機器人競賽對學(xué)生綜合素質(zhì)影響的研究

姜旭

【摘 要】本文中重點研究了機器人進校園在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中對實現(xiàn)全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)有何積極影響。筆者在建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)下進行機器人競賽教育，并通過活動前后的對比，研究了機器人教育如何提升學(xué)生綜合素質(zhì)，提高了哪方面的能力，給出推進機器人教育的對策和建議。

【關(guān)鍵詞】中小學(xué) 機器人競賽 綜合素質(zhì) FLL

中圖分類號：G4 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.23.024

“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”，在新課程改革的背景下，科學(xué)教育顯得尤其重要。機器人作為科學(xué)教育中一個新的分支，近年以多種形式走進校園，競賽的方式尤其普遍。計算機科學(xué)、人工智能迅猛發(fā)展，但不少沒接觸過機器人的學(xué)生認(rèn)為，機器人是很神秘的，是大學(xué)生和科學(xué)家才去研究的項目。為了向中小學(xué)生普及機器人知識，揭開其神秘面紗，機器人這一新興學(xué)科正走進校園。機器人進校園活動讓學(xué)生對單片機和傳感器有基本的認(rèn)識，從底層去認(rèn)識計算機科學(xué)并提升個人的綜合素質(zhì)。新課程改革以來，素質(zhì)教育被提上日程。實驗教育在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)作力和綜合能力顯得尤其重要。機器人不是一個單純的知識點，而是一個全新的信息技術(shù)綜合教育平臺。在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中，明確提出要全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)的要求。機器人教育的推廣，對實現(xiàn)這一目標(biāo)有積極意義。

機器人教育作為一種全新的教育教學(xué)實踐，正受到不少學(xué)校的關(guān)注和重視。我市參與各級給類機器人競賽的學(xué)校和學(xué)生逐年增多，參與范圍逐年擴大。以重慶市科協(xié)舉辦的第三屆創(chuàng)意機器人的大賽為例，參賽師生達(dá)到1500余人，比2016年參加的總?cè)藬?shù)增加了20%左右。并且，參與的隊伍又幾乎囊括了重慶市的所有區(qū)縣，這都說明了機器人教育越來越普及。筆者將以FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽為案例，探討機器人活動對學(xué)生綜合素質(zhì)的影響。

一、機器人競賽對學(xué)生綜合素質(zhì)的影響

（一）對學(xué)生自學(xué)能力的影響

機器人競賽就為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個學(xué)習(xí)情景，為了完成機器人的設(shè)計組裝、程序編寫、功能實現(xiàn)，都需要整個團隊的隊員相互協(xié)作，在教師的指導(dǎo)下主動學(xué)習(xí)電路知識、傳感器知識、單片機知識等。從傳統(tǒng)教學(xué)中的“教師要學(xué)生學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生主動學(xué)”。高中生對程序設(shè)計接觸不多，學(xué)生通過主動翻閱程序設(shè)計教材、咨詢老師、查閱網(wǎng)上資料等方式，在很短的時間內(nèi)就能掌握簡單的程序設(shè)計知識、單片機等知識。87%的學(xué)生認(rèn)為，自己通過查閱各種資料而獲得的知識比傳統(tǒng)課堂中滿堂灌的知識理解得更透、記得牢。這不僅對學(xué)生學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)，而且讓學(xué)生明白主動學(xué)習(xí)比被動學(xué)習(xí)的效果更明顯，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。

（二）對學(xué)生解決問題能力的影響

參賽的學(xué)生有進行了編程培訓(xùn)，能夠掌握C語言的語法和結(jié)構(gòu)。譬如，要讓智能機器人小車遇到標(biāo)識后先向前開6秒，再啟動倒車程序。學(xué)生開始時候把程序?qū)懗扇缦拢?/p>

if（flag==1）

{

digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能機器人小車向前運動

digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能機器人小車向前運動

Delay（5000）；//向前開5000毫秒

digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能機器人小車向后運動

digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能機器人小車向后運動

Parking（）；//啟動倒車函數(shù)

}

看上去十分正確的一段程序，但實際情況卻并非如此。智能機器人小車不斷向前運動而不向后運動。于是學(xué)生在不斷的思考后，對程序進行了修改，控制小車只執(zhí)行一次向前運動后馬上啟動倒車。程序修改如下：

if（flag==1）

{

digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能機器人小車向前運動

digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能機器人小車向前運動

Delay（5000）；//向前開5000毫秒

flag=2；

}

elseif（flag==2）

{

digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能機器人小車向后運動

digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能機器人小車向后運動

Parking（）；//啟動倒車函數(shù)

