科技館在機器人教育活動中大有可為（下）

張宏毅

把機器人教育活動引入科技館

機器人教育所倡導的學習方式是以研究性學習為主。所謂研究性學習，是指學生基于自身興趣，在教師指導下，以類似科學研究的方式，主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習方式，以期為學生提供一種開放性問題解決學習方案，把最大的想象和創(chuàng)造空間留給學生。

中小學生在學習機器人技術中能增進自身的語言表達、邏輯思維、觀察、管理、創(chuàng)意、動手和合作交流的能力。在動手制作機器人的過程中，充分應用計算機、通信、自動化、機械、數學、物理等多學科知識，為自己的綜合能力培養(yǎng)打下堅實的基礎。

機器人的制作活動是把未來科技與現代教育技術緊密融合，通過教育工作者、青少年學生的積極參與和交流，提高青少年的信息技術應用能力，以及增長機械、電子工程、自動控制技術的知識，為進一步學習、掌握高科技打下堅實的基礎。在此過程中，主要以學生自主學習、研究小組合作學習的方式進行探索性研究活動；在問題背景下，通過設計方法、搭建模型、編寫程序、調試分析、解決問題的過程，培養(yǎng)學生動手、動腦能力，使學生在親身實踐中獲取直接經驗，養(yǎng)成科學精神和科學態(tài)度，掌握基本的科學研究方法，提高綜合運用所學知識解決實際問題的能力。學習機器人步驟是：需求分析→設計與搭建→編程→程序下載到機器人→程序執(zhí)行與調試→改進設計。這樣一個循環(huán)遞進、階梯式上升的過程，經常會出現在下一輪設計中放棄原有的思路而采用新思路，具有很強的研究性和創(chuàng)造性。

科技館作為校外科學普及機構，其教育的特點在于它模擬再現了科研和生產活動的實踐過程，并且不是簡單地模擬，而是以學習為目的經過改造的模擬，創(chuàng)造了引導觀眾進入探索和發(fā)現科學過程的條件。科技館提供的從“實踐中學習”的途徑不僅成為它與其他教育、傳播機構及傳統(tǒng)博物館的最大區(qū)別，而且是科技館生存與發(fā)展的價值所在。科技館的教育需要創(chuàng)設學習情境，引導觀眾自己進行意義建構，并且在此過程中，可能伴有觀眾與科技館員工或觀眾之間的交流，這恰恰是機器人教育所經過的過程。從目前的情況看，進行機器人教育主要還是在各中小學校中，開展機器人科普活動的科技館還不多。

科技館參與機器人教育，有助于機器人活動的推廣和發(fā)展

科技館的主要工作之一是青少年的科技教育，幫助青少年開拓科技視野，培養(yǎng)青少年的科技創(chuàng)新能力與科學精神。雖然科技館不能參與到學生們的課堂教育中，但是作為校外科普教育基地，可以整合高校、高職專業(yè)的機器人教師，并以學校作為媒介，大手筆投入機器人器材購置經費，將科技教育融入學生的學習中和課外活動中。而這些機器人教育器材可以在各校學生中循環(huán)使用，優(yōu)化各中小學校的機器人設備配置，解決了困擾各校機器人設備價格昂貴的問題，大大拓展了參加機器人活動的學生數量。

科技館可以充分發(fā)揮科普車進校園的機會，攜帶機器人教育器材，邀請經驗豐富的機器人專業(yè)教師到青少年學生中開展機器人講座、普及機器人知識、交流機器人技術，讓機器人教育不僅在城市中普及，而且在廣大的郊縣學生中得到推廣和發(fā)展。

科技館作為青少年的科普教育基地，有著眾多的教育資源和專家學者的技術支持，可以充分發(fā)揮橋梁紐帶作用，促進高校與中小學校的技術交流，以解決中小學校機器人專業(yè)教師不足問題，促進高校與中小學校的銜接。可以充分利用假期課余時間，定期舉辦由高校機器人教師指導下的中小學校之間的校際機器人交流賽，也可以組織高校學生與中小學校學生之間的交流賽，打破中小學校際之間的技術壁壘，提升中小學校的機器人教育水平。

