小學科技創(chuàng)新文化建設(shè)研究

陳仲升 鄧家揚 李孟如

機器人實踐活動是培養(yǎng)小學科技創(chuàng)新文化建設(shè)的重要抓手，我校課題組以機器人實踐活動作為切入點來探究小學科技創(chuàng)新文化建設(shè)的若干規(guī)律。

一、精心準備篇，做足科技創(chuàng)新的各項準備

我們課題組選擇的是四足聯(lián)動創(chuàng)意機器人。機器人實踐活動核心主要由三部分構(gòu)成，分別是基礎(chǔ)篇、原理篇和創(chuàng)意篇?；A(chǔ)篇主要是機器人的零部件拼裝，培養(yǎng)的是學生的動手能力;原理篇主要是機器人的電路原理學習，培養(yǎng)的是學生學習和運用科學原理的能力;創(chuàng)意篇主要是機器人的外在聯(lián)動表演，培養(yǎng)的是學生文化藝術(shù)與科技結(jié)合的創(chuàng)意。由于課題組教師都有繁重的教學任務(wù)，脫產(chǎn)培訓(xùn)的時間不可能太多，學習的知識也未能夠百分之百掌握，因此課題組教師在脫產(chǎn)培訓(xùn)之余還利用周末前往陽江市科技館，向其開放式公益培訓(xùn)的機器人活動取經(jīng)。課題組教師一邊充當陽江市科技館的活動志愿者指導(dǎo)學生，一邊虛心向科技館的老師請教開展活動的方法?？萍拣^的老師對如何解決機器人實踐活動中的困難，給出了非常大的支持和幫助。再次，開展科技創(chuàng)新實踐活動的學生要精心準備。參加機器人實踐活動的學生選拔是非常講究的。如我們組建第一屆機器人興趣小組時，主要是挑選三至五年級的學生，該學年年齡段的學生具有相對獨立的操作能力和生活自理能力，學生在知識、紀律、思維等方面都較為成熟。相對于機器人實踐活動的開展而言，一二年級的學生年齡還太小，對于系統(tǒng)性的實踐活動還不能適應(yīng);而六年級的學生考慮要小升初，難以真正投入到活動中來。選拔有強烈興趣愛好且品學兼優(yōu)的三至五年級學生，能夠保證開展活動的成效，由于其有較強的獨立能力和自理能力，帶到省市，乃至全國參加各種機器人活動比賽也是能夠勝任。

二、筑好基礎(chǔ)篇，夯實科技創(chuàng)新的動手能力

1.機器人拼裝原理講解與現(xiàn)場拼裝示范。我們通過現(xiàn)場付款或者網(wǎng)上采購買回我們活動開展的機器人套件，根據(jù)參加活動的學生實際人數(shù)，每一個學生配一個套件。課堂上，教師講解機器人拼裝的原理，邊講解邊現(xiàn)場示范拼裝給學生們看。接著學生跟著教師，對照著圖紙進行套件零部件拼裝。課堂的拼裝練習，從教師帶逐步過渡到學生對照著圖紙圖片組裝，最后過渡到脫離圖紙的快速盲裝。用大約一周的時間訓(xùn)練學生拼裝機器人的實操能力。當然機器人的簡單拼裝還屬于基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，當學生在這一環(huán)節(jié)熟練之后，還需要在實踐中進一步深化學習，熟能生巧，如遇到拼裝的問題故障如何排除和解決故障問題，如何多樣性替換組裝等等。

