现代教育技术>>本期导读

    我们是怎样开展学生智能机器人活动的 [宁波市镇海外语实验学校    孙正]


   学生智能机器人活动是一项综合多种学科知识和技能的科技活动,是培养学生动手能力、创新能力的良好载体。它集知识性、趣味性、娱乐性于一体,深受中小学生喜爱。
    我校的智能机器人教学、竞赛活动从2005年3月开始,尽管时间不长,但已经从只有四个学生参加发展到有不同层次和研究方向的三个兴趣小组,活动用机器人从两个增加到十多个。参加兴趣小组的学生先后获得宁波市2005年中小学生智能机器人比赛初中组灭火第一、第四名,宁波市机器人车模比赛初中组第一、第二名,浙江省第二届中小学生智能机器人比赛初中组灭火一等奖。本文谈谈我们的做法和一些思考。
    一、克服畏难情绪,在实践中提高指导水平
    设计和操控智能机器人,教师一般都没有实践经验,因此,带领学生开展机器人活动,对教师来说也是一种挑战。通过实践,我们体会到指导学生开展机器人活动,教师不必有太多的畏难情绪。机器人编程难吗?是不是一定要用汇编语言呢?事实上,现在市场上的机器人普遍都有图形化的编程环境,机器人编程入门已经比较简单了,尤其是大部分机器人器材都可以使用C语言来编程,因此,如果你是一个C语言高手,只要了解一下机器人特有的功能函数,就可以随心所欲控制机器人,指导学生游刃有余。另一方面,利用给机器人编程的机会,我们可以学到一些编程思想,提高自己的水平。
    二、合理使用有限经费,作好硬件准备
    硬件准备是指机器人活动场所的布置、活动设备的配置和机器人采购等。
    进行机器人活动的场所要安装遮光窗帘,使用日光灯、节能灯等冷光源照明,因为自然光会对机器人的传感器产生干扰。为了给机器人编程,需要配备电脑。由于机器人比赛需要进行现场调试,所以应准备一二台笔记本用于现场操作。
    机器人器材的选购是相当重要的。不同品种的机器人器材,质量、价格相差很大,能完成的比赛项目不尽相同,器材使用的方便性、性能的可靠性也不一样。因此,在第一次购买时,不要批量购买单一品牌的机器人器材,而应该选用两种不同品牌的器材,各购买两三套,通过试用比较,才批量购买合适的器材。这样,才能用好有限的经费。事实上,没有最好的机器人,只有最合适的机器人。
    另外,在采购时应多购买一些马达、传感器等配件,以免比赛前一旦出现故障而没有适用的配件进行修复。
    三、对选手的要求
    机器人比赛不只是参赛者智力的较量,更是对选手的动手能力、体力、耐心等各种素质的挑战,所以挑选培养对象时要十分注重学生的全面素质,特别是心理素质要比较稳定。同时,我主张参加机器人活动的学生要有主动性,愿意为自己的成功花费一点钱———自己花了一些钱的学生,主动参与的积极性一般会更强,那些只想玩玩的学生是不会有什么成绩的。
    四、对开展机器人活动的几点思考
    1.坚持以学生为中心
    让学生学习操作机器人、参加比赛,只是一种手段,目的是为了发展学生的各方面能力,而能力的发展离不开活动中学生的亲自动手和积极思考。同时,机器人比赛是学生的比赛,学生只有亲手去设计制作,才会完全了解它的特性,调试时如鱼得水,出现故障时也能很快找到原因。因此,机器人兴趣小组必须采用以学生为中心的活动方式。无论是机器人搭建、程序设计、机器人调试,都以学生为主,教师只能辅以适当指导。
    2.强调团体协作
    我常常强调,每个兴趣小组是一个整体,一个人强不是强,组内每个同学都强才有力量。以此促使大家相互交流和帮助。在活动中,我的做法是让两三个学生组成一个小组,使用一个机器人,迫使学生养成协作的习惯。比如足球项目,一般都是两个同学一组———一人做进攻机器人,一人做防守机器人。要是两个机器人都做得不错,但配合不行,那么比赛注定失败。机器人在场上的良好配合折射出两个同学在场下的配合默契,因此两个人必须密切地交流磨合。有时,尽管只有两三个同学参加比赛,没有比赛任务的同学一样会来参加他们的赛前训练,给参赛的同学提建议、出点子。因为在他们眼里,参加比赛的同学代表的是团体水平,是为学校争取荣誉。
    3.相互学习,能者为师
    我校是一所九年一贯制学校,从小学六年级到初中三年级都有学生参加机器人兴趣小组活动。由于机器人比赛项目越来越多,器材差别很大,不同学生对各种器材的认识有先有后,因此,我们把对某个比赛项目比较有经验的学生与新成员组织在一起,开展这个项目的活动,以便于经验的传播。如去年12月,有三个六年级学生和两个初三学生参加宁波市机器人车模比赛。培训时我让六年级学生跟在初三学生后面做项目,教师以指导初三学生为主,同时让初三学生教六年级学生中一个程度最好的学生,并让六年级的另两个学生跟着这个刚学会的学生一起做。这样一来,整个团队的水平提高得很快,指导也比较轻松,比赛取得了满意的成绩。一个月之后,初一的学生因新的项目要使用一些机器人车模比赛中使用过的器材,这时六年级学生自然就成了初一学生的师傅。
    4.分解项目,循序渐进
    任何一个机器人项目对学生来说都绝对是一个挑战,不要期望学生很快完成所有的任务。如机器人灭火项目,首先要把这个项目分解成左手走、右手走、趋光、灭火等近10个小任务,依次引导学生独立完成。在此基础上,让学生逐步尝试单一的1号房灭火、1号和2号房灭火,直到学生能完整达到比赛要求。学生在逐步增加难度的灭火过程中,一步步地编写出完整的灭火程序,熟悉机器人灭火的过程和细节。剩下要做的事就是不断改进、调试机器人和程序参数。
    5.充分准备,及时总结
    机器人比赛的偶然性很大,遇到的问题往往出人意料。在参加比赛时,除了要带好修理机器人的工具、配件,还要带上一些可以方便充饥、快速补充体力的食品,甚至要带一些常用药品,为比赛做好所有的应急准备,应付可能出现的种种情况。比赛结束后,无论是参赛的学生还是指导教师,无论成功还是失败,每人都要对比赛过程进行反思,及时总结经验和不足,写好一篇有一定技术含量的比赛总结。学生的比赛总结不仅有利于提高学生的技术,还有利于培养他们良好的心理素质,使他们学会正确面对成功和失败,养成勇于拼搏、不断进取的精神。同时,没有参加比赛的同学也可从总结中体会到比赛的气氛和压力。

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