利用VEX機(jī)器人有效開(kāi)展小學(xué)創(chuàng)客教育探索

摘 要：如今，創(chuàng)客教育已成為教育界的熱門(mén)話(huà)題，“創(chuàng)客”指的是將創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的人，注重創(chuàng)意和實(shí)現(xiàn)。為了更好地迎接“創(chuàng)客”熱潮的到來(lái)，筆者積極思考如何利用VEX機(jī)器人在小學(xué)開(kāi)展創(chuàng)客教育，培育出真正具有創(chuàng)新精神的學(xué)生。文章從空間建設(shè)、基礎(chǔ)培訓(xùn)、創(chuàng)意制作、交流學(xué)習(xí)等四個(gè)方面總結(jié)了利用VEX機(jī)器人開(kāi)展小學(xué)創(chuàng)客教育的成功經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：VEX機(jī)器人;小學(xué);創(chuàng)客教育;創(chuàng)新

國(guó)家的富強(qiáng)離不開(kāi)“創(chuàng)新”發(fā)展。具有創(chuàng)新精神的創(chuàng)客教育如今成了熱門(mén)話(huà)題。創(chuàng)客教育在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中融入創(chuàng)新的教學(xué)方式，注重學(xué)生的創(chuàng)意、實(shí)踐與分享，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)教育的完美結(jié)合。創(chuàng)客教育讓教育回歸本質(zhì)，讓學(xué)生有了更多的創(chuàng)意與夢(mèng)想，創(chuàng)造出更多的可能。筆者帶領(lǐng)學(xué)生參與鎮(zhèn)、區(qū)、省的VEX機(jī)器人比賽多年，并取得了一定的成績(jī)，對(duì)開(kāi)展VEX機(jī)器人教學(xué)有一定的經(jīng)驗(yàn)，因此，筆者以VEX機(jī)器人為載體，搭建創(chuàng)客教育平臺(tái)，為小學(xué)開(kāi)展一系列的創(chuàng)客教育作探索。通過(guò)分析現(xiàn)狀，結(jié)合我校實(shí)際，把創(chuàng)客教育分為空間建設(shè)、基礎(chǔ)培訓(xùn)、創(chuàng)意制作、交流學(xué)習(xí)這幾個(gè)階段。

一、空間建設(shè)

（一）空間設(shè)計(jì)

由于學(xué)校的室場(chǎng)和經(jīng)費(fèi)有限，在原有的基礎(chǔ)上，筆者把學(xué)校的電腦室改造成創(chuàng)客空間，在兩邊各擺放操作臺(tái)，臺(tái)下配置儲(chǔ)物柜，并把整個(gè)電腦室重新分為交流區(qū)、創(chuàng)作區(qū)、展示區(qū)、分享區(qū)。

（二）硬件配置

由于我們主要以VEX機(jī)器人作為創(chuàng)客教育的載體，以及受到場(chǎng)地大小、經(jīng)費(fèi)等因素影響，我們的創(chuàng)客工作室并沒(méi)有像其他知名創(chuàng)客工作室那樣配備得很齊全，只配備了8套VEX機(jī)器人套裝，每個(gè)套裝主要含1個(gè)控制器、6只電機(jī)、4只光電傳感器、4只觸碰傳感器、一批組裝配件，學(xué)生編程可以直接使用電腦室原有的電腦。根據(jù)VEX機(jī)器人的特點(diǎn)——學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中都是通過(guò)拼裝就能完成，很少用到其他工具，因此只配備8套簡(jiǎn)單的工具箱，這樣大大節(jié)約了創(chuàng)客空間的建設(shè)成本。

（三）教材編寫(xiě)

以VEX機(jī)器人為載體開(kāi)展創(chuàng)客教育，沒(méi)有現(xiàn)成的相關(guān)配套教材，于是筆者自行編寫(xiě)了相關(guān)教材，包括軟件知識(shí)、硬件知識(shí)、創(chuàng)作實(shí)例等。軟件教材涉及程序的編寫(xiě)、調(diào)用、下載、調(diào)試等;硬件教材有VEX機(jī)器人的各種組件的認(rèn)識(shí)、組裝技巧、機(jī)械原理、調(diào)用方法等。這些教材為后期更好的創(chuàng)作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、基礎(chǔ)培訓(xùn)

學(xué)生要想利用VEX機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意，就必須學(xué)習(xí)VEX機(jī)器人的軟件、硬件知識(shí)。

（一）硬件培訓(xùn)

