構(gòu)建多元開(kāi)放的機(jī)器人教育環(huán)境

2018-05-02 10:15:06李娜李衛(wèi)華何英丹王蕾

中小學(xué)信息技術(shù)教育 2018年2期

李娜李衛(wèi)華何英丹王蕾

在國(guó)家京津冀一體化發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，北京重塑城市戰(zhàn)略定位即全國(guó)政治中心、文化中心、國(guó)際交往中心、科技創(chuàng)新中心，堅(jiān)持“世界眼光、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)特色、高點(diǎn)定位”規(guī)劃建設(shè)北京城市副中心。為了使通州教育與城市副中心標(biāo)準(zhǔn)相匹配，北京市教育委員會(huì)印發(fā)了《通州區(qū)基礎(chǔ)教育質(zhì)量提升支持計(jì)劃（2017-2020年）》，通州區(qū)成為北京市基礎(chǔ)教育綜合改革實(shí)驗(yàn)區(qū)。通州區(qū)學(xué)校面臨著難得的發(fā)展機(jī)遇，學(xué)校的教育質(zhì)量和水平也在不斷的提升。潞河中學(xué)附屬學(xué)校正是在這樣的時(shí)代背景下，依托潞河中學(xué)這所有著150年歷史積淀的本土名校，高起點(diǎn)，高定位，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)校教育的跨越式發(fā)展。

習(xí)近平總書(shū)記在十九大報(bào)告中指出，“優(yōu)先發(fā)展教育事業(yè)。建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)是中華民族偉大復(fù)興的基礎(chǔ)工程，必須把教育事業(yè)放在優(yōu)先位置，加快教育現(xiàn)代化，辦好人民滿意的教育。”潞河中學(xué)附屬學(xué)校秉承潞河中學(xué)“一切為了祖國(guó)”的校訓(xùn)，“堅(jiān)持人本位與社會(huì)本位相統(tǒng)一的教育觀，堅(jiān)持一切為了學(xué)生發(fā)展的辦學(xué)宗旨，堅(jiān)持健全人格的培養(yǎng)目標(biāo)，堅(jiān)持多元開(kāi)放的發(fā)展方向”為核心的辦學(xué)指導(dǎo)思想，遵循學(xué)生的年齡特點(diǎn)和身心發(fā)展規(guī)律，基于學(xué)生需求，實(shí)施人格教育，創(chuàng)設(shè)有利于每位學(xué)生健康發(fā)展的課程體系，激發(fā)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，促進(jìn)每位學(xué)生全面而有個(gè)性地發(fā)展。為落實(shí)創(chuàng)新型的國(guó)家戰(zhàn)略與創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在正確分析和研判當(dāng)前的機(jī)器人教育發(fā)展優(yōu)勢(shì)和區(qū)域未來(lái)發(fā)展定位之后，潞河中學(xué)附屬學(xué)校創(chuàng)新了機(jī)器人教育的內(nèi)容和方式，構(gòu)建了開(kāi)放多元的機(jī)器人教育環(huán)境。

挖掘機(jī)器人教育的價(jià)值

習(xí)近平總書(shū)記指出：“科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂?！薄皺C(jī)器人是‘制造業(yè)皇冠頂端的明珠，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志?！闭驹趪?guó)家發(fā)展和民族進(jìn)步的高度來(lái)看，世界新科技革命給國(guó)家的發(fā)展帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，而科技發(fā)展需要教育的改革與創(chuàng)新。

正確認(rèn)識(shí)和把握機(jī)器人教育發(fā)展的時(shí)代特征和社會(huì)背景，有利于我們更加深刻地認(rèn)識(shí)機(jī)器人教育的價(jià)值和意義。其一，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、3D打印、人工智能等技術(shù)同機(jī)器人技術(shù)的融合發(fā)展，中小學(xué)機(jī)器人教育迎來(lái)了適宜的環(huán)境和全新的契機(jī)。其二，智能機(jī)器人技術(shù)融合了人工智能、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等技術(shù)，并具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和可操作性，使之能夠成為信息技術(shù)教育很好的載體。其三，中小學(xué)機(jī)器人教育極大地豐富了信息技術(shù)教育的內(nèi)涵，學(xué)生可以通過(guò)社團(tuán)活動(dòng)、機(jī)器人競(jìng)賽、校本課程等形式認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)機(jī)器人，能夠有效培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新思維、科學(xué)品質(zhì)和實(shí)踐能力。

創(chuàng)設(shè)特色機(jī)器人社團(tuán)

