【科技日報】機器人進課堂：教學(xué)變得更有趣
發(fā)布日期：2013-10-11 閱讀次數(shù)：
來源：科技日報 編輯：黨委宣傳部 趙琳
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走進北京理工大學(xué)附屬小學(xué)的機器人教室,，記者的目光先被擺在教室中央的6張桌子所吸引。每張桌子上都整齊的擺放著樂高教育經(jīng)典的拼拆塊以及各式各樣的鏈接件,，在它們的中間是機器人,，一個手機大小3厘米厚的長方體,。
北京理工大學(xué)附屬小學(xué)的機器人教師梁瀠告訴記者，他們課堂上正在使用的是樂高第二代機器人,，而擺在周圍的零件是第一代機器人和第二代機器人零件混合在一起,。
“第一代機器人是1998年生產(chǎn)，現(xiàn)在它的電子件已經(jīng)無法使用,，但是其他配件還可以繼續(xù)應(yīng)用于第二代機器人身上,。”梁瀠說。
12臺計算機整齊沿墻擺放,，在教室的另一邊,，還有一個和乒乓球臺大小的機器人操作臺。教室的窗臺上擺滿了獎杯,，大大小小有10多個。在窗臺的角落里,，記者還發(fā)現(xiàn)了學(xué)生用樂高磚塊自己拼成的獎杯,，甚至連獎杯的“耳朵”這樣的小細(xì)節(jié)都被他們拼出來。
“我們學(xué)校是按小班教學(xué)進行招生,，因此每個班一般不超過35人,。雖然你看到的機器人教室并不大，但已經(jīng)可以滿足日常機器人課教學(xué),。只是現(xiàn)在渴望學(xué)習(xí)機器人的學(xué)生越來越多,，我們課后興趣小組活動讓這間教室顯得很熱鬧。”梁瀠介紹說,。
“機器人課程激勵學(xué)生學(xué)習(xí)”
2003年11月,，北京理工大學(xué)附屬小學(xué)開始開展機器人項目，當(dāng)時是以興趣小組的形式開展,。有16名計算機能力較強并且動手能力強的學(xué)生主動參與,，并參加接下來北京市以及全國FLL機器人比賽。
2004年9月起,，為了讓更多的學(xué)生能夠接觸并學(xué)習(xí)智能機器人這一科技含量較高的活動,，北京理工大學(xué)附屬小學(xué)開設(shè)了以“智能機器人”為教學(xué)內(nèi)容的校本課程。理工附小成為北京市第一所將“樂高機器人”系統(tǒng)地納入課堂教學(xué)的小學(xué),。梁瀠也開始了“智能機器人”課程的開發(fā)和實施工作,。
“我在選拔學(xué)生進入機器人興趣小組時，也是遵循學(xué)有余力的原則,。學(xué)生一定要在可以順利完成日常學(xué)業(yè)的前提下,，才可以加入機器人興趣小組。”梁瀠說：“這個原則對學(xué)生也是一種激勵,。我的小組中曾經(jīng)就有一名學(xué)生因為英語期末考試未能達(dá)到優(yōu)秀無緣參加機器人培訓(xùn),。他整個暑假都在努力惡補英語,。雖然當(dāng)時他很想進入機器人興趣小組的暑期培訓(xùn)，我告訴他,，只有他英語考試達(dá)標(biāo),，才可以再次加入。果然,，開學(xué)后的第一次測驗他考過了90分,，自這之后，他的各方面學(xué)習(xí)成績都很好,，在興趣小組中也是最積極的一分子,。”
梁瀠透露他的選將秘笈，首先參加比賽學(xué)生是層層選拔出來,。通過課堂普及,，根據(jù)學(xué)生的興趣及能力，進入興趣小組,，此時在興趣小組中的學(xué)習(xí)是提高的過程,，學(xué)生在小組中學(xué)習(xí)掌握更深層次的編程方法以及搭建技能。
再從興趣小組的學(xué)生里選拔出綜合能力比較突出的學(xué)生,，組成參加比賽的集訓(xùn)隊,，這里的綜合能力包括多方面，首要的是學(xué)業(yè)水平以及合作能力,，其次才是機器人編程技術(shù),、搭建技術(shù)、表達(dá)能力,、表演能力,、寫作能力等。
“學(xué)生的本職任務(wù)是學(xué)習(xí),，我們的機器人活動是促進學(xué)習(xí)的一個載體,，學(xué)生不能因為參加機器人而耽誤學(xué)業(yè)，而且機器人比賽的備戰(zhàn)是很占用時間和精力,，因此,，我要求學(xué)生第一學(xué)習(xí)成績要好，第二不能有退步,。”梁瀠說,。