VEX機(jī)器人是由各種獨(dú)立的模塊組成的，主要包括：光電傳感器、聲音傳感器、觸碰傳感器，電機(jī)、車(chē)輪、控制器、遙控器等及由各種各樣的拼裝組件。有了這些組件，學(xué)生就可以充分發(fā)揮自己的想象，用自己的雙手巧妙拼裝與連接來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意。根據(jù)小學(xué)生愛(ài)玩的年齡特征，在培訓(xùn)過(guò)程中筆者盡量做到讓學(xué)生在玩中學(xué)，學(xué)中玩。從一些簡(jiǎn)單的任務(wù)入手，通過(guò)小組合作搭建小車(chē)、貨車(chē)、升降機(jī)、傳送帶、機(jī)械手等，學(xué)生很快熟練地掌握了各種機(jī)械原理及組件的連接方法與技巧，進(jìn)而做到熟能生巧。

（二）軟件培訓(xùn)

高年級(jí)的學(xué)生學(xué)過(guò)LOGO語(yǔ)言及編程貓，對(duì)編程有一定的了解，因此學(xué)習(xí)VEX可視化編程軟件并沒(méi)有太大的困難。小學(xué)低年級(jí)的學(xué)生開(kāi)始學(xué)的時(shí)候雖然有些吃力，但他們有愛(ài)鉆研的精神，這正是創(chuàng)客精神所需要的。在高年級(jí)學(xué)生的帶領(lǐng)下，低年級(jí)學(xué)生也很快掌握了程序編寫(xiě)的方法與技巧。通過(guò)培訓(xùn)，學(xué)生對(duì)各種傳感器、電機(jī)的調(diào)用方法有了全面的了解，學(xué)會(huì)了各種端口連接、模塊調(diào)用、程序上傳與調(diào)試等。

三、創(chuàng)意制作

創(chuàng)意制作是利用VEX機(jī)器人開(kāi)展創(chuàng)客教育的核心。在創(chuàng)意制作中，學(xué)生根據(jù)自己的創(chuàng)意進(jìn)行設(shè)計(jì)與制作，在制作過(guò)程中不斷探索并完善方案，最終實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意，并進(jìn)行分享與評(píng)價(jià)。在開(kāi)展創(chuàng)意制作過(guò)程中，筆者采取了以下模式：創(chuàng)意—設(shè)計(jì)—論證—?jiǎng)?chuàng)作—分享—評(píng)價(jià)。整個(gè)過(guò)程以學(xué)生自主探索為主，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)作能力，讓學(xué)生在創(chuàng)作過(guò)程中有切身感受，真實(shí)體會(huì)通過(guò)自己的努力把創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)的成就感。

（一）創(chuàng)意

創(chuàng)意是作品的靈魂，沒(méi)有好的創(chuàng)意，就很難制作出一個(gè)出色的作品。筆者要求每一位創(chuàng)客成員用一周的時(shí)間想出一個(gè)有創(chuàng)意的主題，并集中討論。經(jīng)過(guò)一周的思考，小創(chuàng)客們都有了自己的創(chuàng)意：如拾球機(jī)器人、智能路燈系統(tǒng)、立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)、下沉隧道報(bào)警器、自動(dòng)關(guān)窗器、智能掃地機(jī)等。每位成員在交流區(qū)交流自己的創(chuàng)意主題，其他成員則對(duì)同伴的創(chuàng)意發(fā)表意見(jiàn)。

（二）方案

學(xué)生確定了自己的創(chuàng)意主題后，就要為自己的創(chuàng)意設(shè)計(jì)具體的方案，如功能、外形、機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、控制系統(tǒng)等。如在設(shè)計(jì)智能路燈系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)包含的硬件部分有控制器、小車(chē)、LED路燈、太陽(yáng)能電池板、紅外傳感器等;軟件部分包括編寫(xiě)程序，以3盞路燈為一組，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)每條燈柱相對(duì)應(yīng)的馬路上有無(wú)車(chē)輛通過(guò)，如果有，則打開(kāi)該燈柱后的3盞路燈，每盞燈亮30秒后自動(dòng)熄滅，從而達(dá)到節(jié)能的效果。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案能讓學(xué)生在制作過(guò)程中條理清晰、事半功倍。

（三）論證

設(shè)計(jì)方案完成后，方案到底可不可行、完不完善，需要進(jìn)行論證。教師引發(fā)小創(chuàng)客們互相討論，并逐一分析每個(gè)成員的設(shè)計(jì)方案，包括設(shè)計(jì)所需的組件，如馬達(dá)、傳感器電池等我們的配件庫(kù)里有沒(méi)有？設(shè)計(jì)合不合理，完不完善？編寫(xiě)的程序能不能實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能？通過(guò)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案的大討論，筆者發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生的設(shè)計(jì)有問(wèn)題，如有位學(xué)生設(shè)計(jì)自動(dòng)關(guān)窗器，他一開(kāi)始只考慮下雨的時(shí)候利用濕度傳感器來(lái)觸動(dòng)馬達(dá)從而控制窗的開(kāi)關(guān)，但沒(méi)有考慮到如果我們的配件庫(kù)里沒(méi)有這個(gè)傳感器，該怎么辦？當(dāng)小組的其他成員提出這個(gè)問(wèn)題后，他又馬上展開(kāi)思考，修改方案。通過(guò)制作一個(gè)雨水收集器裝置，利用雨水的重力來(lái)觸動(dòng)電機(jī)從而控制關(guān)窗。當(dāng)雨過(guò)天晴，雨水收集裝置的水分就會(huì)慢慢蒸發(fā)，重力減小觸動(dòng)電機(jī)開(kāi)窗。