科技館可以充分發(fā)揮網絡教學的優(yōu)勢，利用科技館網站開辟機器人教育論壇，整合專業(yè)機器人教師優(yōu)勢，解決機器人教育學習資源匱乏的問題，為廣大中小學校機器人愛好者答疑解惑。利用虛擬機器人仿真教學系統(tǒng)進行網絡教學，對樂于解答機器人問題、為他人提供技術幫助的教師，可以與教育局聯(lián)合頒發(fā)優(yōu)秀機器人輔導員獎，為教師的獎勵和職稱評定提供幫助。采取優(yōu)先選拔參加省級和全國機器人競賽等措施，提高中小學校教師和學生參與解決機器人技術問題的積極性。

對于在競賽中成績顯著、有技術特色的中小學校機器人隊伍，科技館可以組織暑期機器人夏令營，采取走出去和引進來的形式，促進本地區(qū)機器人隊伍和其他地區(qū)的隊伍進行技術交流和探討，提升本地區(qū)機器人教師和學生的素質。

科技館普及機器人活動實施的主要目標

使學生了解智能機器人這個學術前沿領域的發(fā)展和應用狀況，了解智能機器人的概念和工作方式，為進一步學習機器人的有關知識打下基礎。

讓學生掌握拼裝機器人的方法，了解智能機器人的各種傳感器和驅動裝置的作用，理解智能機器人的工作原理，了解機器人是怎樣在人的指揮下工作的。

學習為智能機器人編寫程序，通過編寫程序學到科學而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學生分析問題和解決問題的能力。

通過完成任務和模擬項目，使學生在為機器人擴充接口的過程中學習有關數字電路方面的知識，在組裝機器人的過程中培養(yǎng)學生的動手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。

根據科技館開展智能機器人教學的內容和開展實驗的實際情況，推動將智能機器人教學內容納入中小學信息技術教育課程中，深化信息技術教育，使其成為中小學校的校本課程。

通過機器人競賽、機器人工作室、虛擬機器人仿真教育系統(tǒng)、機器人夏令營、科普車進校園等多種形式，開展機器人技術交流，向公眾尤其是青少年學生開展機器人教育，推廣機器人知識，從而推進機器人科學知識的推廣。

科技館開展機器人科普教育活動的主要形式

科技館可以將青少年機器人競賽作為開展青少年機器人教育活動的一個部分。除此之外，科技館還可以機器人競賽帶動建設機器人工作室、機器人愛好者俱樂部、機器人技術論壇、虛擬機器人仿真教育系統(tǒng)、機器人夏令營、科普車機器人進校園等多種活動形式，力爭以豐富的活動內容吸引青少年學生參與，活動全程寓教于樂，將機器人基礎知識介紹、簡易機器人組裝及機器人程序教學三個環(huán)節(jié)用影像展示、實物演示、教師指導的形式串接起來。使更多的青少年了解機器人、學習機器人，激發(fā)青少年的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造精神，為廣大青少年學生和指導教師提供一個展示自己聰明才智、相互切磋技藝、交流經驗的平臺。

在機器人教學應用上，科技館首先可以通過手工制作導向機器人相關知識的教學，因為手工課不僅簡單，而且較其他方法更容易激發(fā)學生的興趣，符合學生的認知發(fā)展水平。機器人的機械拼裝可以作為手工課的新玩法，在實際教學中，深受學生們的喜愛。教師可以通過簡單介紹，借助機器人模型、機器人影片展播拓展學生對機器人知識的學習，使學生了解機器人的發(fā)展和應用狀況。

科技館可以深化機器人教學，與計算機程序設計教學相結合。機器人編程方式有很多，如匯編語言、C語言等，機器人編程也有圖形化語言軟件，只要會操作計算機，從功能面板中選取需要的圖標拖曳到編程窗口中完成編程。即使是小學生，也可以進行機器人程序的簡單開發(fā)與應用。采用模塊化講解機器人，深入學習機器人的工作原理，在機器人編程教學中，模塊化為專題講解更容易讓學生掌握，因為每個機器人的動作都是一段程序，都是由最基本的3種結構（順序、分支、循環(huán)）程序完成任務的。在教學中，剖析一些有代表性的程序，就能從程序角度讓學生知道機器人的工作過程。教師對學生講解程序并不是個難題。教師可通過程序塊打包成一個任務模塊。學生掌握起來不會受其他程序影響，教學任務也相對獨立。在以往的計算機程序設計教學基礎上，引入有關機器人接口的知識，從機器人完成特定的任務就可以為程序設計增加了更多的趣味性與針對性。