程。

要想保質(zhì)保量地完成機(jī)器人教育活動(dòng)，必須建立相對(duì)完整、科學(xué)的機(jī)器人教育校本課程。根據(jù)學(xué)校實(shí)際和指導(dǎo)老師的水平，培訓(xùn)老師要圍繞著機(jī)器人教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程資源、練習(xí)設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行深入研究，把以上幾個(gè)步驟加以完善，落實(shí)到紙面上，形成體系，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)、改進(jìn)。這是做好機(jī)器人教育工作必要的條件，也是指導(dǎo)教師成長(zhǎng)的必由之路。這不僅需要指導(dǎo)老師善于學(xué)習(xí)、思考、研究，積極主動(dòng)地與他人交流，向他人請(qǐng)教，還需要個(gè)人更多無(wú)私的付出和奉獻(xiàn)。