開展機器人社團對學生的積極意義及常見問題與反思

【摘要】機器人的教育在如今信息化發展迅速的社會已經刻不容緩，很多中學開展了機器人興趣班或社團，學生在機器人社團中能夠充分結合各領域知識，開動腦筋，將想象力與實踐動手充分結合，得到能力上的提高。在這種新興社團中，教育者要特別注意用一種全新的動態教學方法，充分聯系實際，能夠集各領域知識于一身，充分發揮機器人社團的能動性。

【關鍵詞】機器人教學 優勢 反思

【中圖分類號】G633.98 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）20-0245-02

隨著科學的不斷進步，隨著信息技術對人類社會的全面覆蓋，機器人，已成為了時代的一個代表。機器人產業的發展也不斷的滲透到各個領域，從工業到醫藥業，從服務業到教育，現在我們的學生，也可以通過對機器人的學習來發展思維，鍛煉動手。機器人是當今教育的又一新興領域。

緊跟這一趨勢，很多學校都引入了各個類型的機器人模型或套件，另辟了機器人教室，開展了機器人社團或興趣班，那么，在學校開展機器人社團到底對學生有怎樣的正面意義呢？

一、把握契機，讓學生興趣與時代特征相連

眾所周知，機器人是現代科技的產物，更是未來世界科技發展的重要領域，是各種新興科技的集合者。機器人，越來越完善的人工智能，讓每一個人都充滿了好奇和渴望。這種好奇心是一種天然的優勢，學生在一種濃厚的興趣中開始的學習，算是良好的開端。學生們來到機器人社團，首先，他們腦子中抽象的對機器人的各種想象會幻化成一種現實，各種機械或塑料零部件，各種馬達，各種傳感器及計算機編程等擺到了他們的面前。雖然他們只有中學生的年紀，但是從一個簡單的機器人社團中，在一種簡單到復雜的學習過程中，他們就能夠產生對機器人產業的由淺入深的認識——再復雜的結構也離不開最基本的物理結構，再精巧的反應都離不開精密的傳感器，類人的反應都離不開復雜巧妙的編程。從社團的興趣學習，引導他們對機器人產業的了解，為他們今后的職業發展，或知識儲備等方面都有了不小的助益，尤其是對那些生來對機械結構著迷的學生，對動手、動腦游刃有余的學生，更是一種機會，讓他們在上大學前就有一種良好的體驗，這對于未來社會所需的大量的機器人人才也是一種準備。

二、合理想象，實現夢想

再沒有什么事情比將自己的夢想實現更令人激動人心了。機器人社團就是個小小的夢想實現廠，你設計一個機器人，分析它的功能性，想辦法設計它的機械結構和身體構造，為它的身體加上很多觸覺（傳感），為它的反應設計一套思維（編程），最后動手一一實現。整個過程就是一個夢想完成之旅，學生在基礎的學習過后，就能夠利用知識不斷的發展出新的，有意思的機器人，這一過程，調動了他們學習的積極性，讓他們能夠自覺的吸收大量的課外知識，主動地尋找各種辦法，嘗試著去解決各種問題。這不再是一個枯燥而煩人的過程，而是一種探索的旅程，沒人知道他們在其中花費了多少精力，想象了多少種可能性，學習了多少課本上沒有的知識，最終才能夠勉強讓自己的機器人完成。在這一過程中他們學會了收集知識、辨別知識、提取知識，知道了動手與想象的差別，工具的重要性，團隊合作的精神等等。這是一個開放的過程，那些不氣餒的孩子們會學到的更多。這些，才是一名學生應該掌握的最重要的技能。

三、積極面對競賽，提高合作交流能力

大家都知道，參與競賽能夠提升學生的學習動力，增強團隊的凝聚力，社團中也會遇到各種賽事。面對一個提升自己，挑戰自己的機會，我們都會鼓勵大家積極參與，勇敢應戰。面對從來沒有過的問題，面對從未想到過困難，學生們都要一一面對。這是一個艱難的過程，對于學生們可能是一個巨大的考驗，這一過程中，需要學生們學會制定計劃，學會合理分工，學會處理難題，甚至，要學會求助。機器人的知識涉及面廣，不但有物理、數學的知識，機械機構、各種傳動、液壓、滑輪等知識，還需要計算機知識、編程的知識、無線控制的知識等等。這么多的知識不是一己之力或幾個人的能力所完成的，所以，他們需要一種合作交流的能力，這種能力非常的重要，能夠集合大家的力量、智慧，是一種思想、知識的碰撞，學生們如果學會了與別人交流與分享，那么他們將是打開了世界的大門，或者說他們擁有了一種全新的打開世界的方法。

