机器人竞赛对学生综合素质影响的研究

姜旭

【摘 要】本文中重点研究了机器人进校园在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中对实现全面提升学生的综合素质有何积极影响。笔者在建构主义理论的指导下进行机器人竞赛教育，并通过活动前后的对比，研究了机器人教育如何提升学生综合素质，提高了哪方面的能力，给出推进机器人教育的对策和建议。

【关键词】中小学 机器人竞赛 综合素质 FLL

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.23.024

“科学技术是第一生产力”，在新课程改革的背景下，科学教育显得尤其重要。机器人作为科学教育中一个新的分支，近年以多种形式走进校园，竞赛的方式尤其普遍。计算机科学、人工智能迅猛发展，但不少没接触过机器人的学生认为，机器人是很神秘的，是大学生和科学家才去研究的项目。为了向中小学生普及机器人知识，揭开其神秘面纱，机器人这一新兴学科正走进校园。机器人进校园活动让学生对单片机和传感器有基本的认识，从底层去认识计算机科学并提升个人的综合素质。新课程改革以来，素质教育被提上日程。实验教育在培养学生的创作力和综合能力显得尤其重要。机器人不是一个单纯的知识点，而是一个全新的信息技术综合教育平台。在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中，明确提出要全面提升学生的综合素质的要求。机器人教育的推广，对实现这一目标有积极意义。

机器人教育作为一种全新的教育教学实践，正受到不少学校的关注和重视。我市参与各级给类机器人竞赛的学校和学生逐年增多，参与范围逐年扩大。以重庆市科协举办的第三届创意机器人的大赛为例，参赛师生达到1500余人，比2016年参加的总人数增加了20%左右。并且，参与的队伍又几乎囊括了重庆市的所有区县，这都说明了机器人教育越来越普及。笔者将以FLL机器人工程挑战赛为案例，探讨机器人活动对学生综合素质的影响。

一、机器人竞赛对学生综合素质的影响

（一）对学生自学能力的影响

机器人竞赛就为学生创设了一个学习情景，为了完成机器人的设计组装、程序编写、功能实现，都需要整个团队的队员相互协作，在教师的指导下主动学习电路知识、传感器知识、单片机知识等。从传统教学中的“教师要学生学”转变为“学生主动学”。高中生对程序设计接触不多，学生通过主动翻阅程序设计教材、咨询老师、查阅网上资料等方式，在很短的时间内就能掌握简单的程序设计知识、单片机等知识。87%的学生认为，自己通过查阅各种资料而获得的知识比传统课堂中满堂灌的知识理解得更透、记得牢。这不仅对学生学习打下了基础，而且让学生明白主动学习比被动学习的效果更明显，使学生学会学习。

（二）对学生解决问题能力的影响

参赛的学生有进行了编程培训，能够掌握C语言的语法和结构。譬如，要让智能机器人小车遇到标识后先向前开6秒，再启动倒车程序。学生开始时候把程序写成如下：

if（flag==1）

{

digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动

digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动

Delay（5000）；//向前开5000毫秒

digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动

digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动

Parking（）；//启动倒车函数

}

看上去十分正确的一段程序，但实际情况却并非如此。智能机器人小车不断向前运动而不向后运动。于是学生在不断的思考后，对程序进行了修改，控制小车只执行一次向前运动后马上启动倒车。程序修改如下：

if（flag==1）

{

digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动

digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动

Delay（5000）；//向前开5000毫秒

flag=2；

}

elseif（flag==2）

{

digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动

digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动

Parking（）；//启动倒车函数

}

这时候机器人的动作终于符合要求了。在程序编写的过程中，我们关注的并不是学生的编程能力，而是关注学生遇到困难时如何去解决问题的能力。拓宽解决问题的思路，提高解决实际问题的能力。

（三）对学生实践能力的影响

重庆市FLL机器人工程挑战赛，要求学生必须完成相应的任务，每年的主题也不同，这就让学生必须学会任务探究，根据比赛的任务设计机器人。在赛场上小组协作完成任务。

（四）对学生协作能力的影响

在机器人竞赛初期，不少学生普遍存在独立行动的现象。辩证唯物主义提出，“整体”拥有“部分”没有的特征，这就是我们常说的“1+1>2”。在竞赛准备过程中，独立行动进度之慢、效果之差明显不能满足竞赛的需要，这迫使学生必须以团队为单位，在协作中前进。组员落实分工，在协商中进步。

（五）对学生交流能力的影响

在常规教学中，经常有小组讨论的环节，但缺乏指导的讨论容易流于形式。在竞赛过程中，由于时间紧迫，学生必须善于利用工程化的交流来商讨如何完成比赛任务。我们要让学生知道，并不是一味的会“说”就是懂得沟通，良好的沟通应该是在“听”与“说”之间，产生思维碰撞。在竞赛结束后，学生的工程化沟通技巧明显提升，并且能够应用在文化课的学习当中。

（六）对科学素养信息素养的影响

在机器人竞赛开展后，学生对科学技术的兴趣日益提升。这一现象不仅针对参赛队员，其他非参赛的同学都对机器人产生浓厚兴趣。作为一名信息技术教师，明显感受到课后学生对机器人、数码科技、计算机科学这一方面的咨询多了很多。在信息技术课堂上，学生对信息技术学习热情有所提高。机器人进校园，在校园内形成一股热爱科学的良好氛围，提高了学生主动接触科学，探索科学的科学素养。

二、对机器人竞赛教育的反思

（一）明确机器人竞赛目的

機器人竞赛教育并不只是为了学习编程和机器组装知识的教育，更不是为了获取奖项的教育，而是通过机器人这个载体，让学生自主建构科学知识体系，在活动过程中提升个人的综合素质。在机器人教育开展的过程中，需明确“提升学生综合素质”这一目的，同时也要明确，竞赛只是一种教育手段，奖项只是一项鼓励，降低竞赛的功利性。同时，教师应引导学生在比赛中以良好的心态应赛，客观看待比赛中的突发、偶发事件。

（二）明确教师在机器人竞赛中的作用

根据结构主义教育理论，教师是学生活动的促进者而非知识的传授者。在机器人竞赛的准备过程中，应该以引导为主，使学生在一定的情境下学会利用团队协作、沟通交流、自主学习等方式来建构关于机器人、组装设计、程序设计等知识，让学生主动承担起解决问题的责任，而非为了获奖而满堂灌。

[基金项目：重庆市普通高中学生综合素质评价研究专项课题《以高中学生综合素质评价为载体的校本综合实践课程研究》课题批准编号：SZPJ1555]

参考文献

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[3]杨彬.智能机器人课程是素质教育的新载体[J].中国职业技术教育，2007，22：45-46.endprint