在機器人教育實踐中提升學生的綜合素養

于建強

2017年7月16日，青島大學體育館全國NOC比賽的閉幕式上，當聽到“物流機器人一等獎——楊闖、萬泰銘”時，青島第七中學的兩個學生激動地吶喊起來。聲聲吶喊飽含他們辛勤的汗水，他們在學校里反反復復實驗、拆了又拆、改了又改，甚至趴在地上仔細觀察的場景歷歷在目。同樣，8月7日，在亞太機器人比賽現場，我校的幾名學生聚精會神、配合默契，在中學組投擲賽上力克群雄，獲得了冠軍和季軍的好成績。

比賽成績是鼓舞人心的，但更重要的是培養了學生的綜合素養。學校自2008年開始開展機器人教育活動，多年來在學校領導的大力支持下，在教師團隊的刻苦鉆研和勤奮努力下，機器人教育不斷推進，從參與活動的學生數量、活動陣地，到機器人設備更新、比賽成績等方面都有了長足的進步。

從最初學習的樂高一代機器人AST，到目前的樂高三代EV3，學生還接觸了綜合技能機器人、WER世界教育機器人、NOC大賽機器人等。近年來學校機器人教育分兩個方向發展，一是普及型的選修活動課。每學期在規定的時間開設活動課，進行機器人普及教育，讓學生進行樂高積木式機器人搭建活動，學習機器人的編程。二是針對機器人比賽進行的精英教育。針對比賽項目選拔優秀隊員，對競賽項目進行研究、實驗，然后參加比賽。

電腦機器人制作在很大程度上需要學生自己動手搭建出機器人模型，教師主要充當引導者角色，實際操作由學生完成。在反復調試、驗證的過程中，學生往往要拆裝機器人很多次，很大程度上體驗了科學工作者的艱辛，并理解了機器結構的奧妙，手也會變得靈巧起來。

一、機器人活動可以培養學生良好的觀察習慣，提高觀察和分析能力

在項目研制的過程中，學生要留心觀察機器人的運動情況，觀察周圍的光線環境，觀察黑線的位置等，這鍛煉了學生的觀察能力。在2017年暑假備戰全國NOC機器人大賽的訓練過程中，機器人在簡單的巡線過程中偶爾出現不同位置找不到路口黑線的情況，由于情況不固定，難住了楊闖、萬泰銘、于景瑞、陳海州等同學，他們很沮喪地求助教師。教師告訴他們：“每次測試有哪些方面有變化？你認為是什么影響了機器人的運行？仔細觀察、多多實驗，同時做好記錄，自己尋找答案吧。”

于是他們開始提出不同的思路：是不是中午的時候太陽光很強，下午沒有太陽了？是不是電池電量不足，電壓就低了？是不是場地的原因？機器人的結構是不是需要固定？是不是傳感器松動了？看著學生積極討論，不斷測試，教師感到很欣慰。學生努力地測試著，甚至趴到地上看機器人運動……打開燈、拉上窗簾、把場地擦干凈、把傳感器固定牢固，最后在教師的幫助下，他們直接使用有線的直流電源。每次實驗，學生都要記錄改變了什么條件，實驗后有什么變化，從而總結出方法和規律。

經過多次的刻苦訓練，他們發現這款機器人在同一程序下運行與電池電量、灰度傳感器安裝的高低、場地地面有突起等多種情況有密切關系。通過賽前訓練，參加NOC比賽的學生的觀察和分析問題的能力有了明顯的提高。

二、機器人教育有利于培養學生的創造性思維

2015年山東省青少年機器人大賽中，李浩明和婁欣昊同學參加了綜合技能項目的比賽。這個比賽要求學生現場搭建機器人、現場編程，是真正考驗和鍛煉學生能力的一項比賽。在第一輪比賽中，由于整個程序運行到中間的時候出現誤差，不能完成后續任務，因此成績一般。但是兩人并沒有氣餒，他們積極研究，現場修改，根據出現的問題調整思路，在符合比賽規則的情況下，把程序分段，多次運行，繞過了中間難以運行的一段路線，從而在第二輪比賽中取得高分，最終取得了一等獎的好成績。賽后李浩明同學說：“這樣的比賽真是過癮、驚險、刺激，而且激勵自己開動腦筋，努力思考。”這就是機器人比賽的魅力所在：讓學生有興趣、肯鉆研，能鍛煉創造性思維。

三、機器人教育有利于培養學生的團隊意識和合作精神

在傳統課堂中，學生之間鮮有合作互動行為，他們大部分時間是被動地聽教師講課。機器人制作活動涉及的知識廣泛，許多活動是學生一個人不可能完成的，必須要有多名學生協作完成，并在協作過程中探索、發現有用的信息，然后和其他成員共享。這種合作更體現在創意比賽的準備上。

多年來，我校教師帶領學生參加了十幾次省市的創意比賽，多次獲得一等獎。四個學生一組，首先進行頭腦風暴，尋找創意點子，一次次提出，一次次推翻，直到大家都滿意為止。然后是分工合作，有準備文字資料的，有搭建結構的，有編寫程序的，研究起來井井有條，忙而不亂。

此外，我校舉辦的機器人教育活動課共吸引了三百多名學生，他們積極參加，提高了學習興趣與思維能力，有利于其 全面發展。

參考文獻：

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