在机器人教育实践中提升学生的综合素养

于建强

2017年7月16日，青岛大学体育馆全国NOC比赛的闭幕式上，当听到“物流机器人一等奖——杨闯、万泰铭”时，青岛第七中学的两个学生激动地呐喊起来。声声呐喊饱含他们辛勤的汗水，他们在学校里反反复复实验、拆了又拆、改了又改，甚至趴在地上仔细观察的场景历历在目。同样，8月7日，在亚太机器人比赛现场，我校的几名学生聚精会神、配合默契，在中学组投掷赛上力克群雄，获得了冠军和季军的好成绩。

比赛成绩是鼓舞人心的，但更重要的是培养了学生的综合素养。学校自2008年开始开展机器人教育活动，多年来在学校领导的大力支持下，在教师团队的刻苦钻研和勤奋努力下，机器人教育不断推进，从参与活动的学生数量、活动阵地，到机器人设备更新、比赛成绩等方面都有了长足的进步。

从最初学习的乐高一代机器人AST，到目前的乐高三代EV3，学生还接触了综合技能机器人、WER世界教育机器人、NOC大赛机器人等。近年来学校机器人教育分两个方向发展，一是普及型的选修活动课。每学期在规定的时间开设活动课，进行机器人普及教育，让学生进行乐高积木式机器人搭建活动，学习机器人的编程。二是针对机器人比赛进行的精英教育。针对比赛项目选拔优秀队员，对竞赛项目进行研究、实验，然后参加比赛。

电脑机器人制作在很大程度上需要学生自己动手搭建出机器人模型，教师主要充当引导者角色，实际操作由学生完成。在反复调试、验证的过程中，学生往往要拆装机器人很多次，很大程度上体验了科学工作者的艰辛，并理解了机器结构的奥妙，手也会变得灵巧起来。

一、机器人活动可以培养学生良好的观察习惯，提高观察和分析能力

在项目研制的过程中，学生要留心观察机器人的运动情况，观察周围的光线环境，观察黑线的位置等，这锻炼了学生的观察能力。在2017年暑假备战全国NOC机器人大赛的训练过程中，机器人在简单的巡线过程中偶尔出现不同位置找不到路口黑线的情况，由于情况不固定，难住了杨闯、万泰铭、于景瑞、陈海州等同学，他们很沮丧地求助教师。教师告诉他们：“每次测试有哪些方面有变化？你认为是什么影响了机器人的运行？仔细观察、多多实验，同时做好记录，自己寻找答案吧。”

于是他們开始提出不同的思路：是不是中午的时候太阳光很强，下午没有太阳了？是不是电池电量不足，电压就低了？是不是场地的原因？机器人的结构是不是需要固定？是不是传感器松动了？看着学生积极讨论，不断测试，教师感到很欣慰。学生努力地测试着，甚至趴到地上看机器人运动……打开灯、拉上窗帘、把场地擦干净、把传感器固定牢固，最后在教师的帮助下，他们直接使用有线的直流电源。每次实验，学生都要记录改变了什么条件，实验后有什么变化，从而总结出方法和规律。

经过多次的刻苦训练，他们发现这款机器人在同一程序下运行与电池电量、灰度传感器安装的高低、场地地面有突起等多种情况有密切关系。通过赛前训练，参加NOC比赛的学生的观察和分析问题的能力有了明显的提高。

二、机器人教育有利于培养学生的创造性思维

2015年山东省青少年机器人大赛中，李浩明和娄欣昊同学参加了综合技能项目的比赛。这个比赛要求学生现场搭建机器人、现场编程，是真正考验和锻炼学生能力的一项比赛。在第一轮比赛中，由于整个程序运行到中间的时候出现误差，不能完成后续任务，因此成绩一般。但是两人并没有气馁，他们积极研究，现场修改，根据出现的问题调整思路，在符合比赛规则的情况下，把程序分段，多次运行，绕过了中间难以运行的一段路线，从而在第二轮比赛中取得高分，最终取得了一等奖的好成绩。赛后李浩明同学说：“这样的比赛真是过瘾、惊险、刺激，而且激励自己开动脑筋，努力思考。”这就是机器人比赛的魅力所在：让学生有兴趣、肯钻研，能锻炼创造性思维。

三、机器人教育有利于培养学生的团队意识和合作精神

在传统课堂中，学生之间鲜有合作互动行为，他们大部分时间是被动地听教师讲课。机器人制作活动涉及的知识广泛，许多活动是学生一个人不可能完成的，必须要有多名学生协作完成，并在协作过程中探索、发现有用的信息，然后和其他成员共享。这种合作更体现在创意比赛的准备上。

多年来，我校教师带领学生参加了十几次省市的创意比赛，多次获得一等奖。四个学生一组，首先进行头脑风暴，寻找创意点子，一次次提出，一次次推翻，直到大家都满意为止。然后是分工合作，有准备文字资料的，有搭建结构的，有编写程序的，研究起来井井有条，忙而不乱。

此外，我校举办的机器人教育活动课共吸引了三百多名学生，他们积极参加，提高了学习兴趣与思维能力，有利于其 全面发展。

参考文献：

[1]王海芳，李锋，任友群.关于中小学机器人教育的思考与分析[J].全球教育展望，2009（4）.

[2]张云洲，吴成东，崔建江，丛德宏.基于机器人竞赛的大学生创新素质培养与实践[J].电气电子教学学报，2007（1）.