“孩子缺少發(fā)揮創(chuàng)造力的平臺”
“對于中國學(xué)生在機器人大賽獲得好成績，很多人會質(zhì)疑,，他們是不是都是智商超常,？我認(rèn)為：其實學(xué)生們都有很大潛力，他們?nèi)鄙俚木褪鞘┱共湃A的平臺。”梁瀠講道：“學(xué)校開展機器人教育以及機器人活動,，正是為我們的學(xué)生搭建了一個行之有效的教育平臺,，使他們的視野更加開闊，創(chuàng)新思維更加活躍,，體驗面對挑戰(zhàn)和克服困難后的成就感,，這對他們今后走上社會、迎接更多的挑戰(zhàn)必將起到積極作用,。”
除了機器人課程教學(xué),，機器人比賽是讓學(xué)生充分展示才能的平臺。梁瀠介紹：在比賽過程中,，針對大賽的任務(wù),，學(xué)生要經(jīng)歷幾個階段：首先是學(xué)生自主研究。從機器人的搭建到任務(wù)解決都是學(xué)生自己制定方案,，并進行實踐,，教師對于學(xué)生完全放手。
“我們進行機器人比賽,，其最終目的是培養(yǎng)學(xué)生,，讓學(xué)生具備終生受益的能力，其次才是比賽成績,。每次比賽后給學(xué)生總結(jié)時，我都先讓他們體會整個過程的收獲,，對比賽過程的方方面面進行總結(jié),。”梁瀠說。
“第二階段是瓶頸期,。在FLL比賽中,，獨立完成單獨任務(wù)往往是比較容易的，經(jīng)過一定時間后,，學(xué)生差不多解決了所有任務(wù),，這時，給他們計算總時間,，結(jié)果只有一個——嚴(yán)重超時,！讓學(xué)生研究如何縮短時間是一個提高的過程。學(xué)生很可能要推翻之前的方案,，但這是一個非常重要的階段,。”梁瀠解釋說，在FLL比賽中,，不要怕拆機器人,。再次研制的方案會有很大提高。但憑借學(xué)生自己的能力,，要在2分30秒完成所有任務(wù)是非常難的,。指導(dǎo)教師在此就要發(fā)揮作用,。
面對學(xué)生在比賽中遇到的困難，指導(dǎo)教師在第三個階段發(fā)揮啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生的作用,。教師要幫助拓寬學(xué)生思路,，學(xué)生可以按照教師的思路操作。這個過程,，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己的機器人有了質(zhì)的飛躍,。而他們的能力也隨之增強了。
在任務(wù)即將完成后,，也到了比賽的最后一個階段,，需要學(xué)生和老師一起為任務(wù)進行改善。 “有的時候,，學(xué)生的好點子會讓我眼前一亮,。甚至很多行之有效的改進方法是學(xué)生提出的。此時,，我總是感到很欣喜和滿足,。”梁瀠說。
“結(jié)果不重要,，過程更珍貴”
FLL機器人大賽注重的并不是比賽成績,，而是參賽者的各項能力，這一點也與北京理工大學(xué)附小的教育理念不謀而合,。梁瀠介紹說：“我們注重學(xué)生在參賽過程中能力的提升,，這包括協(xié)作能力、動手能力以及自理能力,。”
在機器人小組活動結(jié)束后,，同學(xué)們都自覺將所有零件按照順序擺放整齊，將桌椅歸位,，還有同學(xué)會留下來打掃衛(wèi)生,。梁瀠說：“機器人課上，每個小組使用的樂高機器人零件多達(dá)700余個,，我們制定了嚴(yán)格,、具體的管理制度，比如學(xué)生下課要將所有零件恢復(fù)原位,，規(guī)范學(xué)生的行為,，明確了責(zé)任，促進學(xué)生的習(xí)慣養(yǎng)成,。”在梁老師看來,，這都是學(xué)習(xí)機器人課程需要具備的素質(zhì)。
“我第一次帶學(xué)生去參賽，發(fā)現(xiàn)很多孩子缺乏自理能力,。六年級的孩子,，學(xué)習(xí)很棒，但衣服不會系扣子,，還有的孩子不會洗澡,，進到浴室很久不出來，站在淋浴下不知道該怎么洗,。”梁瀠說：“針對這樣的問題,，我們在日常的教學(xué)中也加入生活能力鍛煉。比如,，在暑期培訓(xùn)時,，除了教機器人的知識，也教他們怎么疊衣服,，如何整理行李,，要求他們回家都要學(xué)會洗小件衣服。雖然和機器人無關(guān),，但是與他們的綜合素質(zhì)培養(yǎng)密切相關(guān),。”
