學校開展VEX機器人項日的實踐與思考(二)

　　VEX機器人工程挑戰賽有別于其他科技比賽的一個重要特點在于，VEX機器人競賽不僅是人與物之間的較量，更是人與人之間的比拼，是一個團隊與另一個團隊之間的斗智斗勇。在VEX競賽中，機器人要接觸，要彼此碰撞，就必然要修理，必然要改進；機器人程序方案的編寫合理還是不合理，需要不斷思索與實踐驗證；團隊的搭配是否合理可靠，也需要不斷揣摩體會磨合。這個不斷改進機器人、完善機器人的過程的實質就是創新的過程。在整個VEX機器人活動中，學生必然經過希望、失望、挫折、掙扎、進步、成功等一系列的體驗，在不斷的改進、完善機器人中創新，在機器人活動中全面提高自己的綜合能力，從而真正地成長起來。本文通過介紹我校面向初一年級學生開展機器人VEX項目的教育實踐，探討如何在開展這一項目的進程中提高學生的綜合能力。
　　我校開展VEX機器人活動2年多以來，我們獲得了2011年和2012年2年的全國初中組冠軍，感慨頗多。下面，我想就我校的實踐和大家探討一下一些典型問題。
　　第1個問題：組織與分了
　　經常在賽場上見到這樣的情況：1個VEX隊，2個學生隊員1個教練。教練在忙著修理機器人或者編寫程序，學生隊員在旁邊閑著，無事可干。這樣的隊伍的競賽成績不得而知，但是明顯可見的是未能有效地培養學生的綜合能力。而我校的做法是：在充分信任學生的基礎上，放手讓學生民主選擇自愿地構成1個機器入團隊。通常1個機器入團隊由4名學生組成。崗位分工一般為：操作手1名、編程手1名、搭建手1名、后勤副手1名。隊長通過民主競選產生。操作手的主要職責是操作好機器人，編程手的主要職責是為操作手提供程序服務，搭建手的主要職責是為操作手提供搭建維修等服務，后勤副手的主要職責是為全隊提供后勤保障包括攝影、攝像等情報工作。隊長負責全隊的整體情況。若有多人競爭同一崗位，由學生溝通協商解決。每一個崗位都有相應的崗位要求，也分別提供相應的崗位培訓，每個崗位上也有相應的星級積分。我校通常有6～8個機器入團隊，每年挑選出最優秀的2～4個團隊參加省賽。
　　2年的經驗告訴我們，這樣的組織形式簡單有效，有助干學生比學趕幫，有的放矢。
　　第2個問題：應試教學與機器人訓練
　　在目前國內應試教育的背景下，學生參加機器人活動必將面臨如何協調學生自己的學習成績與機器人訓練之間的矛盾。這個矛盾解決的好與不好，關系極大。我校的經驗有三條：一是提，二是逼，三是幫。
　　提：指的是需要有效提高機器人教練的教育教學水平。我們認為，機器人教練的教育教學能力能否有效提高是機器人活動能否順利進行的基礎。機器人教練就是機器人課程的教師，他的教育教學能力決定了機器人項目的發展快慢。機器人教練必須熟悉學生的學業情況，擴大視野，一專多能，精心安排學生的訓練，使得學習、訓練兩不誤；必須要備好課，牢牢抓住學生本來就不太多的時間，必須要結合學校教學，聯合班主任、家長等，適當給學生補課。在我校，講什么，怎樣講，什么時間講，是我校機器人教練平時考慮最多的問題。一定要在學生的最近發展區、能力生長點、分化關鍵區上多花精力，才會有的放矢、事半功倍。只有解決好這個矛盾，才會在各方面得到支持，才會形成良性循環。
　　我校對機器人教練的要求是：掌握機器人專項相關知識與技能(搭建機器人、維修機器人、設計機器人、給機器人編程、調試機器人等)；掌握科技教育的一般技能(教育教學技能、較強的訓練學生水平、信息收集與分析技能等)；掌握英文(需要較強的英文閱讀能力，能看懂英文專業資料等)；知識面較廣，吃苦耐勞有奉獻精神。
