機(jī)器人科學(xué)教育論文

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一、開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的途徑

面對(duì)新的形勢(shì)和學(xué)校的實(shí)際情況，筆者所在的學(xué)?！憬瓊髅綄W(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)，積極進(jìn)行了機(jī)器人科學(xué)教育的探索。

（一）成立機(jī)器人俱樂部，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為了將國家課程“通用技術(shù)”中的“機(jī)器人制作”課程更好地落到實(shí)處，浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)在上級(jí)教育部門、科技局的支持下，與浙江外國語學(xué)院、上級(jí)教育技術(shù)中心、潮鳴街道科協(xié)和杭州發(fā)明學(xué)校共同發(fā)起，創(chuàng)辦了浙江省首家通用技術(shù)與機(jī)器人科學(xué)教育相結(jié)合的“杭州機(jī)器人俱樂部”（設(shè)于浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)內(nèi)），并正式掛牌開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)。俱樂部開展活動(dòng)的宗旨是開展豐富多彩的機(jī)器人研制和競(jìng)賽活動(dòng)，普及機(jī)器人科學(xué)知識(shí)，發(fā)揮青少年的聰明才智，使青少年在快樂的體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在成長(zhǎng)與進(jìn)步中培養(yǎng)科學(xué)精神和科學(xué)思想，掌握科學(xué)知識(shí)和科學(xué)方法。此外，也鼓勵(lì)更多優(yōu)秀科技幼苗的涌現(xiàn)，喚起全社會(huì)對(duì)青少年科技活動(dòng)的普遍關(guān)注和支持。俱樂部有人工智能機(jī)器人工作室（各種規(guī)格的機(jī)器人50多套）、電子制作工作室、模型設(shè)計(jì)工作室、通用技術(shù)工作室和勞動(dòng)與技術(shù)創(chuàng)新制作室等。俱樂部面向全市中小學(xué)生開展示范展示活動(dòng)，并開放機(jī)器人專用實(shí)驗(yàn)室或活動(dòng)場(chǎng)地，組織學(xué)生和社區(qū)市民參觀、體驗(yàn)、參與機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目，讓更多的學(xué)生和市民了解機(jī)器人、接觸機(jī)器人、設(shè)計(jì)機(jī)器人、制作機(jī)器人。俱樂部還利用業(yè)余時(shí)間對(duì)中小學(xué)生開展機(jī)器人基本知識(shí)和技能的培訓(xùn)，并定期組織開展校際機(jī)器人邀請(qǐng)賽，為廣大中小學(xué)生提供一個(gè)學(xué)習(xí)科技、展示自我的平臺(tái)。這樣，社區(qū)與學(xué)校合作，達(dá)到了資源共享的目的，體現(xiàn)了“建設(shè)節(jié)約型社會(huì)”的理念。此外，俱樂部還與杭州市科技局、浙江中控科技機(jī)器人研究院合作舉辦了全國科普周活動(dòng)項(xiàng)目“機(jī)器人的昨天、今天和明天”的科普講座，受到了很多通用技術(shù)教師和市民的好評(píng)。

（二）利用俱樂部吸引愛好者共同探究機(jī)器人教育

俱樂部依托機(jī)器人教育工程專業(yè)人員在為有關(guān)學(xué)校進(jìn)行定向指導(dǎo)后，很多學(xué)校將機(jī)器人科學(xué)教育納入到信息和通用技術(shù)及物理等選修課程中去，并逐步開展機(jī)器人科學(xué)教育的組織方式與教學(xué)活動(dòng)的研究。有的學(xué)校成立了機(jī)器人項(xiàng)目教學(xué)活動(dòng)研究小組，有針對(duì)性地開展各項(xiàng)活動(dòng)；有的學(xué)校與現(xiàn)代科技企業(yè)合作，創(chuàng)辦機(jī)器人科學(xué)教育聯(lián)盟，針對(duì)中小學(xué)生機(jī)器人教育的標(biāo)準(zhǔn)化硬件和軟件進(jìn)行開發(fā)和試驗(yàn)；有些學(xué)校還投入大量經(jīng)費(fèi)，創(chuàng)建了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，并添置了最新的機(jī)器人教學(xué)設(shè)備，為進(jìn)一步深入開展機(jī)器人科學(xué)教育提供硬件支持。這樣，專業(yè)人才與業(yè)余愛好者相結(jié)合，運(yùn)用多種方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使機(jī)器人科學(xué)教育不斷得以改進(jìn)和完善。

