由“機器人革命”想到的——中小學(xué)機器人普及教育的培訓(xùn)方法與建議

文 湖南省衡陽市第一中學(xué) 鄒賢

在中國科學(xué)院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上，習(xí)近平總書記發(fā)表了重要講話，其中“機器人革命”引發(fā)了筆者的深入思考。作為一名普通的中學(xué)教師，應(yīng)如何開展機器人教育的普及工作？

一、機器人普及教育首先需轉(zhuǎn)變觀念

“機器人革命”指的是人工智能機器人和計算機將全面覆蓋人類的工作、生活、學(xué)習(xí)，可以說未來社會將無法離開機器人。要搞好機器人產(chǎn)業(yè)，必須有大量懂機器人的人才，如果機器人教育普及了，必然能為中國的工業(yè)化、科技化道路提供大量人才。對于學(xué)校而言，機器人的普及教育也是有效實施素質(zhì)教育的方法之一。

很多人認為機器人和高考無關(guān)、對學(xué)習(xí)沒有幫助，也有人對機器人一無所知，這就需要先轉(zhuǎn)變他們的觀念。

1.教師自身觀念的轉(zhuǎn)變

機器人教育并非學(xué)校安排的任務(wù)或參加比賽的工具，而是將科技知識普及到學(xué)生中，讓學(xué)生對科學(xué)這門學(xué)科產(chǎn)生興趣。學(xué)生通過動手搭建機器人及編寫程序等活動，形成一種崇尚科學(xué)、了解科學(xué)、利用科學(xué)的風(fēng)氣。

2.學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)觀念的轉(zhuǎn)變

首先，在各個學(xué)校尤其是高中階段，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)認為機器人與美術(shù)、舞蹈、音樂等學(xué)生社團屬同一類型，或是覺得別的學(xué)校搞了機器人培訓(xùn)，我們學(xué)校也不能落后，這是不可取的。

機器人普及教育的價值是通過培養(yǎng)中小學(xué)生的科技意識，為國家培養(yǎng)科技儲備人才，它涉及工程學(xué)、機械學(xué)、自動化、計算機學(xué)、物理學(xué)等多門學(xué)科。學(xué)生學(xué)好了機器人，必然可以開拓眼界、豐富知識。

其次，目前各個高校的自主招生，也涵蓋了機器人競賽項目。做好機器人的普及教育和競賽，能有效提升學(xué)校的升學(xué)率，高校也可以吸收到高素質(zhì)人才。

最后，開展機器人普及教育能有效豐富學(xué)校的第二課堂，吸引大量中小學(xué)生參與課外活動，進一步推進素質(zhì)教育。

3.學(xué)生觀念的轉(zhuǎn)變

學(xué)生通常都喜歡機器人，特別是男孩子，但絕大多數(shù)學(xué)生心目中的機器人是人形機器人，例如電影《變形金剛》中的機器人。到了機器人實驗室后，看到簡陋的機器人頓時會失去熱情。

對此，教師應(yīng)在學(xué)生接觸機器人的第一堂課，就讓他們充分理解機器人的概念、認知機器人的幾種形態(tài)和簡單原理等，認識到“變形金剛”是科幻不是科學(xué)，未來也許科幻會變成科學(xué)，但要通過艱辛的努力才能實現(xiàn)。

4.家長觀念的轉(zhuǎn)變

目前很多家長只看重考試成績，殊不知學(xué)生的成長需要全面發(fā)展。一些家長覺得自己的孩子有藝術(shù)天賦，從小讓其學(xué)習(xí)美術(shù)、音樂、舞蹈等，卻沒想過孩子有科技類的愛好和特長是一件好事，也值得培養(yǎng)。相比之下，從小學(xué)習(xí)機器人的孩子更容易融入社會。

二、學(xué)習(xí)機器人的意義

學(xué)生在學(xué)習(xí)機器人的過程中，可以學(xué)到很多書本之外的知識。通過機器人活動理解機械的運作、構(gòu)造，掌握不同類型傳感器的應(yīng)用，接著學(xué)習(xí)編程，讓機器人按照自己的意愿動起來。

