機器人科學教育論文

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一、開展機器人科學教育活動的途徑

面對新的形勢和學校的實際情況，筆者所在的學?！憬瓊髅綄W院實驗中學，積極進行了機器人科學教育的探索。

（一）成立機器人俱樂部，創(chuàng)設學習現(xiàn)代科學與技術的實驗平臺

為了將國家課程“通用技術”中的“機器人制作”課程更好地落到實處，浙江傳媒學院實驗中學在上級教育部門、科技局的支持下，與浙江外國語學院、上級教育技術中心、潮鳴街道科協(xié)和杭州發(fā)明學校共同發(fā)起，創(chuàng)辦了浙江省首家通用技術與機器人科學教育相結合的“杭州機器人俱樂部”（設于浙江傳媒學院實驗中學內），并正式掛牌開展機器人科學教育活動。俱樂部開展活動的宗旨是開展豐富多彩的機器人研制和競賽活動，普及機器人科學知識，發(fā)揮青少年的聰明才智，使青少年在快樂的體驗中學習，在成長與進步中培養(yǎng)科學精神和科學思想，掌握科學知識和科學方法。此外，也鼓勵更多優(yōu)秀科技幼苗的涌現(xiàn)，喚起全社會對青少年科技活動的普遍關注和支持。俱樂部有人工智能機器人工作室（各種規(guī)格的機器人50多套）、電子制作工作室、模型設計工作室、通用技術工作室和勞動與技術創(chuàng)新制作室等。俱樂部面向全市中小學生開展示范展示活動，并開放機器人專用實驗室或活動場地，組織學生和社區(qū)市民參觀、體驗、參與機器人設計與制作項目，讓更多的學生和市民了解機器人、接觸機器人、設計機器人、制作機器人。俱樂部還利用業(yè)余時間對中小學生開展機器人基本知識和技能的培訓，并定期組織開展校際機器人邀請賽，為廣大中小學生提供一個學習科技、展示自我的平臺。這樣，社區(qū)與學校合作，達到了資源共享的目的，體現(xiàn)了“建設節(jié)約型社會”的理念。此外，俱樂部還與杭州市科技局、浙江中控科技機器人研究院合作舉辦了全國科普周活動項目“機器人的昨天、今天和明天”的科普講座，受到了很多通用技術教師和市民的好評。

（二）利用俱樂部吸引愛好者共同探究機器人教育

俱樂部依托機器人教育工程專業(yè)人員在為有關學校進行定向指導后，很多學校將機器人科學教育納入到信息和通用技術及物理等選修課程中去，并逐步開展機器人科學教育的組織方式與教學活動的研究。有的學校成立了機器人項目教學活動研究小組，有針對性地開展各項活動；有的學校與現(xiàn)代科技企業(yè)合作，創(chuàng)辦機器人科學教育聯(lián)盟，針對中小學生機器人教育的標準化硬件和軟件進行開發(fā)和試驗；有些學校還投入大量經費，創(chuàng)建了經濟實用的機器人實驗室，并添置了最新的機器人教學設備，為進一步深入開展機器人科學教育提供硬件支持。這樣，專業(yè)人才與業(yè)余愛好者相結合，運用多種方法，總結經驗，使機器人科學教育不斷得以改進和完善。

（三）以任務驅動使機器人教育成為參賽項目和常態(tài)實踐活動

學校強調在普及的基礎上，充分發(fā)揮學生的自主性、探索性和實踐性，鼓勵有興趣、有特長的青少年深入開展機器人科技活動。在活動前或活動的過程中，教師必須經常與學生共同討論，明確實踐的具體要求和任務，通過不斷引導激發(fā)和維護學生的興趣和熱情，幫助學生開拓思維，培養(yǎng)學生創(chuàng)造性解決實際問題的能力。如周斌同學進行了賽車機器人的研制，他充分發(fā)揮了想象力，并查閱了許多資料，請教了有經驗的老師，將真實的賽車控制系統(tǒng)運用于機器人的設計中，一舉在省機器人大賽中獲得了冠軍。

二、開展機器人科學教育活動的特點

我們開展的機器人科學教育活動主要有以下特點：

（一）具有趣味性機器人科學教育活動能增強學生的求知欲，激發(fā)學生的學習興趣，使它們在興趣盎然中逐步形成創(chuàng)造的原動力，使“快樂機器人”探究變成現(xiàn)實。它能啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)問題，使機器人科學原理的學習和科技創(chuàng)新與現(xiàn)實問題相互聯(lián)系，進而激發(fā)學生的創(chuàng)造欲望。