　　逼：指的是需要給學生提出學業成績目標，不達目標，勒令退隊。為了幫助學生盡快成才，我們還特別實行了淘汰制度：學習成績必須在年級前100名以內，或者年級名次必須前進50位，絕對保證機器人訓練不會對常規學習造成負面影響。否則直接淘汰出最終隊員候選名單。這樣的特別要求給予學生足夠的壓力和動力。這樣做的目的很簡單，迫使想進入機器入團隊的學生必須在課堂上抓緊時間，上課時專注聽課，下課后認真完成作業，而且必須對自己的學習生活有一個全面的計劃安排，把那些真正空閑下來的時間用在學習上而不是閑聊與游戲上，這樣就迫使學生的學習效率提高。我曾經做過19位機器人隊員1年的學業調查，除1人外其余學生的學業成績都有明顯提升。
　　幫：指的是學生團隊成員之間相互幫助，共同提高。由于同處一個團隊，學生之間有了共同的目標。然而開始時學生的團隊意識比較差，教師需要在各種場合強調團隊成功的重要性，要把學生個人的成功與團隊成功掛上鉤，迫使學生形成團隊合作。但由于學生間的差異，身心發展速度不一致，導致有的學生學習方法不好、成績較差，有的學生粗枝大葉、丟三落四，有的學生虎頭蛇尾、推諉責任，有的學生畏首畏尾、猶豫不決等。因此有必要在團隊中樹立典型，相互提醒，取長補短，倡導分享。教師需要根據事先準備好的規程，讓學生養成良好的工作習慣，懷著感恩的心，養成開朗、高雅、大氣的作風，積極進取，敢于挑戰，勇于承擔，樂于超越。另外，由于機器人課程涉及到很多知識，學生必須在老師的幫助下提前學習各種知識，才有可能進行下一階段的工作，這必將擴大學生的知識面，有助干學生的創新能力得到開發。從我校近2年參加VEX機器人競賽以來，許多學生積極向上，一方面在學業上努力進取名列前茅，另一方面動腦動手形成習慣，積極參與科技方面的創新活動。據不完全統計，參加機器人競賽的學生隊員40人中，共獲得全國一等獎18人次、二等獎8人次、三等獎8人次。由于學生的全面發展，綜合素質得到了極大的提高，我校的機器人活動受到了學生、家長、班主任以及學校、社會的一致好評與廣泛認可。
　　第3個問題：競賽成績與VEX機型的關系
　　競審前往往可以見到不少教練在忙著改進機器人機型。和機器人教練的閑談中也發現有這么一種傾向：把機器人的機型做得最好，就可以贏得比賽。這里我們不禁要問，真的是武器做得最好了，就一定能成功嗎?
　　我們認為，決定成敗的是人，是人在操控機器人!誠然，優秀的機器人機型會起到很大的作用，然而決定勝負的是學生團隊。優秀的學生團隊，能夠恰當預判，做好相關的每一個細節，減少偶然性的影響，從而在競爭中獲勝。
　　VEX機器人一定要實用可靠，便于維護。一臺功能強大不太穩定的機器人不一定勝過一臺功能相對簡單的穩定機器人。
　　就我校的機型而言，一般采用4代機型定型。
　　第l代機型：原始機型。通常由教師設計并搭建出來。可作為教具。
　　第2代機型：改進型。在學生使用的基礎上師生共同調試改進，功能加強。
　　第3代機型：改進型。在學生使用的基礎上師生共同調試改進，穩定性加強。
　　第4代機型：比賽用最終機型。功能實用，可靠性高。
　　第4個問題：基礎研究和機器人機型設計與搭建
　　經常在賽場中發現，不少機器人是某款優秀機型的仿制款。問及學生，學生也不知道為什么要這樣設計、這樣搭建。這種急功近利的仿制品極大地限制了創新的空間。事實上，VEX機器人工程挑戰審各個環節中機型設計與搭建最具挑戰性。因為每年VEX比賽的主題不同，因此設計的機型是不一樣的。只有對當年的VEX比賽規則充分熟悉，深入挖掘，才會有大概的設計思路，這一點和發明過程有很大的相似陸。
　　在設計機器人機型時，我們發現基礎研究尤為重要。在我校，有1個8～10人組成的學生機器人基礎科研組，主要對機器人的搭建、設計中涉及到的一些實際問題進行相關研究。例如，有這樣1個課題“如何分配底盤上的電機、車輪使得小車運動速度更快。”學生需要搭建不同質量的多種底盤(配以不同電機、不同車輪、不同提速方法等)，記錄相關數據，畫出相關曲線，寫出相關實驗對比報告。這些數據資料對將來搭建比賽機器人很重要。更重要的是，學生在參與研究過程中，學到了知識，打開了思路，明確了目標，全方位地提高了綜合能