“在這里，不光是學(xué)習(xí)機器人,，還包括很多其他能力,。孩子只要出去一次，他的能力就提高很大一個層次,，等到下一次再出去,，不需要老師說，孩子自己就知道該做什么了,。機器人比賽其實也是一個載體，我們更注重學(xué)生在比賽中的所得,。”梁瀠說,。
學(xué)生比賽中所用機器人可以有不同的搭建方式，給學(xué)生提供了豐富的想象和創(chuàng)造空間,。同時,，課堂中多用任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)，學(xué)生可以運用已有的知識,，成功地尋找達(dá)到目標(biāo)的手段或途徑,，在過程中通過解決具體問題，達(dá)到學(xué)習(xí)目的,。
在北京理工大學(xué)附屬小學(xué)讀六年級的蔣欣祝告訴記者,，去年他參加的FLL機器人大賽，是以“關(guān)愛老年人”為主題。在比賽中,，他們不僅要完成機器人的任務(wù),，同時還有課題研究要做。
“我的課題研究是做一份調(diào)查問卷,，調(diào)查對象是60歲以上的老年人,，在填寫問卷中，我詢問了很多爺爺奶奶,，了解他們平時的生活情況,，這些是我在這之前沒有關(guān)注過的，在和爺爺奶奶的交談中鍛煉了我的語言表達(dá),。在論文的撰寫方面,，爸爸也給了我很大的幫助，他告訴我什么是規(guī)范的論文格式,、論文書寫,。”蔣欣祝說。
機器人輔助教學(xué)：師資是首要問題
為了適應(yīng)未來科技社會對技術(shù)型人才的需要,，2003年頒布的普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)將“人工智能初步”與“簡易機器人制作”分別列入“信息技術(shù)課程”,、“通用技術(shù)課程”選修內(nèi)容。教育部新制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》也提到“收集資料,，了解機器人在生產(chǎn),、生活中的應(yīng)用”的要求。 2010年,，教育部與樂高教育合作啟動了“技術(shù)教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃”項目,，致力于培養(yǎng)機器人教師。但截至目前,，開設(shè)機器人課的中小學(xué)并不多,。
梁瀠介紹，機器人課是國家級課程,，小學(xué)和初中屬于綜合實踐課,，高中是通用技術(shù)。目前,，開課的學(xué)校不多主要原因首先是缺少師資,。
“在師范類學(xué)校中沒有教授機器人課的專業(yè)，這樣目前所有教授機器人課的老師都是別的專業(yè)轉(zhuǎn)過來的,。大部分是信息技術(shù)專業(yè)的教師在從事機器人教學(xué),。”梁瀠說。
“缺少專業(yè)性的指導(dǎo)教材是另外一個因素,。目前還沒有國家級指導(dǎo)性教材,，很多教材都是大家自己開發(fā)的,，”梁瀠補充說：“比如我的教案都是我自己設(shè)計編寫。不同老師的機器人教學(xué)角度不同,，現(xiàn)在缺少一個針對40分鐘課堂權(quán)威性的指導(dǎo)教材,。”
對于一名教機器人課的老師來說，沒有上級指導(dǎo)性教研也讓梁瀠有孤獨感,。“很多時候,，在設(shè)計課程時，很想找同樣教授機器人課的老師商量探討,。”梁瀠說：“現(xiàn)在已經(jīng)有部門開始關(guān)注機器人培訓(xùn),，畢竟我們已經(jīng)進入機器人時代，如果不從孩子開始接觸,，教育需求無法得到滿足,。”
“現(xiàn)在，和北京理工大學(xué)一樣的高校都開設(shè)機器人課,，如果讓我們的孩子在小學(xué)時就接觸,，相信他們可以在此走得更遠(yuǎn)。”梁瀠說,。
（審核：王征）
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