}

這時候機器人的動作終于符合要求了。在程序編寫的過程中，我們關(guān)注的并不是學(xué)生的編程能力，而是關(guān)注學(xué)生遇到困難時如何去解決問題的能力。拓寬解決問題的思路，提高解決實際問題的能力。

（三）對學(xué)生實踐能力的影響

重慶市FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽，要求學(xué)生必須完成相應(yīng)的任務(wù)，每年的主題也不同，這就讓學(xué)生必須學(xué)會任務(wù)探究，根據(jù)比賽的任務(wù)設(shè)計機器人。在賽場上小組協(xié)作完成任務(wù)。

（四）對學(xué)生協(xié)作能力的影響

在機器人競賽初期，不少學(xué)生普遍存在獨立行動的現(xiàn)象。辯證唯物主義提出，“整體”擁有“部分”沒有的特征，這就是我們常說的“1+1>2”。在競賽準(zhǔn)備過程中，獨立行動進度之慢、效果之差明顯不能滿足競賽的需要，這迫使學(xué)生必須以團隊為單位，在協(xié)作中前進。組員落實分工，在協(xié)商中進步。

（五）對學(xué)生交流能力的影響

在常規(guī)教學(xué)中，經(jīng)常有小組討論的環(huán)節(jié)，但缺乏指導(dǎo)的討論容易流于形式。在競賽過程中，由于時間緊迫，學(xué)生必須善于利用工程化的交流來商討如何完成比賽任務(wù)。我們要讓學(xué)生知道，并不是一味的會“說”就是懂得溝通，良好的溝通應(yīng)該是在“聽”與“說”之間，產(chǎn)生思維碰撞。在競賽結(jié)束后，學(xué)生的工程化溝通技巧明顯提升，并且能夠應(yīng)用在文化課的學(xué)習(xí)當(dāng)中。

（六）對科學(xué)素養(yǎng)信息素養(yǎng)的影響

在機器人競賽開展后，學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣日益提升。這一現(xiàn)象不僅針對參賽隊員，其他非參賽的同學(xué)都對機器人產(chǎn)生濃厚興趣。作為一名信息技術(shù)教師，明顯感受到課后學(xué)生對機器人、數(shù)碼科技、計算機科學(xué)這一方面的咨詢多了很多。在信息技術(shù)課堂上，學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)習(xí)熱情有所提高。機器人進校園，在校園內(nèi)形成一股熱愛科學(xué)的良好氛圍，提高了學(xué)生主動接觸科學(xué)，探索科學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)。

二、對機器人競賽教育的反思

（一）明確機器人競賽目的

機器人競賽教育并不只是為了學(xué)習(xí)編程和機器組裝知識的教育，更不是為了獲取獎項的教育，而是通過機器人這個載體，讓學(xué)生自主建構(gòu)科學(xué)知識體系，在活動過程中提升個人的綜合素質(zhì)。在機器人教育開展的過程中，需明確“提升學(xué)生綜合素質(zhì)”這一目的，同時也要明確，競賽只是一種教育手段，獎項只是一項鼓勵，降低競賽的功利性。同時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在比賽中以良好的心態(tài)應(yīng)賽，客觀看待比賽中的突發(fā)、偶發(fā)事件。

（二）明確教師在機器人競賽中的作用

根據(jù)結(jié)構(gòu)主義教育理論，教師是學(xué)生活動的促進者而非知識的傳授者。在機器人競賽的準(zhǔn)備過程中，應(yīng)該以引導(dǎo)為主，使學(xué)生在一定的情境下學(xué)會利用團隊協(xié)作、溝通交流、自主學(xué)習(xí)等方式來建構(gòu)關(guān)于機器人、組裝設(shè)計、程序設(shè)計等知識，讓學(xué)生主動承擔(dān)起解決問題的責(zé)任，而非為了獲獎而滿堂灌。

[基金項目：重慶市普通高中學(xué)生綜合素質(zhì)評價研究專項課題《以高中學(xué)生綜合素質(zhì)評價為載體的校本綜合實踐課程研究》課題批準(zhǔn)編號：SZPJ1555]

參考文獻

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[3]楊彬.智能機器人課程是素質(zhì)教育的新載體[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2007，22：45-46.endprint