我校开展电脑机器人的教学活动是从 2001年 5 月开始的,并在2003年获得全国科协青少年机器人足球二等奖。07年获科协青少年机器人足球项目金奖,曾多次获安徽省青少年电脑机器人比赛第一名,代表安徽参加国家级竞赛并获得良好成绩。这与全体投入电脑机器人活动的师生努力是分不开的。经过近年来不断地摸索与总结,我校无论从上级领导,还是到一线教学教师,都对“电脑机器人活动进校园”有了观念上的提高。
我在这门活动课的教学工作中,得出一些实践经验及心得体会,并深切感受到学生参与过程中的一些变化。我认为他们各方面的素质或多或少都得到了提升,既有思想品德方面的,有思维品质方面的,有心理素质方面的,更有科学素质方面的。
首先,需要谈谈我个人对参与到这一活动中的想法。从电脑机器人这一具体的设备来看,不应当只是将其看成学生将来在赛场上进行激烈竞赛的工具。电脑机器人作为学生所喜欢的、而又能拓展学生的思维能力、发挥学生实践动手操作能力的科学技术产品,从教学方面看,它首先应该是一个教学用具。同学们在玩的过程中,学到了工程机械原理和物理知识,并以此为基础搭建机器人。在实际操作的过程中,通过编制、调试程序,培养了多种思维方式,例如一些较粗心的学生从活动中培养了严谨的思维方式,并意识到观察细致的重要性,而另外一些思维方式虽严谨务实但却较为固定的学生,通过与其他同学交流、探讨解决问题的方法,思维方式也丰富多变了起来。 在电脑机器人活动课中,学生可以比较形象地理解各种机械的工作原理。在不少数学、物理等等常规课堂中,一些较为抽象的原理和定理,在这里得到了实际应用和运用。例如,中学物理课才讲到的电流和电压,小学生在日常生活中是很少有机会自行运用其原理去进行一些灵活改装的尝试的。而电脑机器人正好提供了一个符合条件的应用平台,学生不可避免的要了解一些常识用于机器人活动。
电脑机器人活动课堂形式多种多样,没有固定的任务、没有苛刻的程序设计限制,尽自己所能、想自己所想,学生可以在机器人的课堂上淋漓尽致的发挥自己的特点,更好、更快地完成任务才是最终的目的,机器人教学的内容给学生们放宽了活动范围,学生在这样的课堂上定能尽其所能得以更好的发展。现阶段我们学校通过自筹资金,引进多套各种类型、适合不同任务要求的电脑机器人教学平台,尽力满足了师生在充分创新、挖掘潜力、提升能力等等这几个方面的需求。常用的如“乐高”和“广茂达”系列教学平台,其模块化设计很受学生欢迎。部分同学的动手能力比较好,并且其能力往往在亲手组装过程中得到提高。如组装中发现供参考的设计图纸有些细节不合理,一些机械臂结构运转效率不高,还容易引发故障,他们就钻研如何对齿轮进行改进,能手工打磨的就用简单的工具加工;一些该加固的板块,他们自己找来螺丝钉,钻孔并加固,有些同学甚至考虑到了传动结构模块的避震问题。我们指导老师则负责收集学生信息,只要不偏离基本方向,多离奇的想法我们都不会干涉,目的只有一个:尽力提供实践的舞台,让他们充分发挥,在实践中出真知,有些经验只有靠动手和实践才能积累,才能与言传相辅相成。
在竞赛过程中,学生的心理素质也得到了锤炼。激烈的竞赛不仅是对学生身体素质的考验,也是对其意志的磨练。比赛特别是机器人足球项目,进行多轮淘汰赛,赛程一般持续多个小时,这对队员的体力有一定要求。而在各类型竞赛项目中,往往会发生各种突发事件,如机器人故障、裁判的判决出现失误等等。这就要求学生具备相应的应变能力。要在事件中保持冷静、镇定,准确判断情况并采取有效措施。 有一次足球竞赛过程中,机器人突然出现行走路线紊乱,不找球的特点。一名学生急忙通过检查程序、检查红外传感器,检查地面灰度感应器、检测马达电机的工作电压等检测步骤,短时间内准确得出指南针故障的结论,利用中场休息用更换指南针部件的方法使机器人迅速恢复正常工作状态,保证了下半场比赛的顺利进行。一些学生能够自如地使用万用表等测量工具,测量电压和电流等机器人工作参数,及时了解机器人工作状态。 另一个也是真实的案例。黄少康同学,原系我校青少年电脑机器人竞赛小组队员,拿过的最好成绩是全国科协南宁2004年第五届青少年电脑机器人竞赛FLL单项项目三等奖,升入中学后更是迷上电脑机器人活动,多次参加全国比赛,还在安徽省中学生信息学比赛获得一等奖。去年被保送到北京航空航天大学。可以说除了他自己的努力之外,确实也在电脑机器人竞赛活动中受益匪浅。
活动过程中,学生除了学到有关机械、电子、计算机等技术知识,更帮助他们培养良好的生活习惯、掌握技能,养成良好科学素养。相对于以往的科技活动,机器人活动似乎目标更为明确些:在电子信息时代的今天,帮助孩子们更好的理解机器人的构造及运作原理,更早的接触高科技用具。让孩子在利用多学科知识的同时培养孩子们创作能力和创新意识,在编写程序的过程中培养学生严谨的思维,为以后的学习和工作奠定牢固的基础。而这些,对于以往的科技活动来说是不能达到了。
安徽蚌埠第二实验小学
陆成东
2012年9月