在參與機器人競賽時，學(xué)生會遇到許多挫折與失敗，這對他們而言是一種很好的鍛煉，能提升自身預(yù)測、判斷、決策的能力，及查找問題、分析問題、解決問題的能力。

學(xué)校開展社團展覽，學(xué)生一般都表現(xiàn)積極。從策劃到布置任務(wù)、學(xué)習(xí)制作幻燈片P P T、寫臺詞等全部由學(xué)生自己完成，有利于培養(yǎng)學(xué)生的目的性、計劃性和執(zhí)行力。

三、機器人競賽的意義

1.在機器人競賽中，一個人無法完成所有任務(wù)，必須學(xué)會團隊合作、相互溝通，這能極大促進學(xué)生的心智發(fā)展。

2.機器人競賽可以有效推動機器人普及教育。從實際情況來看，一些學(xué)生剛接觸機器人時富有熱情，但隨著時間的推移漸漸失去了興趣，機器人競賽則給予學(xué)生一定的壓力，壓力產(chǎn)生動力。

3.機器人競賽是宣傳機器人普及教育最好的手段，學(xué)生和家長可以通過競賽了解機器人，從而接受機器人教育、喜歡機器人。

四、抓好機器人普及教育培訓(xùn)

很多學(xué)校從未開展過機器人普及教育，教師也沒有接觸過機器人，這就需要預(yù)先策劃好方案。

1.師資方面

教師要熟悉機器人培訓(xùn)業(yè)務(wù)，通過不斷學(xué)習(xí)、交流，努力掌握機器人培訓(xùn)的各個方面。根據(jù)經(jīng)驗來看，一個老師帶一支隊伍比較合適。

2.場地方面

盡可能使用較大的場地，隔離開的小房間會阻礙學(xué)生的相互交流與合作，也不便于管理。

3.器材方面

盡量使用一些需要學(xué)生動手、動腦的器材，少使用廠商搭建好、學(xué)生拿上場就能比賽的器材。如果經(jīng)費較少，則需要考慮未來幾年內(nèi)新舊器材的銜接問題。

4.生源方面

很多學(xué)校只針對高一或初一的新生展開活動，這讓機器人普及教育不具備連貫性。到了新老生交替時，可以開展老生帶新生的活動，同時也可以在初中或小學(xué)提前物色具備機器人特長或有興趣的學(xué)生，特招至本校。

5.課程體系規(guī)劃

硬件環(huán)節(jié)準(zhǔn)備妥當(dāng)之后，就要開始規(guī)劃課程體系。課程體系是一個非常重要的環(huán)節(jié)，將直接影響到教學(xué)的效果。

整個過程分為兩大類：（1）硬件制作，涵蓋機器人的齒輪結(jié)構(gòu)、動力傳輸、傳感器等方面。學(xué)生由簡單的靜態(tài)模型開始，逐步學(xué)習(xí)搭建難度大的模型，再學(xué)會自己創(chuàng)建模型。其中的重點是傳感器的應(yīng)用和動力部分。

（2）軟件編譯，主要指程序設(shè)計、規(guī)劃、編譯、運行、糾錯、優(yōu)化等。

6.日常管理

要做到用學(xué)生管理學(xué)生，教師只是起引導(dǎo)作用。這樣可以發(fā)揮學(xué)生的自我教育功能，同時又能培養(yǎng)他們的主人翁意識和集體榮譽感。對于學(xué)生一些不自覺的行為，例如在機器人實驗室玩游戲、上網(wǎng)，則需要制訂相應(yīng)的規(guī)章制度進行約束。

五、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用

學(xué)生學(xué)會搭建機器人、學(xué)會程序的編譯就夠了嗎？不，遠遠不夠！教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用，將機器人知識應(yīng)用到生活、學(xué)習(xí)中去。要從解決問題的角度出發(fā)，多動手、動腦，不應(yīng)停留在理論階段。

學(xué)生自己制作機器人作品不但豐富了課外活動，還能帶動其他學(xué)生形成愛科學(xué)、用科學(xué)的良好風(fēng)氣。