樂高機(jī)器人培訓(xùn) 素質(zhì)教育顯優(yōu)勢

歐陽海平

2018年3月，受保山市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)委托，由騰沖市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、騰沖市教育局組織，經(jīng)過騰沖市第一中學(xué)近兩個(gè)月的課外集中培訓(xùn)，來自騰沖市城區(qū)多所中小學(xué)校的20名學(xué)生共10個(gè)小組組成的保山市代表隊(duì)首次參加云南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)組織的第33屆云南省青少年科技創(chuàng)新大賽之FLL工程挑戰(zhàn)賽，并取得較好的成績。

我作為本次大賽騰沖市代表隊(duì)的教練員之一，經(jīng)歷了一個(gè)多月斷斷續(xù)續(xù)的培訓(xùn)，積累了一些方法和經(jīng)驗(yàn)。

一、了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)、熟悉基本拼裝、掌握基礎(chǔ)程序

“欲善其事，先利其器?！眳⒓訖C(jī)器人比賽，首先要熟悉您的伙伴——機(jī)器人及其各元器件，并掌握他們的拼裝和使用方法。

在選拔參賽選手前，教練員為學(xué)員設(shè)定了一些簡單的任務(wù)，如機(jī)器人轉(zhuǎn)指定角、定點(diǎn)停車、巡折（曲）線、較正車身、運(yùn)送（移動(dòng)、移除）物品等任務(wù)，由學(xué)員參照教練員的機(jī)器人結(jié)構(gòu)、測量方法和實(shí)現(xiàn)程序、根據(jù)基礎(chǔ)小車進(jìn)行改造，以完成任務(wù)的先后順序、所用時(shí)間作為評分依據(jù)，并按得分情況給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰。

經(jīng)過短短十天的培訓(xùn)，大部分學(xué)員能按任務(wù)要求完成機(jī)器人的拼裝及程序的編寫，達(dá)到參賽選手選拔的標(biāo)準(zhǔn)。

二、熟讀說明文件，掌握比賽內(nèi)容、規(guī)則和任務(wù)

無論何種比賽，都會(huì)設(shè)定內(nèi)容、規(guī)則和任務(wù)，參賽選手必須根據(jù)比賽內(nèi)容、遵循比賽規(guī)則，完成指定的全部或部分任務(wù)才能得分，否則將會(huì)無法完成相關(guān)任務(wù)甚至因違反規(guī)則而扣分。因此，學(xué)習(xí)任務(wù)所有說明文件是非常必要的。

1.熟悉場地，合作完成任務(wù)模型的搭建：教練員在獲得正規(guī)比賽地圖及模型零件后，與學(xué)員一道，認(rèn)真閱讀場地布置手冊和模型搭建手冊，細(xì)致分工，分組完成不同任務(wù)模型的搭建工作。在此過程中，學(xué)員不僅能熟悉機(jī)器人場地及各任務(wù)的完成點(diǎn)（位置），更重要的是掌握了任務(wù)模型的拼裝，學(xué)員能在教練員不在場的情況下修復(fù)損壞的任務(wù)模型，并繼續(xù)進(jìn)行訓(xùn)練。同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)員的情感，體現(xiàn)了合作交流的本質(zhì)。

2.了解任務(wù)得分條件及完成方法：在擺放好任務(wù)模型的場地上，參照任務(wù)說明文件，逐項(xiàng)討論各任務(wù)的基本的行進(jìn)路線、完成方法、得分條件。

3.利用網(wǎng)絡(luò)資源，借鑒他人經(jīng)驗(yàn)：由于起步較晚，學(xué)員僅能利用課外時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且教練員和大多數(shù)學(xué)員都是首次接觸機(jī)器人，沒有任何經(jīng)驗(yàn)，借鑒他人方法和經(jīng)驗(yàn)是快速成長的途徑。通過學(xué)習(xí)任務(wù)分解視頻，學(xué)員們更清晰地掌握各任務(wù)的完成方法及其得分，為其后自行訓(xùn)練與計(jì)分打下基礎(chǔ)；通過學(xué)習(xí)他人完成任務(wù)的方式，設(shè)計(jì)自己機(jī)器人的機(jī)械臂、任務(wù)路線和任務(wù)完成方式。