（二）有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力機器人科學教育活動對學生思維方法的培養(yǎng)和鍛煉、對學生的創(chuàng)新能力的形成極為有利。例如學生設計的“機器狗”，生動形象，并且還有語音和情感響應。

（三）有利于培養(yǎng)學生的合作交流能力學生在小組合作的實驗環(huán)境中，共同設計、組裝、編程和調試。在完成每次技術任務的過程中，設計制作者必須進行討論和交流，必須有相應人員的配合和共同努力才能達到相應目的。這樣就能慢慢促進學生合作學習能力的提升。

三、開展機器人科學教育活動的保障措施

（一）師資落實

我們選定既有好的科學基礎理論水平，又有很強的實踐動手能力的優(yōu)秀教師，承擔機器人科學教育活動的具體指導工作，并實行分工負責，合理調節(jié)。指導教師主要為：科技教育特級教師、機器人俱樂部科技創(chuàng)新負責人、高中技術學科教師，還有物理、化學、生物等相關課任教師，以及團委和學生會的科技骨干教師和高校志愿者。

（二）時間落實

機器人科學教育活動一般安排在下午放學后或雙休日，寒暑假期主要開展實踐活動，也會在全國“科普周”等特殊的日子里安排一些活動。

（三）場地落實

機器人俱樂部設有各種門類的機器人探究實驗室，包括機器人踢足球的專業(yè)球場6個、機器人滅火實驗場地2個，此外還有機器人調試臺等專業(yè)場所。

（四）器材落實

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

四、開展機器人科學教育活動的成效

杭州機器人俱樂部設在浙江傳媒學院實驗中學的“全國科學教育基地”內。自從成立之日起，我們就積極組織學生參加各種各樣的機器人科技創(chuàng)新實踐活動，在傳授科學文化知識的同時，重視培養(yǎng)學生的科學思想和創(chuàng)造意識，激發(fā)學生的創(chuàng)造積極性。學生手腦并用，創(chuàng)新設計和發(fā)明制作了很多科技作品。在學生參加的各級各類青少年科技創(chuàng)新發(fā)明比賽中，共有1600多項次獲全國、省、市的一、二、三等獎。2012年，機器人俱樂部派出的代表隊在杭州市機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，杭州艮山中學隊和浙江傳媒學院實驗中學隊分別取得機器人足球比賽一等獎和冠軍的好成績。2014年，中央電視臺專程來學校機器人俱樂部拍攝機器人科學教育實踐活動。他們對機器人俱樂部所開展的各種各樣的科技活動給予好評。我們的機器人技術創(chuàng)新設計與制作活動照片還被刊登在中央教育科學研究所主辦的雜志封面上。實踐證明，機器人俱樂部的成立有利于促進青少年第二課堂活動的廣泛開展和學校科學教育水平的提高。

五、對開展機器人科學教育活動實踐的認識

機器人科學教育活動內容必須豐富，形式必須多樣。只有這樣才能吸引學生參加，滿足學生各方面的要求，使他們的興趣、愛好向積極方向發(fā)展。同時，機器人科學教育活動要基于學生的生理、心理特點，其目標設定要契合和適應課程改革與未來勞動者素質的要求，根據面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來的方向來確定。機器人科學教育活動應具有科學性、知識性和實踐探究性?？茖W性就是要求內容正確，能從力學、熱學、電磁學、光學和信息學等極其廣泛的物理基礎理論和科學實驗技術中尋求依據，找出解決問題的辦法。知識性就是指科學實驗探究創(chuàng)新實踐活動要有助于學生掌握知識、形成技能，使學生在活動中有所收獲。實踐探究性就是寓知識于實踐活動之中，讓學生在實踐活動中接受科學教育，提升創(chuàng)新素養(yǎng)。機器人科學教育活動的開展要注重建構可持續(xù)發(fā)展的實驗方案與競賽標準?？茖W的評價體系以及適宜的獎勵機制，能夠激勵學生的參與積極性、激發(fā)學生的創(chuàng)造性。在機器人科技教育活動中，教師既是組織者、指導者，又是參與者。教師要在教學中盡可能地創(chuàng)造寬松的環(huán)境和和諧的學習氛圍，發(fā)揚民主，大力鼓勵學生向教師提問題，引導學生樹立“不唯書，不唯師，只唯實”的科學態(tài)度和科學精神。

作者：陳歡慶 單位：浙江傳媒學院實驗中學