（三）以任務(wù)驅(qū)動(dòng)使機(jī)器人教育成為參賽項(xiàng)目和常態(tài)實(shí)踐活動(dòng)

學(xué)校強(qiáng)調(diào)在普及的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性、探索性和實(shí)踐性，鼓勵(lì)有興趣、有特長(zhǎng)的青少年深入開展機(jī)器人科技活動(dòng)。在活動(dòng)前或活動(dòng)的過程中，教師必須經(jīng)常與學(xué)生共同討論，明確實(shí)踐的具體要求和任務(wù)，通過不斷引導(dǎo)激發(fā)和維護(hù)學(xué)生的興趣和熱情，幫助學(xué)生開拓思維，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決實(shí)際問題的能力。如周斌同學(xué)進(jìn)行了賽車機(jī)器人的研制，他充分發(fā)揮了想象力，并查閱了許多資料，請(qǐng)教了有經(jīng)驗(yàn)的老師，將真實(shí)的賽車控制系統(tǒng)運(yùn)用于機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，一舉在省機(jī)器人大賽中獲得了冠軍。

二、開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的特點(diǎn)

我們開展的機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)主要有以下特點(diǎn)：

（一）具有趣味性機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)能增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使它們?cè)谂d趣盎然中逐步形成創(chuàng)造的原動(dòng)力，使“快樂機(jī)器人”探究變成現(xiàn)實(shí)。它能啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，使機(jī)器人科學(xué)原理的學(xué)習(xí)和科技創(chuàng)新與現(xiàn)實(shí)問題相互聯(lián)系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造欲望。

（二）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)對(duì)學(xué)生思維方法的培養(yǎng)和鍛煉、對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力的形成極為有利。例如學(xué)生設(shè)計(jì)的“機(jī)器狗”，生動(dòng)形象，并且還有語音和情感響應(yīng)。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作交流能力學(xué)生在小組合作的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，共同設(shè)計(jì)、組裝、編程和調(diào)試。在完成每次技術(shù)任務(wù)的過程中，設(shè)計(jì)制作者必須進(jìn)行討論和交流，必須有相應(yīng)人員的配合和共同努力才能達(dá)到相應(yīng)目的。這樣就能慢慢促進(jìn)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力的提升。

三、開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的保障措施

（一）師資落實(shí)

我們選定既有好的科學(xué)基礎(chǔ)理論水平，又有很強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力的優(yōu)秀教師，承擔(dān)機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的具體指導(dǎo)工作，并實(shí)行分工負(fù)責(zé)，合理調(diào)節(jié)。指導(dǎo)教師主要為：科技教育特級(jí)教師、機(jī)器人俱樂部科技創(chuàng)新負(fù)責(zé)人、高中技術(shù)學(xué)科教師，還有物理、化學(xué)、生物等相關(guān)課任教師，以及團(tuán)委和學(xué)生會(huì)的科技骨干教師和高校志愿者。

（二）時(shí)間落實(shí)

機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)一般安排在下午放學(xué)后或雙休日，寒暑假期主要開展實(shí)踐活動(dòng)，也會(huì)在全國“科普周”等特殊的日子里安排一些活動(dòng)。

（三）場(chǎng)地落實(shí)

機(jī)器人俱樂部設(shè)有各種門類的機(jī)器人探究實(shí)驗(yàn)室，包括機(jī)器人踢足球的專業(yè)球場(chǎng)6個(gè)、機(jī)器人滅火實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地2個(gè)，此外還有機(jī)器人調(diào)試臺(tái)等專業(yè)場(chǎng)所。

