校園科技教育中機器人活動的組織

馬學品

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，機器人作為人類的朋友將會伴隨在我們左右，機器人技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)和先進制造技術(shù)的典型代表和主要技術(shù)手段，并且成為了世界各國競相發(fā)展的科技前沿之一。最尖端的機器人技術(shù)是類人型機器人，研制具有人類外觀特征，可以模擬人類行為、智能、情感與基本操作功能的類人型機器人，一直為人類夢寐求之。類人型機器人廣泛涉及人工智能、計算機視覺、自動控制、精密儀器，傳感和信息等一系列學科的創(chuàng)新研究和綜合集成，它將代表著一個國家高新技術(shù)發(fā)展的綜合水平。所以，新一輪課程改革已將智能機器人的制作納入到了高中通用技術(shù)課的課堂教學中了，將作為一門教學項目予以考評。故中小學完全有必要馬上將機器人活動這項21世紀最具挑戰(zhàn)性的項目在校園科技教育中廣泛開展組織起來。

那么，如何在校園科技教育中組織好青少年的機器人活動呢？

一、首先，應(yīng)讓學校領(lǐng)導充分認識機器人活動的重要性和必要性，力爭早點投資該項目。

素質(zhì)教育是現(xiàn)代教育的主旋律，故對學生的素質(zhì)教育顯得主關(guān)重要，而我們所說的素質(zhì)不是僅僅指灌輸?shù)闹R，而是潛移默化的能力。學生良好的整體素質(zhì)已超越了學習好了就好的意義，它還包含著對能力的要求，如學以致用的能力，適應(yīng)社會的能力和面對未來的挑戰(zhàn)能力，不斷創(chuàng)新的能力……機器人活動旨在啟發(fā)學生無窮的想象力和創(chuàng)造力，充分調(diào)動學生運用所學的各種知識和技能，并使整個學習過程充滿刺激或挑戰(zhàn)性，能讓學生體驗挑戰(zhàn)能力極限后的無比的自豪和愉快，而這些都是一個成功者不可缺少的品質(zhì)。機器人活動則正是提供了這樣的一種機會，可以讓學生親身參與到活動中去，并在教師的指導下，綜合運用所學的知識，通過觀察，探索機器人模型搭建，程序編寫，分析解決一定的問題，培養(yǎng)學生動手、動腦的能力，體驗挑戰(zhàn)困難，獲得成功的快樂，培養(yǎng)學生的自信心與創(chuàng)造力。

青少年機器人活動能讓學生在循序漸進的學習中，從簡單的機械、能源、建筑工程到智能化的機器人，從基礎(chǔ)的按圖拼裝到任意發(fā)揮想象自由組合，通過計算機寫程序，使用各種傳感器，使各種元器件及構(gòu)件變成可以響應(yīng)外界條件變化的自動控制系統(tǒng)。機器人的搭建要求每一個組件的設(shè)計和制造都達到極其精確。所以，在教學課堂上，學生的整個構(gòu)思，設(shè)計和開發(fā)過程儼然是實際工作和真實生活中的體驗。機器人是一種多學科融合的學科，它涉及數(shù)學、物理、生物、地理、工藝、語言等多種學科的內(nèi)容，能使學生的綜合知識增強。同時，機器人活動能最大限度的將想象和創(chuàng)造空間留給學生，對于同一問題，學生可尋求多種獨特的解決方案，激發(fā)學生的學習欲望，培養(yǎng)其學習興趣，并形成良好的學習習慣，培養(yǎng)創(chuàng)新的意識，能讓學生在游戲中掌握深奧的科技知識，使學習不再枯燥。有了這么多的好處，并且又能體現(xiàn)學校先進的教育理念，還有什么理由不早點投資該項目呢？

二、學校投資了，教學設(shè)備有了，就得真抓實干，而我認為要搞好機器人活動并有所收獲則應(yīng)把握以下幾點：

1、用好教學形式。

在機器人活動的輔導中應(yīng)真心實意，實施民主式、開放式，交融式和探究式教學。“師道尊嚴”、“唯師獨尊”的時代早已過去，在機器人這樣一個高科技項目的教學中，這種局面更不存在，就是一位大學的機器人教授在創(chuàng)新意識較強的中學生面前也不可能做到“唯師獨尊”！因此，在機器人教學活動中建立民主、平等、和諧的師生關(guān)系便顯得極其重要。教師不僅要熱情地對學生的幼稚和天真加以呵護，還要真誠地對學生的偏差和錯誤加以點撥或矯正，真心真意地善待學生，與學生共同探討，在充分尊重學生的個性特征的基礎(chǔ)上，讓學生在與教師的探討中認識自身的不足，切忌態(tài)度蠻橫，方法簡單，處理草率;切忌冷嘲熱諷，橫加責難;更切忌干人一面，不尊重學生的個性。教師自身要做到和藹可親，平易近人，謙遜豁達，以理服人，以德服人，以才服人，切不可孤芳自賞，自以為是，甚至剛愎自用，認為是高科技項目便不可一世。教師一定要放下架子，虛心向?qū)W生學習，同學生相互交流，某些良好的機器人創(chuàng)意項目其實就來自學生，故教師萬不可高傲自大。只有這樣才能更好地融洽師生關(guān)系，讓學生無拘無束，輕松愉快，充分發(fā)揮學生創(chuàng)新思維的主動積極性，讓學生自由自在地思維，充分體現(xiàn)學生認識理解事物的個性，讓學生主動地去開啟機器人創(chuàng)新之門。