潞河中學(xué)附屬學(xué)校著力建設(shè)“學(xué)習(xí)型學(xué)?！?，明確了“享受生命成長(zhǎng) 奠基智慧人生”共同愿景和“做最好的自己，創(chuàng)最優(yōu)的團(tuán)隊(duì)”的創(chuàng)建口號(hào)。通過(guò)機(jī)器人教育，孩子們的創(chuàng)造力、想象力、動(dòng)手能力和科學(xué)探究精神得到了充分的鍛煉，也讓科技、創(chuàng)新精神的種子在他們心中扎下了根。它們生動(dòng)地詮釋了學(xué)校的教育發(fā)展理念：讓每一個(gè)孩子享受生命成長(zhǎng)的快樂(lè)，為每一個(gè)孩子的智慧人生奠基。

技術(shù)在發(fā)展，教育要跟得上技術(shù)發(fā)展的腳步。隨著學(xué)校青少年科技創(chuàng)新教育的發(fā)展，機(jī)器人教育越來(lái)越受到學(xué)校的重視，機(jī)器人社團(tuán)已然成為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要支點(diǎn)。

在社團(tuán)建設(shè)和學(xué)習(xí)中，潞河中學(xué)附屬學(xué)校結(jié)合學(xué)生年齡、個(gè)性特點(diǎn)和身心發(fā)展需求，著力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。指導(dǎo)教師通過(guò)搭建開(kāi)放多元的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)定學(xué)習(xí)任務(wù)與目標(biāo)，讓學(xué)生在做中學(xué)、玩中學(xué)。由于社團(tuán)的成員來(lái)自二到五年級(jí)，在知識(shí)和能力上存在梯度，合理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)活動(dòng)能夠保證每名隊(duì)員都參與其中，有所收獲。“用現(xiàn)有的套件制作一個(gè)巡線機(jī)器人，需要哪些主要配件？請(qǐng)大家找到相關(guān)配件，跟你的小伙伴合作，共同搭建一個(gè)巡線機(jī)器人。”這是李衛(wèi)東老師給學(xué)生設(shè)計(jì)的任務(wù)。這樣的任務(wù)，既留足了發(fā)散的空間，又不至于學(xué)生迷失自我。

在潞河中學(xué)附屬學(xué)校，每周三次的機(jī)器人社團(tuán)活動(dòng)，最令孩子們期待。他們?cè)谏鐖F(tuán)活動(dòng)中不僅學(xué)到了編程知識(shí)，動(dòng)手實(shí)踐能力，還提高了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，養(yǎng)成了沉著、善思等意志品質(zhì)，初步建立了一定的創(chuàng)新意識(shí)和能力。學(xué)校在青少年科技教育工作中將繼續(xù)實(shí)踐、研究，豐富每一名學(xué)生的校園生活，為每名學(xué)生搭建展示平臺(tái)。

學(xué)校機(jī)器人社團(tuán)自2015年10月成立以來(lái)，先后獲得區(qū)級(jí)冠軍3次，市級(jí)比賽冠軍3次，國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)1次，國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)1次，國(guó)際級(jí)比賽亞軍1次。

以賽促教、以賽促學(xué)

機(jī)器人比賽融合科普性、教育性、競(jìng)賽性為一體，包含了機(jī)器人足球、機(jī)器人巡線、機(jī)器人滅火、創(chuàng)意機(jī)器人、虛擬機(jī)器人等很多項(xiàng)目，廣受青少年學(xué)生歡迎。比賽通過(guò)完成既定目標(biāo)，由參賽選手設(shè)計(jì)開(kāi)放多元的方案，從科學(xué)的角度解決現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題，從而激發(fā)學(xué)生探索未知領(lǐng)域的興趣。

對(duì)于機(jī)器人比賽來(lái)說(shuō)，學(xué)生需要通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，不斷探索、不斷思考、不斷試錯(cuò)，最終完成一個(gè)比賽項(xiàng)目任務(wù)，這就能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新精神、科學(xué)品質(zhì)、實(shí)踐能力。在比賽前，學(xué)生要按照ASI項(xiàng)目、WER項(xiàng)目機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽的要求完成日常訓(xùn)練。例如，自行設(shè)計(jì)、制作機(jī)器人，通過(guò)編程完成自動(dòng)程序控制或通過(guò)遙控器控制等。但是，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到光線、場(chǎng)地、設(shè)備等外界影響，這就需要學(xué)生有較強(qiáng)的面對(duì)困難的勇氣、不服輸?shù)钠焚|(zhì)、堅(jiān)定的意志力。