2.QQ、微信興趣小組群組的建立與網(wǎng)上交流學習。樹立“生本教學”理念，我們將參加活動的學生拉入實踐活動的QQ、微信興趣小組群組，然后將活動內(nèi)容的相關(guān)學習資料上傳到群組，供學生在線上下載學習。同時，要求學生們將學習心得體會在上面交流，將自己的組裝成果在上面展示。老師在群組上對學生的心得體會進行評價，對學生的組裝成果進行點評。教師也將自己的示范組裝視頻及圖片分解、示范作品，發(fā)布到網(wǎng)上，供學生參照學習。做得好的學生，可以參照學習更加精益求精，在課堂上跟不上進度的同學也可以在網(wǎng)上課后補課上來。此外，教師也可以直接在群組上通過視頻通話等方式直接對學生進行現(xiàn)場指導(dǎo)。通過“互聯(lián)網(wǎng)+機器人實踐活動”的方式，突破了活動開展的時空限制，充分利用了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢破除了單一課堂教學的呆板，使得學生的活動學習隨時隨地進行，反復(fù)學習鞏固相關(guān)的基礎(chǔ)知識和養(yǎng)成規(guī)范的組裝技能。除了線上互動學習機器人組裝，我們還鼓勵學生自主上網(wǎng)學習探索機器人AI的相關(guān)知識，引導(dǎo)學生學會發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、研究問題、解決問題，同時把研究心得體會在群組上交流，不懂的問題也可以和教師共同研究。由此在“互聯(lián)網(wǎng)+”中打開學生通向真正信息時代的機器人研究前沿窗口。

三、悟透原理篇，深學科技創(chuàng)新的科學知識

小學生對電路懂得的知識常常是陌生的。學生對電子元件、電路的基本知識并不清楚，甚至連手頭上拿著的電阻、電容、三極管等都不知道是什么。因此需要教師對相關(guān)的電路知識進行深入淺出的講解，特別是一個面包板的講解非常必要。電路中，哪些東西是相通的，哪些是不相通的，要作出詳細的指導(dǎo)。這不同于基礎(chǔ)篇的簡單零部件拼裝，學生一看就往往可以制作，這里必須好好學習悟透了原理才不會導(dǎo)致電路制作錯誤，才能使機器人得以正常運作。

吃透電路原理、熟悉電子元件，對三至五年級的學生而言，是一件富有挑戰(zhàn)性的活動內(nèi)容。電路看不見、摸不著，需要科學的想象、符合理論的理解。從積木般的拼裝到電路原理的深入學習，許多學生明顯感覺到興趣之路遇到了門檻。這也體現(xiàn)了科技創(chuàng)新的不容易。要“探索課堂教學的自主學習模式”，首先要吃透科學的原理，才能在此基礎(chǔ)上真正有所創(chuàng)新。如有的同學由于電路設(shè)計錯誤，就毀掉了手頭上機器人模型?？粗娐范搪?，發(fā)出火花，冒出濃煙的瞬間，一股沮喪的心情明顯展現(xiàn)在孩子的臉上。這是教育引導(dǎo)的好時機?？萍紕?chuàng)新的道路上總是充滿了挫折坎坷，不經(jīng)歷風雨無以見彩虹。要搞科研就要坐得住冷板凳，深入學習鉆研科學原理，大膽實踐各種未知的科學工具，同時還要膽大心細，注意科研安全，規(guī)范進行各種科學實踐。遇到困難挫折，不灰心、不放棄，深入查找原因，吃透原理，堅持學習創(chuàng)新，不斷探索，不斷嘗試，直到成功。在實踐中教育引導(dǎo)孩子成效是最為明顯的。

四、發(fā)揮創(chuàng)意篇，點燃科學創(chuàng)新的創(chuàng)造激情

1.熟能生巧出創(chuàng)意。創(chuàng)意表演的基礎(chǔ)是熟能生巧。首先要求機器人興趣小組的學生們要熟練操作自己制作的機器人。學生對機器人的舉手投足，要指揮控制得很好。然后，在此基礎(chǔ)上，默契地協(xié)同操作各自的機器人。從簡單的舉手投足的一致性，到動態(tài)的相互配合，都要能熟練進行。只有在此基礎(chǔ)上，機器人表演的創(chuàng)意方能順利實施。整齊劃一的一致性、和而不用的默契性，本身就是一種規(guī)整的創(chuàng)意表演。