2、呵護好好奇心。

好奇心是興趣的典型表現(xiàn)，是人主動探索知識的一種心理傾向，它使人富有追根求源的精神品質(zhì)。好奇是人的本性，更是學生們在機器人活動中表現(xiàn)出的天性。哥倫布因好奇發(fā)現(xiàn)了新大陸，牛頓因好奇發(fā)明了萬有引力定律，達爾文因好奇創(chuàng)立了生物進化論，陳景潤因好奇揭開了哥德巴赫猜想之謎。一方面教師不失時機地為學生提供探索機器人知識的學習環(huán)境，提出一些既使學生感到自己有能力解決而又需要動腦筋積極探究才能解決的問題，并巧妙引導學生去發(fā)現(xiàn)和尋找問題的答案，充分尊重學生的“發(fā)現(xiàn)”，理解學生的“未發(fā)現(xiàn)”。使學生獲得成功的喜悅，點燃創(chuàng)新的火花。另一方面，教師還應(yīng)積極鼓勵學生提問。愛因斯坦說過：“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要。”我記得有人說過這樣一番有趣的話：大學生就是能全面地分析回答導師的問題;研究生是在導師指導下去研究和解決問題;博士生是在導師指導下去發(fā)現(xiàn)和解決問題，;博士后則是自己去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。不知道這種說法是否科學，但它卻說明提出問題是何等的重要。在機器人活動中一個好的問題的提出其實就潛伏著一個好的創(chuàng)意馬上就要出現(xiàn)。所以，在機器人在學習過程及任務(wù)的研討過程中，應(yīng)鼓勵那些發(fā)現(xiàn)問題，能提出有價值問題的學生不斷發(fā)現(xiàn)問題，并積極探討解決的方案。這樣，你的機器人輔導就不怕沒好課題研究了！自然，機器人創(chuàng)意的優(yōu)秀項目也就誕生了。

3、讓學生在挫折中成長。

在機器人這個項目的輔導中，我極力倡導挫折教育法。我們應(yīng)該學習母獅子教育法;即選擇合適的山澗，把小獅子踢下去，讓它自己爬上來，然后逐步選擇越來越深的山澗，這樣反復進行。小獅子不斷被踢下去，自己又不斷爬上來。當然，小獅子的能力也就越來越強了。在機器人輔導中這種母獅子教育法不妨一試。這樣，學生會在這種類似殘酷的教育中，學會自己解決問題，學會正確對待挫折。不然，學生在比賽時，遇到突發(fā)問題，就沒有解決方案了，就措手不及，甚至泄氣失去斗志了。因為，機器人競賽時的可變因素太多了，別說臨時改變場地及相關(guān)規(guī)則，就是光線的細微變化也會影響到整體成績的巨大變化！只有平時讓學生充分體會挫折，在挫折中健康成長，在大賽中學生才會不慌不忙，從容應(yīng)對賽場上發(fā)生的各種變化。

4、讓學生在競爭中成長。

現(xiàn)在社會競爭無時不存在，無處不存在。在機器人的輔導中應(yīng)讓學生正確認識競爭，主動適應(yīng)競爭，并在競爭中激發(fā)潛力，讓學生以最佳狀態(tài)進入到機器人的創(chuàng)意活動中去。要把握好此點，首先教師應(yīng)正確引導學生各自的好勝心，激勵思維，好勝心人皆有之，只在教師善于引導。其次，在條件允許的情況下，應(yīng)該多招一些優(yōu)秀的機器人活動選手，然后把他們分成不同的幾個大體水平相當平行的組，讓他們在平時活動中有意無意地相互競爭，在內(nèi)部競爭中選拔優(yōu)勝者，然后將優(yōu)勝者重新組隊，讓其進行更難的挑戰(zhàn)，并在這部分人中經(jīng)競爭篩選出參賽的代表隊。這樣，就不怕優(yōu)秀的選手不出來了，更不用擔心這樣的選手沒競爭力了。

5、早作準備，避免臨陳磨槍。

智能機器人競賽極具挑戰(zhàn)性，許多該項目的優(yōu)勝學校均有相當?shù)姆e累，單靠突擊很難取勝！若是平時不準備、不訓練，每到競賽前再臨陣磨槍，這樣往往是老師累死累活的教，學生競賽卻碰運氣，很難有穩(wěn)定的成績。所以越早作準備越好！

6、聘請機器人顧問團。

機器人項目是一個高科技的綜合學科，包括數(shù)學、物理、生物、地理、工藝、語言等學科知識，廣泛涉及人工智能、計算機視覺、自動控制、精密儀器，傳感和信息等一系列專業(yè)研究。所以單靠一個人的能力是不能將其搞得紅紅火火的，有必要聽取來自專家的建議。機械工程、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化控制等方面的專家都是你可聘請的顧問團成員。當然，最好還能請一個有實踐經(jīng)驗的機器人輔導前輩為你出謀劃策。

7、熱愛學生，熱愛機器人事業(yè)。

學生是機器人活動的主體，教師沒理由不熱愛學生?！皭邸笨梢愿袆訉W生，可以讓學生以十倍于常的精力投入到機器人的創(chuàng)新活動中去。我長期和學生同吃同住，既當學生思品上的班主任教師，又當技術(shù)教練，還充當關(guān)心生活瑣事的父母長輩全方位的關(guān)心、愛護著機器人活動組的學生們。在赴歐洲參加青少年機器人世界杯期間，為讓學生們休息好，盡快調(diào)整時差，適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境，我除了負責技術(shù)指導，更是充當了負責瑣事安排的后勤部長，吃、喝、住、行樣樣得安排好。賽前，機器人設(shè)備檢查。賽后器材清理，累得我真夠嗆！而在競賽結(jié)束后，學生們觀光，領(lǐng)略美麗的異域風光時，我則給他們看行李、拍照片。這種“愛生”師生情促成了優(yōu)異成績的取得！

愿此文能引起拋磚引玉之效，將機器人這個21世紀的前沿學科滲透到校園科技教育的廣闊天地中去。