（四）創(chuàng)作

在創(chuàng)作過(guò)程中，學(xué)生在組件的拼接、程序的編寫(xiě)等方面又遇到了不少問(wèn)題，但通過(guò)自主探索、同伴幫助及教師的指導(dǎo)，這些問(wèn)題都能很好地得到解決。如一位學(xué)生在制作立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)，在組裝車(chē)庫(kù)升降裝置過(guò)程中，組件的拼接難度非常大;編程控制電機(jī)使每個(gè)車(chē)位精確地對(duì)應(yīng)相應(yīng)的位置也具有很大的挑戰(zhàn)。但小創(chuàng)客不氣餒，努力探索，不斷嘗試不同的拼接方法，反復(fù)調(diào)試程序，終于制作出了一個(gè)完美的立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)，他的臉上也露出了喜悅之色。

（五）分享

通過(guò)不斷的努力，小創(chuàng)客們各自制作的作品也問(wèn)世了，如拾球機(jī)器人、立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)、下沉隧道報(bào)警器、自動(dòng)關(guān)窗器等，這些作品在參加區(qū)、市的創(chuàng)意設(shè)計(jì)比賽中獲得了大獎(jiǎng)。在分享過(guò)程中，其他班級(jí)的學(xué)生也被吸引到創(chuàng)客空間來(lái)觀賞作品，小創(chuàng)客們也很樂(lè)意為同學(xué)們分享自己的作品及在制作過(guò)程遇到的困難、如何解決困難等創(chuàng)作體會(huì)，讓他們也感受一番作為一名小創(chuàng)客的魅力。

（六）評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)是開(kāi)展創(chuàng)客教育的重要環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)包括自我評(píng)價(jià)、同學(xué)評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)。對(duì)每個(gè)作品的創(chuàng)意、實(shí)用性、創(chuàng)新性、科學(xué)性等方面作出量性評(píng)價(jià)，有利于讓小創(chuàng)客們對(duì)自己的作品有更充分的認(rèn)識(shí)。在互評(píng)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)作品進(jìn)行中肯的評(píng)價(jià)，在教師評(píng)價(jià)過(guò)程中要對(duì)學(xué)生的合作精神、鉆研精神與創(chuàng)新精神等給予充分的肯定。并設(shè)置了最具創(chuàng)意獎(jiǎng)、最佳設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、最具推廣獎(jiǎng)、創(chuàng)新獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。教師、同伴的評(píng)價(jià)和激勵(lì)不僅使小創(chuàng)客們?cè)趯W(xué)習(xí)的整個(gè)過(guò)程中始終感受著動(dòng)手創(chuàng)作的快樂(lè)，而且將成為小創(chuàng)客們?nèi)蘸髮W(xué)習(xí)源源不斷的動(dòng)力，創(chuàng)造出更多無(wú)限的可能。

四、交流學(xué)習(xí)

開(kāi)展創(chuàng)客教育，是為了拓展學(xué)生的思維，加強(qiáng)學(xué)生的在線(xiàn)學(xué)習(xí)、實(shí)地參觀和經(jīng)驗(yàn)交流也是一個(gè)拓展思維的重要的過(guò)程。因此，在平時(shí)的教學(xué)中，除了要求學(xué)生加強(qiáng)交流學(xué)習(xí)外，還要求學(xué)生經(jīng)常到一些比較有名的創(chuàng)客空間，如眾創(chuàng)空間、柴火創(chuàng)客空間等網(wǎng)站學(xué)習(xí)。并組織學(xué)生到一些兄弟學(xué)校的創(chuàng)客空間實(shí)地參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生開(kāi)闊眼界，為個(gè)人的創(chuàng)意插上想象的翅膀，讓學(xué)生的創(chuàng)客之路走得更高、更遠(yuǎn)。

以VEX機(jī)器人開(kāi)展小學(xué)創(chuàng)客教育，能使小創(chuàng)客們充分挖掘自己的創(chuàng)意，在設(shè)計(jì)、論證、創(chuàng)作、交流與分享過(guò)程中不斷學(xué)習(xí)、成長(zhǎng)。學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題能力、解決問(wèn)題能力及創(chuàng)新思維能力得到了全面培養(yǎng)，學(xué)生愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的熱情也得到了激發(fā)。相信不久的將來(lái)，創(chuàng)客教育將全面走進(jìn)小學(xué)課堂，我校的創(chuàng)客教育也將會(huì)更上一層樓，為創(chuàng)客教育鋪設(shè)創(chuàng)新之路。