小小機器人為創客教育開啟大大科技夢

郭寶祥

(福建省建陽第一中學 福建 南平 354200)

2016新媒體聯盟中國基礎教育技術展望-地平線項目區域報告指出：云計算、創客空間、移動學習、翻轉課堂將在一年內趨于普及，3D打印、3D視頻、大規模在線課程、學習分析技術將在2-3年內被廣泛應用。機器人的研發，生產和應用是現代技術發展和高質量生產的重要指標。站在國家發展和民族進步的高度，科技發展需要教育的改革與創新，隨著大數據、云計算、創客教育、移動學習、人工智能等技術的融合發展，中小學機器人教育迎來了適宜的環境和全新的契機。創客教育的特點是在做中學，學中做，教學內容需要自己動手去練習。機器人教學就是這種情況。通過結構化的機器人課程和基于項目的學習，學生可以提高獨立思考能力和解決問題能力，以了解“細節決定成敗”的真正含義。機器人教育不是單獨的技術教育，而是一個可以培養科學知識和現代創新意識并提高個性品質的過程。

1.為創客教育中借助小小機器人培養學生科學研究的基本方法與技能

機器人是融合了機械電子、傳感器、計算機軟硬件、現代工業設計、人工智能、人機交互等諸多領域的先進技術。在教學過程中，我以競賽作為項目教育活動，但它并不要求學生參加比賽，而僅用作項目的教育平臺。因此，我要求我的學生在互聯網上找到包含文獻的解決方案，包括原始英文版。在研究文獻之后，團隊成員在討論之后創建了一個項目設計計劃，隨后與小組進行探究，共同創建了一個最佳項目計劃，然后根據該計劃創建機器人并編程程序，這樣才算完成了工作。剛開始接受任務時，有的學生感到難以應對，但經過二個月的忙碌與試驗之后，機器人設計初具規模，學生的臉上笑容告訴了我——學生堅持下來了，在調試的過程中，每個小組都將面同樣的困難和問題，我通常在此時不提供直接幫助，而是引導學生找到解決問題的方法，通過反復修復錯誤之后，為創建機器人項目找到可行的解決方案。通過這個過程，可以培養每個學生的動手操作以及獨立思考能力，時學生全方面得到發展。

2.借助小小機器人——為創客教育培養學生創新實踐的能力

機器人是信息技術開發的開放平臺。學生可以利用自己的想象力來設計各種智能設備，并培養學生開發信息技術的能力，經過開發，可以培養他們各種能力并激發學習興趣。學生在創作作品的過程中，不僅能從中學到和具體接觸到多方面的知識和技術，更有價值的是學生能在參加機器人的比賽及完成各種應用項目的過程中真正培養起動手能力、相互協調能力和綜合能力。2013年福建省第十一屆機器人競賽，當時，學校只購買了綜合技能的場地道具，綜合技能的升級包沒有買，看著圖紙，面對手上僅有的一代中鳴機器人，我買來了鋁板，和學生一起自制策略物，切割、打孔、變形、改進等，通過一次又一次的實驗，我們對圖紙上的機器人進行了改進，同年在省賽中我校獲高中組省一等獎第一名，并代表省隊參加國家比賽，獲得第13名。創新意識通過機器人教學讓它在學生心中根深蒂固，無論學生以后從事什么工作，將來做什么，它都會不斷成長和繁榮。

3.創客教育中借助小小機器人培養學生的團隊以及人際交往能力

完成一臺機器人的設計，常常是小組協作后的結果，優秀的小組獲得比賽的機會也更多，高中的學生年少氣盛，聚在一起難免出現矛盾。2012年的FLL項目中，我校共有三個FLL隊，只有二支隊伍能參加省賽。在決定參加省賽隊伍的模擬比賽中，有一個隊的隊員鄒立勛在機器人搭建結構上因齒輪傳動不順的問題導致機器人無法行走，加上臨場應變能力不足，比賽時出現了失誤，隊長與隊員之間產生互相埋怨現象。于是，我私下里找隊員說：“FLL比賽是二個人的事，如果一個人不干了，那另一個人也干不了，損失會很大。”然后，我又找隊長說：“你是隊長，應該對FLL這個項目負責，你的首要任務是協調組員，團結協作，此事如何處理，你自己考慮。”二位同學靜心思考之后，心平氣和握手言和、冰釋前嫌，在后來的比賽中配合十分默契。通過解決沖突，孩子們學會了耐心并懂得了合作的重要意義。

4.可以中借助小小機器人教會學生關注細節、直面挫折

首次參加省賽的高一學生呂溪勇覺得自己像是經歷了一場高考。比賽前的調試階段，他和隊友搞錯了場地，而機器人是“認”場地的，摩擦力不同，編程數據上就大不一樣。第一輪競賽，他們失分嚴重。好在接下去幾輪的比賽中，他們不慌不亂，調整迅速，扳回一城。機器人比賽要在短時間內根據裁判要求做出調整，很考驗臨場應變能力，這也是它與眾不同的魅力。“設計結構，編程，制作模型，定位調試。制作機器人可能要經歷數十數上百次的失敗，非常鍛煉毅力。”機器人教育不僅可以讓學生在特定領域取得成功，還可以使他們真正學習如何吸取教訓，如何可以從失敗中學到的東西。在科學研究中不可避免地會失敗，而失敗的教訓與成功同樣重要。

5.創客教育中借助小小機器人開啟新型教育模式

創客教育在將來，它將成為現代教育的一種新的教育模式。但是，自創客教育推出以來，尚未開發出一套科學合理的操作模型。經過近一年的教育實驗，筆者發現“微課導學”適合創客教育，機器人運用中使用微課教育學習模式。“微課導學”課程主要是包括課前預習，課中學習和課后復習三個階段，利用微課視頻導入學習，可以讓學生進行協作學習，自主學習，學生通過獨立的研究，練習，交流，發現問題，解決問題，并獲得新知識，總結和改進等。教師通過創造情境，分組授課，反映了以學生為本，教師為輔的教學理念，將微課程導學模型很好地應用于課堂教學中。