為了推動(dòng)機(jī)器人科學(xué)技術(shù)的普及，鼓勵(lì)學(xué)生在電子、信息、自動(dòng)控制等高新科技領(lǐng)域進(jìn)行學(xué)習(xí)、探索、研究和實(shí)踐，激發(fā)他們的科學(xué)興趣，提高他們的科學(xué)素質(zhì)。潞河中學(xué)附屬學(xué)校派出代表隊(duì)參加了區(qū)、市、全國(guó)、國(guó)際比賽。在第16屆北京青少年機(jī)器人競(jìng)賽上，4名同學(xué)從533名參賽選手中脫穎而出，取得了ASC機(jī)器人能力挑戰(zhàn)賽小學(xué)組一等獎(jiǎng)第一名和機(jī)器人足球比賽三等獎(jiǎng)的好成績(jī)。孫會(huì)芹校長(zhǎng)講述了這樣的情景：參賽隊(duì)員中，我們的隊(duì)員年齡最小，大賽經(jīng)驗(yàn)少，比賽現(xiàn)場(chǎng)卻能沉著冷靜，適時(shí)調(diào)整，密切配合，最終發(fā)揮出色。在第17屆北京青少年機(jī)器人競(jìng)賽上，潞河中學(xué)附屬學(xué)校的學(xué)生參加了小學(xué)組ASC機(jī)器人能力挑戰(zhàn)賽及WER工程創(chuàng)新賽，與來(lái)自京津冀的20個(gè)代表隊(duì)、207支參賽隊(duì)、581名學(xué)生同場(chǎng)競(jìng)技。經(jīng)過(guò)比拼，分別獲得ASC組第一名、WER組第二名的好成績(jī)。

在第17屆中國(guó)青少年機(jī)器人競(jìng)賽上，有來(lái)自全國(guó)的513支團(tuán)隊(duì)共計(jì)1400余名學(xué)生參賽。潞河中學(xué)附屬學(xué)校機(jī)器人社團(tuán)李衛(wèi)華老師帶領(lǐng)學(xué)生李環(huán)宇、姜博洋首次參加國(guó)家級(jí)科技比賽，兩名小學(xué)生以沉著冷靜的態(tài)度及穩(wěn)定發(fā)揮的實(shí)力榮獲一等獎(jiǎng)。此外，機(jī)器人社團(tuán)李淼老師帶領(lǐng)學(xué)生朱南羽、何宇斐參加了由中央電化教育館組織的第十八屆全國(guó)中小學(xué)電腦制作活動(dòng)電腦機(jī)器人競(jìng)賽，兩名學(xué)生在小學(xué)組能力風(fēng)暴WER能力挑戰(zhàn)賽中榮獲三等獎(jiǎng)。

在由北京市人民政府、工業(yè)和信息化部、中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦的2017世界機(jī)器人大會(huì)上，潞河中學(xué)附屬學(xué)校的李環(huán)宇、姜博洋、朱南羽、何宇斐等4名小將參與工業(yè)時(shí)代項(xiàng)目中WER工程創(chuàng)新賽和WER能力挑戰(zhàn)賽兩個(gè)類別的角逐，努力拼搏、積極進(jìn)取，一路過(guò)關(guān)斬將，他們分別在WER工程創(chuàng)新賽中獲中小學(xué)組亞軍，WER能力挑戰(zhàn)賽獲二等獎(jiǎng)。

學(xué)生通過(guò)平時(shí)的刻苦練習(xí)和參賽的實(shí)踐鍛煉，不但提高了編程技術(shù)，相互之間的配合也更加默契。學(xué)生們的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提高。同時(shí)，為了提高學(xué)生設(shè)計(jì)解決方案時(shí)的創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力，編程時(shí)的邏輯思維能力、數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、合作能力，李衛(wèi)華、李淼兩位輔導(dǎo)教師工作中有計(jì)劃、有行動(dòng)、肯付出，經(jīng)常與學(xué)生一起潛心學(xué)習(xí)、反復(fù)訓(xùn)練，用樂(lè)觀的心態(tài)積極備賽。同時(shí)，李衛(wèi)華、李淼兩位輔導(dǎo)教師從研究學(xué)生特點(diǎn)入手，不斷為參賽學(xué)生設(shè)計(jì)有針對(duì)性的實(shí)踐活動(dòng)，從意志品質(zhì)上幫助他們養(yǎng)成沉著、認(rèn)真、善思的特點(diǎn)，從大量實(shí)踐練習(xí)中開(kāi)闊他們的眼界、增進(jìn)他們處理問(wèn)題的能力、提高他們的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