怎樣去認識對你有幫助的人，怎樣從別人那里獲得幫助，怎樣給與別人同等的回報或是能將這一聯系繼續下去，都需要學生們的智慧，這一過程的艱難的，但又是絕對有用的，通過一個比賽，可以連接很多人，通過很多人，可以成全一個任務，通過一個任務，可以感受更多這個世界，對于社團的學生們來說，就是正確的打開方式。

對于社團的學生們來說，以上這些好處是顯而易見的，但是，在帶領社團的過程中，并不都是一帆風順的，其中作為社團教育者，又會遇到哪些問題，做出哪些反思呢？

一、機器人教學不適合傳統的教學方法

機器人的學習有別于傳統課程的學習，口授的知識傳授法并不適用。要大量運用實物、圖片、視頻等素材，才能讓學生在學習之初就能將機器人復雜功能及實現方式搞清楚。而素材的好壞又會對學生的學習興趣及教學效果有很大的影響，比如，要介紹一款機器人，將它的功能和形態說清楚。只有圖片和口頭描述，顯然不能夠滿足學生的需求，學生明顯會覺得不夠吸引人，積極性大大降低，這樣就很難體會到機器人的主要特征及要點，不能為后面的學習做好鋪墊。這時，最好將圖片素材換成了視頻素材。實踐證明動態素材可以大大的提高課堂效率，學會將無趣的知識教學融入到趣味的素材展示中，會使學生的學習由被動變為主動，學習的心情會變得輕松、愉快。而自覺學習會使注意力持久和集中，觀察力更敏銳，思維創造力更活躍。

二、機器人社團需要大量的多學科知識

機器人教育中，并不是一個單一學科的知識就足夠了，涉及面廣且雜，通常需要學生的自覺學習。這對于習慣了填鴨式教育模式的中學生來說是有一定的困難的。他們往往不是不想要自己解決問題，而是沒有方向，不知該從哪里入手。作為老師，此時可以幫助他們尋找一個切入點。比如在做循跡小車時，大家都知道是要用到光電傳感器，可是，怎樣才能讓小車一直在線上走，并且又快又準呢？大家的思路沒有打開前，覺得是一個很難得問題，此時老師大可不必直接講解一些解決方案，可作出一些提示即可：比如，光電傳感器的數量對巡線有沒有什么影響？再比如，講解求導的知識，引出PID方法等等；解決問題的方案不只一套，學生的思路也沒有正確錯誤與否，只要能夠有思路，并能夠完成任務都可以，即使學生利用的并不是你想要他們完成的方式。此時的老師切記不要阻止他們利用想象力去解決任務的做法，學生的想象力雖然有時不能夠在現實中起作用，但是，這一想象的過程都是學生們寶貴的財富，老師要做的就是引導和鼓勵，學生可能饒了一大圈終于找到了通向解決任務的路，那么這一大圈的路就成為他這次學習中的意外收獲。

三、機器人社團需要不斷聯系實際

機器人教學受材料、經費等因素的限制，不可能做到機械化生產的緊密型，但這并不妨礙我們在社團的學習中與實踐相連。

首先，學科知識的學習必然與實踐相連。比如升降機中學習機械臂的抬起和放下；抽屜的三節式導軌學習手臂的伸長和收縮；杠桿原理、滑輪的原理等等大量的知識要來源于實際，更好的設計機器人，就需要我們認真觀察生活，展開聯想。

其次，設計機器人要符合實際。我們在設計機器人時，一定要從實際出發，用真實的思路去設計和改造機器人，比如，做一臺搜救機器人，滅火的原理可以是用水噴、風扇吹，滅火器等等。與實際相連的原理和方案才是我們設計一臺機器人的初衷。

最后，機器人的制作材料可以來源于實際。并不是所有的零部件都需要是特別制造。生活中處處是原材料：釣魚線可以使滑輪滑動，可樂瓶也可以做風扇葉，廢舊的膠皮也可用來做履帶，生活中的每一樣物品都可以被利用，只要能夠利用得好，就能夠達到不可思議的組合，由廢變寶，由舊變新，改變思路，就能夠有新的一片天地。

機器人社團的開展從興起到發展才不過短短幾年的時間，其中的意義及包括對學生的興趣培養和動手動腦的開發甚至對他們今后職業發展的影響都是不可估量的。很多學校也在思考和關注這一問題。相信在今后機器人產業大發展的帶動下，會有越來越多的教育資源投入到機器人教育，會得到全民的認可和重視，會有越來越多的教育學者投入到其中，那么，學校機器人教育的力量將會越來越強大，只要這些都以學生為本，以人類發展的利益為基礎，那么，相信，未來機器人教育在學校的發展的大繁榮時期一定會很快到來。

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作者簡介：

楊娜，畢業于上海師范大學，研究生學歷。現就任于上海市金山區第二勞技學校，擔任機器人應用技術課程教師并兼任樂高機器人社團輔導老師。