（四）器材落實(shí)

我們?yōu)榫銟凡縿?chuàng)造了較好的資金條件，專門招標(biāo)購置先進(jìn)的組合式機(jī)器人套材，如用于科技探究活動(dòng)的“科樂思”器材30套、小型機(jī)器人200套件、高級(jí)機(jī)器人組件12套以及各種電子元器件等，投入約80萬元，為機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的有序、有效開展奠定了良好的硬、軟件基礎(chǔ)。

四、開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的成效

杭州機(jī)器人俱樂部設(shè)在浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)的“全國科學(xué)教育基地”內(nèi)。自從成立之日起，我們就積極組織學(xué)生參加各種各樣的機(jī)器人科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，在傳授科學(xué)文化知識(shí)的同時(shí)，重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想和創(chuàng)造意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造積極性。學(xué)生手腦并用，創(chuàng)新設(shè)計(jì)和發(fā)明制作了很多科技作品。在學(xué)生參加的各級(jí)各類青少年科技創(chuàng)新發(fā)明比賽中，共有1600多項(xiàng)次獲全國、省、市的一、二、三等獎(jiǎng)。2012年，機(jī)器人俱樂部派出的代表隊(duì)在杭州市機(jī)器人比賽中榮獲高中組和初中組足球賽冠軍，后來在浙江省的比賽中，杭州艮山中學(xué)隊(duì)和浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)隊(duì)分別取得機(jī)器人足球比賽一等獎(jiǎng)和冠軍的好成績(jī)。2014年，中央電視臺(tái)專程來學(xué)校機(jī)器人俱樂部拍攝機(jī)器人科學(xué)教育實(shí)踐活動(dòng)。他們對(duì)機(jī)器人俱樂部所開展的各種各樣的科技活動(dòng)給予好評(píng)。我們的機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)照片還被刊登在中央教育科學(xué)研究所主辦的雜志封面上。實(shí)踐證明，機(jī)器人俱樂部的成立有利于促進(jìn)青少年第二課堂活動(dòng)的廣泛開展和學(xué)?？茖W(xué)教育水平的提高。

五、對(duì)開展機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)

機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)內(nèi)容必須豐富，形式必須多樣。只有這樣才能吸引學(xué)生參加，滿足學(xué)生各方面的要求，使他們的興趣、愛好向積極方向發(fā)展。同時(shí)，機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)要基于學(xué)生的生理、心理特點(diǎn)，其目標(biāo)設(shè)定要契合和適應(yīng)課程改革與未來勞動(dòng)者素質(zhì)的要求，根據(jù)面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來的方向來確定。機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)應(yīng)具有科學(xué)性、知識(shí)性和實(shí)踐探究性。科學(xué)性就是要求內(nèi)容正確，能從力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和信息學(xué)等極其廣泛的物理基礎(chǔ)理論和科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)中尋求依據(jù)，找出解決問題的辦法。知識(shí)性就是指科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)要有助于學(xué)生掌握知識(shí)、形成技能，使學(xué)生在活動(dòng)中有所收獲。實(shí)踐探究性就是寓知識(shí)于實(shí)踐活動(dòng)之中，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中接受科學(xué)教育，提升創(chuàng)新素養(yǎng)。機(jī)器人科學(xué)教育活動(dòng)的開展要注重建構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)方案與競(jìng)賽標(biāo)準(zhǔn)。科學(xué)的評(píng)價(jià)體系以及適宜的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，能夠激勵(lì)學(xué)生的參與積極性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。在機(jī)器人科技教育活動(dòng)中，教師既是組織者、指導(dǎo)者，又是參與者。教師要在教學(xué)中盡可能地創(chuàng)造寬松的環(huán)境和和諧的學(xué)習(xí)氛圍，發(fā)揚(yáng)民主，大力鼓勵(lì)學(xué)生向教師提問題，引導(dǎo)學(xué)生樹立“不唯書，不唯師，只唯實(shí)”的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。

作者：陳歡慶 單位：浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗(yàn)中學(xué)