建立開(kāi)放多元的機(jī)器人校本課程

隨著智能機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展和推廣，智能機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)，將智能機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)和技能納入中小學(xué)的技術(shù)課程或綜合實(shí)踐等課程勢(shì)在必行。學(xué)校在課程建設(shè)方面，要求教師“遵循學(xué)生的年齡特點(diǎn)和身心發(fā)展規(guī)律，激發(fā)學(xué)生的積極性主動(dòng)性，創(chuàng)設(shè)有利于每個(gè)學(xué)生健康發(fā)展的課程體系，促進(jìn)每個(gè)學(xué)生全面而有個(gè)性地發(fā)展?！?比如，李衛(wèi)華老師的機(jī)器人展示課《你畫(huà)我畫(huà)》主要借助微課進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生可以自主選擇學(xué)習(xí)難度，并能夠在課堂上把一次聽(tīng)不懂的內(nèi)容反復(fù)播放。課堂上，學(xué)生在任務(wù)指引下觀看微課，開(kāi)展自主學(xué)習(xí)，課堂變教為學(xué)，改變了傳統(tǒng)講授式的教學(xué)模式。

由于機(jī)器人是綜合性的教育教學(xué)平臺(tái)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和操作性，同時(shí)，教學(xué)容易受到器材、場(chǎng)地、學(xué)生的認(rèn)知水平等方面的影響，需要建立開(kāi)放多元的機(jī)器人教育校本課程。潞河中學(xué)附屬學(xué)校根據(jù)不同年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，學(xué)校機(jī)器人教室及器材的實(shí)際情況，有針對(duì)性的進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)，形成多元的、有效的、實(shí)施性強(qiáng)的校本課程體系，讓機(jī)器人教育有的放矢。在教室里，經(jīng)?？吹竭@樣的情境：十幾個(gè)孩子一邊聽(tīng)著老師的講解，一邊動(dòng)手操作?！跋葘?號(hào)管腳插上按鈕，6號(hào)管腳作為輸出端插上電機(jī)。變量狀態(tài)為整數(shù)變量，并賦值為零；按下按鈕……”按照李衛(wèi)東老師的講解，孩子們及時(shí)修正巡線機(jī)器人的程序代碼，一次次嘗試讓機(jī)器人按照既定路線完成任務(wù)。學(xué)生在課堂上充分開(kāi)拓思維，在不斷的嘗試、交流中提高學(xué)習(xí)興趣，提高動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)信心，從而全面促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

豐富多彩的機(jī)器人教育活動(dòng)

為了促進(jìn)學(xué)生增長(zhǎng)科學(xué)知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程，激發(fā)創(chuàng)意靈感，了解科技動(dòng)態(tài)及豐富的科普資源。學(xué)校組織學(xué)生走進(jìn)科技場(chǎng)館，機(jī)器人形態(tài)各異，功能多樣——畫(huà)人像機(jī)器人、跳舞機(jī)器人、機(jī)器蜘蛛、各種機(jī)器車輛……它們以新奇的智能深深吸引了學(xué)生的注意力。學(xué)生通過(guò)看、聽(tīng)、玩體驗(yàn)了科技魅力。

通過(guò)類似的參觀，有效促進(jìn)了學(xué)生對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域的關(guān)注，對(duì)他們今后學(xué)習(xí)編程技能，掌握機(jī)器人制作技巧起到了一定的激趣作用。此外，學(xué)校還經(jīng)常組織安排科學(xué)館巡展、頭腦對(duì)對(duì)碰、科學(xué)論壇等豐富多彩的活動(dòng)。

在積極開(kāi)展機(jī)器人教育普及的基礎(chǔ)上，潞河中學(xué)附屬學(xué)校通過(guò)承辦各級(jí)各類機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)：走進(jìn)社區(qū)進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)展示；積極參與機(jī)器人教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的交流活動(dòng)；通過(guò)微信、網(wǎng)站、電視臺(tái)等媒體進(jìn)行展示，讓更多的家長(zhǎng)了解學(xué)校機(jī)器人教育開(kāi)展的情況，促進(jìn)學(xué)校機(jī)器人教育的穩(wěn)步提升。通過(guò)活動(dòng)的開(kāi)展，將機(jī)器人教育融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活中，為學(xué)生的成長(zhǎng)提供了豐富的創(chuàng)新空間。

潞河中學(xué)附屬學(xué)校一貫堅(jiān)持“健全人格”的培養(yǎng)目標(biāo)，孫會(huì)芹校長(zhǎng)更是高度重視科技和藝術(shù)教育在學(xué)生健全人格養(yǎng)成中的重要作用。為了繁榮校園科技活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手實(shí)踐能力，強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)意識(shí)，學(xué)校在科技類課程設(shè)置、實(shí)踐活動(dòng)等方面均做出了嘗試。青少年科技教育是一項(xiàng)意義深遠(yuǎn)的工程，學(xué)校將繼續(xù)做好制度建設(shè)、監(jiān)督管理、服務(wù)保障工作，開(kāi)展豐富多彩的科技活動(dòng)，為每位學(xué)生搭建培養(yǎng)、訓(xùn)練、展示的平臺(tái)。