2.激情創(chuàng)造創(chuàng)意飛。機器人實踐活動興趣小組團隊機器人操作熟練默契了，在此基礎(chǔ)上組織學生開展頭腦風暴、智慧碰撞活動，讓學生們各處奇思妙想、發(fā)揮創(chuàng)作激情，描述機器人精彩表演的方案?！白⒅剡^程成長，培養(yǎng)發(fā)散思維與創(chuàng)新能力”，在方案形成過程中，引導(dǎo)學生將音樂、舞蹈、文化內(nèi)涵、中國故事等因素融入到機器人表演創(chuàng)意當中。在機器人創(chuàng)意表演中培養(yǎng)學生的自信。形成統(tǒng)一的表演節(jié)目方案后，組織學生進行練習，直到完美表演。在機器人實踐活動興趣小組內(nèi)部節(jié)目訓(xùn)練成熟后，進一步組織機器人實踐活動興趣小組利用各種場合參與各種表演。同時根據(jù)各種場合的主體，進一步組織學生進行主題表演創(chuàng)作，使機器人實踐活動表演變成科技與文化藝術(shù)的完美結(jié)合。

3.參加競賽出成績。對于機器人實踐活動而言，除了自由自在的表演，還要積極主動拉隊伍出去參加各種機器人競技活動，在打拼中賽出成績。如課題組所組織的機器人實踐活動興趣小組參加過多次省市乃至全國的機器人競賽活動，并在比賽活動中取得了不錯的成績。通過參加這些競賽活動，大大增進了學生的科技創(chuàng)新能力、生活自理能力、獨立自強能力，大大增加學生的科技創(chuàng)新自信。如2017年5月輔導(dǎo)學生參加第二屆陽江市創(chuàng)意機器人大賽市一等獎2個，二等獎2個，三等獎2個。2017年10月輔導(dǎo)學生參加第六屆廣東省創(chuàng)意機器人大賽“倉儲機器人”獲省級三等獎4個。2017年輔導(dǎo)學生參加2017年廣東省青少年航空模型創(chuàng)意制作飛行競賽個人賽省級一等獎1個，二等獎1個，團體賽二等獎1個（5人）。第三屆陽江市機器人大賽暨廣東省、大賽陽江市預(yù)選賽在廣東兩陽中學舉行，課題組參賽代表隊在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下首次參加編程機器人大賽，智能交通編程賽學生2人獲二等獎;3人獲三等獎。在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下蝙蝠戰(zhàn)車創(chuàng)意機器人參賽學生中，學生2人榮獲一等獎;2人榮獲二等獎;榮獲三等獎學生有6人。2017年10月輔導(dǎo)學生參加第六屆廣東省創(chuàng)意機器人大賽“倉儲機器人”比賽中，榮獲“園丁獎”稱號。2017年全國青少年無人機大賽榮獲團體賽一等獎，授予優(yōu)秀輔導(dǎo)員獎。2017年11月輔導(dǎo)學生參加陽江市科技館科普征文《神奇的科技》榮獲市一等獎。2018年4月輔導(dǎo)學生參加第三屆陽江市競速機器人大賽市二等獎2個，三等獎2個。2018年6月輔導(dǎo)學生參加2018廣東省第九屆“小小科學家”少年兒童科學教育體驗活動天文類省級二等獎3個，三等獎3個。2018年11月輔導(dǎo)學生參加第七屆創(chuàng)意機器人大賽“演奏機器人”獲省級三等獎4個。2018年6月輔導(dǎo)學生參加2018廣東省第九屆“小小科學家”少年兒童科學教育體驗活動天文類省級二等獎3個，三等獎3個。2019年1月輔導(dǎo)學生參加2018年度“小小科學家”教育體驗活動物理類國家級二等獎2個。

責任編輯 邱 麗