4.組內(nèi)協(xié)同，組間交流，合作與競爭并存：每一組學(xué)員在基礎(chǔ)小車的基礎(chǔ)上進(jìn)行了必要的改進(jìn)，使車體更加牢固和穩(wěn)定，同時(shí)增加了可以驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂完成部分或全部任務(wù)的中型電機(jī)。因底座的不同，其后的拼裝、路線、方法及程序均大有區(qū)別，經(jīng)過相互討論、借鑒、指正、促進(jìn)、提高，每組都有自己特有的想法、獨(dú)特的設(shè)計(jì)，這充分體現(xiàn)了FLL的精神所在。

5.任務(wù)驅(qū)動(dòng)、評比爭先：每日指定不同的任務(wù)、制定不同的目標(biāo)，學(xué)員須完成任務(wù)、達(dá)成目標(biāo)；每次培訓(xùn)結(jié)束前，每組拿出最優(yōu)方案參與比賽，按照評分表記評分，依得分高低做出獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰，以示鼓勵(lì)和勉勵(lì)，提高學(xué)習(xí)和研究的積極性。

三、發(fā)揮學(xué)員的主觀能動(dòng)性

學(xué)員們年輕，敢想敢做，他們思維活躍、勇于嘗試。從任務(wù)分組到路線規(guī)劃，從機(jī)械設(shè)計(jì)到程序編寫，每個(gè)小組設(shè)計(jì)了多套方案。通過比較各方案的任務(wù)完成速度與可靠性，選出適合自己的最優(yōu)方案，并持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，得到自己最穩(wěn)定、最優(yōu)秀的比賽方案。通過以上實(shí)踐，學(xué)員對自己的機(jī)器人和程序非常熟悉，在比賽過程中可處理各類突發(fā)故障，并能在比賽間隙對機(jī)器人進(jìn)行校準(zhǔn)，對程序進(jìn)行針對比賽現(xiàn)場的優(yōu)化。

四、必要的補(bǔ)救方案

由于比賽有時(shí)間限制，因此，機(jī)器人每次從基地出發(fā)，都需要完成一系列任務(wù)，以便獲得更理想的總分。所以，每個(gè)參賽方案都進(jìn)行了任務(wù)組合?？墒?，任務(wù)完成過程中可能出現(xiàn)各種失誤，致使一組任務(wù)中的某個(gè)任務(wù)沒有完成但仍可挽回。這些失誤在訓(xùn)練時(shí)便會(huì)多次出現(xiàn)，學(xué)員可根據(jù)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)出切實(shí)可行的補(bǔ)救方案。

補(bǔ)救方案可分為兩種，一是在不更換機(jī)械臂的情況下設(shè)計(jì)獨(dú)立的程序，從基地出發(fā)重做失敗的任務(wù)，此方法會(huì)耗費(fèi)較多的時(shí)間，應(yīng)盡量少的使用；二是為其他組任務(wù)制作多個(gè)程序，分別為包含和不包含補(bǔ)救方案的程序，此方法需優(yōu)化任務(wù)組合及執(zhí)行順序，以便能在任務(wù)執(zhí)行過程中對失誤進(jìn)行修復(fù)，挽回?fù)p失。

在本次培訓(xùn)過程中，全程以學(xué)員為主體，淡化了教練員的“教”，突出了學(xué)員的“學(xué)”。教練員對學(xué)員進(jìn)行了入門引導(dǎo)、活動(dòng)組織、疑難解答、過程評價(jià)等，參與到學(xué)員的學(xué)中去；學(xué)員則根據(jù)既定的目標(biāo)，充分挖掘各自的潛力，進(jìn)行任務(wù)分解與組合、機(jī)器人設(shè)計(jì)與搭建、數(shù)據(jù)測量與測試、程序編寫與優(yōu)化等，不斷提高，持續(xù)進(jìn)步；教練員、學(xué)員之間溝通順暢、交流頻繁、討論激烈，互相促進(jìn)。以上特點(diǎn)充分體現(xiàn)了素質(zhì)教育的精神，是真正的素質(zhì)教育，在教與學(xué)之間的道路上，體味著成功的喜悅和成長的快樂。