初中有效開展機器人競賽輔導的策略探究

諸云超

摘 要 在科學技術和教育理念不斷發展與更新的背景下，許多中小學都逐步開展了各種形式的機器人競賽活動。在此基礎上，筆者結合近幾年競賽輔導經驗，探討在初中階段開展機器人競賽輔導的策略，以為初中學校有效開展輔導工作提供借鑒與指導。

關鍵詞 初中;機器人競賽;輔導策略

隨著科學技術的革新，教育理念也被賦予新的內涵。曾經“高不可攀”的機器人如今也逐漸普及，走進中小學的課堂中，逐漸得到學校和社會的重視。多種形式的機器人競賽也為機器人教育的普及起到了推動作用。

機器人競賽活動集趣味性、知識性、競技性于一體，能很好地調動學生的學習積極性。它融合了計算機、物理、工程、電子信息、設計等多學科知識，具有綜合性、實踐性和創新性，是中小學信息技術課程和綜合實踐課程的良好載體。我校自2017年開始組織學生參加機器人競賽，目前已在省市級競賽中嶄露頭角，數次獲得一、二等獎。作為一名機器人競賽輔導教師，筆者結合近幾年來的機器人教學工作，淺談初中學校有效開展機器人競賽輔導的策略。

1依托學校資源，選定合適項目

學校在開展機器人競賽活動初期，對場地、硬件設備和軟件環境的搭建都需要投入一筆不小的經費，同時又受師資的限制，因此選定適合本校的機器人項目是非常有必要的。

目前，各類機器人競賽項目主要有創意機器人、綜合技能、FLL、VEX、WER、RIC等。我校目前主要參與的是WER項目，全稱是World Educational Robot，也就是世界教育機器人，它是一種積木式機器人。對于新加入機器人行列的學校，可以從WER、FLL等項目入手。這些項目對于初學者而言，入門較為簡單。整體機器人形態的搭建設計以積木拼接為主，可以反復拆裝使用，不易損壞，并且學生對于積木搭建的興趣普遍較高。這些積木結構，不僅可以用于競賽，也可以用于日常的機器人普及教育，性價比較高。對于缺少條件無法單獨開辟機器人教室的學校，也可選擇虛擬機器人項目。該項目只需電腦就能開展日常的教學與競賽訓練，因此學校的上課機房就能勝任，非常適合普及教育。在學校條件允許后，再開展實體機器人教育。對于學習過虛擬機器人的學生，在日后使用實體機器人時，也能更快理解與應用[1]。

2提高教師素養，把握競賽脈搏

眾所周知，要給學生半桶水，教師自己就得有一桶水。目前初中學校參與機器人教學的教師以信息技術和科學教師居多，而機器人又融合了多學科的知識，日常在對學生進行機器人教學和競賽輔導時，難免會有知識的漏洞，所以教師要積極主動學習跨學科知識，參加相關培訓，向專業化發展。

一方面，作為一名輔導教師，需要掌握機器人的硬件和軟件的基礎知識。其中硬件知識包括結構件的連接、傳感器的使用、電機舵機的應用等;軟件知識包含了程序設計與調試等。另一方面，機器人競賽主題每年都不一樣，規則和場地也隨之變化，這就要求輔導教師在掌握基本知識技能外，還要鉆研懂透比賽規則，然后帶領學生一起研究設計任務解決方案并不斷優化。當然過程中也不能“閉門造車”，可以多與同行交流，或者外出參加各類培訓活動，了解最新競賽動態，把握競賽脈搏[2]。

3選拔合適學生，合理安排分組

巧婦難為無米之炊，參與競賽的學生是開展機器人競賽活動的重要元素之一。初中信息技術課程教學內容相對不難，于是筆者開始讓學有余力的學生嘗試接觸WER機器人的搭建以及編程，并設置小任務觀察學生的完成情況，最后根據學生思維能力、實踐技能等綜合素養，選拔出興趣濃、素質優的學生加入機器人社團。學生利用學校拓展課時間，學習機器人的基礎原理、競賽要求等知識。賽前利用信息技術課、自習、周末等一些不影響學生正常學習的時間對這部分學生進行兩到三周的集中練習培訓，使學生快速獲得競賽技能。

所謂“小成功靠個人，大成功靠團隊”，以WER競賽為例，成員要求一般是兩人。因此，在學習形式上，筆者安排學生采取兩人一組的分工合作方式，一人動手能力較強-- 擅長搭建，會根據任務的建模建構進行結構搭建和調式;另一人邏輯思維能力較強-- 負責編程，對小車控制器進行編程，完成機器人自動和手動操作階段。這樣組間同質，組內異質，各自發揮自己的優勢。同時，優先以相鄰班級的學生為基礎組合，讓學生初期學習時不會有太大的陌生感，敢于與組員分享信息，遇到問題時有助于同伴之間相互討論，協商解決。當學生碰到“沖突”難以解決時，教師再給予適當幫助，從而提高學生之間的協作效率。

4確立競賽策略，制定訓練方案

基于對機器人知識學習各環節的分析，筆者將機器人競賽策略總結為以下五點：解讀規則、放案設計、活動開展、練習改進、目標達成。機器人競賽的策略確立以后就是訓練方案的制定和實施，這是機器人競賽訓練的中心環節。而在訓練之初，要先向學生說明訓練場地和機器人器材的日常維護要求、訓練制度等，以免造成器材的不必要損壞和丟失。

競賽的主題一般都以實際生活為背景，教師首先要通過規則文件、視頻演示、實物展示等方式，帶領學生一起進行任務解讀，明確每個任務的要求和得分標準。在場上比賽時長限制下，考慮到任務位置的遠近和完成難易度，還需對任務進行取舍，以獲得高分的最優解。然后學生主動分析完成各任務需進行的動作，并對相同動作的任務進行歸類;接著學生動手搭建解決任務的結構模型，設計控制程序，進行測試，根據調試效果，改進模型和程序，直至能準確完成任務。教師要在旁觀察，對訓練過程進行系統指導。當學生確定好所有的策略后，選擇適當時間，組織學生進行模擬比賽。在比賽中，學生會暴露出各種各樣的問題，如：緊張選錯程序、裝置未帶全就上場、對時間把控不準等，此時要引導學生及時做好賽后總結和反思，以便在真正的賽場上能應對自如。

總之，機器人競賽輔導的過程，是不斷學習、探索、實驗和實踐的過程，只有通過持續探索和實驗，學生才能不斷提高自身的邏輯思維能力、動手能力、協作能力和科技創新能力，才能使青少年競賽的開展更有活力，更有意義。

參考文獻

[1] 李偉.智能機器人比賽對促進學生個性發展的價值分析及其輔導策略[J].中國教育信息化，2018（17）：37-40.

[2] 張國民，張劍平.課程視角下的機器人競賽輔導研究[J].中國電化教育，2008（11）：92-94.