淺談機(jī)器人校本課程實(shí)踐

自2015年以來，我校一直在推行創(chuàng)新科技活動(dòng)，而VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽是2016年開始的一項(xiàng)新的機(jī)器人活動(dòng)，極大地豐富了學(xué)生的課余活動(dòng)。本文通過介紹我校面向初一年級(jí)學(xué)生開展機(jī)器人VEX項(xiàng)目的教育實(shí)踐，探討如何提高學(xué)生的綜合能力。

一、分工合作是團(tuán)隊(duì)建設(shè)的基礎(chǔ)

經(jīng)常在賽場上見到這樣的情況：1個(gè)VEX隊(duì)，2個(gè)學(xué)生隊(duì)員1個(gè)教練。教練在忙著修理機(jī)器人或者編寫程序，學(xué)生隊(duì)員在旁邊閑著，無事可干。這樣明顯不能有效地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。而我校的做法是：在充分信任學(xué)生的基礎(chǔ)上，放手讓學(xué)生民主選擇，自愿地組成1個(gè)機(jī)器入團(tuán)隊(duì)。

1個(gè)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的崗位分工一般為：操作手2名、編程手1名、搭建手1名、后勤副手1名。隊(duì)長通過民主競選產(chǎn)生。操作手的主要職責(zé)是操作好機(jī)器人，編程手的主要職責(zé)是為操作手提供程序服務(wù)，搭建手的主要職責(zé)是為操作手提供搭建維修等服務(wù)，后勤副手的主要職責(zé)是為全隊(duì)提供后勤保障，隊(duì)長負(fù)責(zé)全隊(duì)的整體情況。若有多人競爭同一崗位，由學(xué)生溝通協(xié)商解決。每一個(gè)崗位都有相應(yīng)的崗位要求，也分別提供相應(yīng)的崗位培訓(xùn)，同時(shí)也有相應(yīng)的星級(jí)積分。我校通常有6～8個(gè)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)，每年挑選出最優(yōu)秀的2～4個(gè)團(tuán)隊(duì)參加省賽。

二、搭建機(jī)器人與編寫程序引領(lǐng)學(xué)生走近機(jī)器人

教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)，觀看VEX機(jī)器人的視頻，了解它的組裝和設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)當(dāng)年VEX比賽的規(guī)則。學(xué)生應(yīng)該在教師事先準(zhǔn)備好的機(jī)器人教具與學(xué)具的指引下，根據(jù)教師的講解與引導(dǎo)，弄清楚待搭建的機(jī)器人的基本功能與各零部件的特點(diǎn)，由淺入深地了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、零配件、工作原理、搭建技巧等，這樣才能夠搭建出一臺(tái)機(jī)器人。這樣的活動(dòng)迫使學(xué)生必須超前學(xué)習(xí)，弄懂相關(guān)知識(shí)，提高相關(guān)能力。同時(shí)要求搭建者相互合作，充分交流，發(fā)揮個(gè)人特長。

在搭建過程中，常常會(huì)有學(xué)生因?yàn)橐粫r(shí)疏忽，導(dǎo)致總裝出來的機(jī)器人出現(xiàn)不能良好匹配等問題。這時(shí)，學(xué)生必須花好幾個(gè)小時(shí)去把機(jī)器人拆下來再重新裝配好，這種無言的“懲罰”對(duì)學(xué)生來說是刻骨銘心的。多次的挫折折磨，迫使學(xué)生的觀察能力、分類能力、動(dòng)手能力、對(duì)事情的專注程度得到極大的提高，同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績也會(huì)因此而慢慢提升。

三、競賽成績與VEX機(jī)型的關(guān)系

每年VEX比賽的主題不同，因此設(shè)計(jì)的機(jī)型是不一樣的。只有對(duì)當(dāng)年的VEX比賽規(guī)則充分熟悉，深入挖掘，才會(huì)有大概的設(shè)計(jì)思路。在設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)型時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)研究尤為重要。在我校，有1個(gè)8～10人組成的學(xué)生機(jī)器人基礎(chǔ)科研組，主要對(duì)機(jī)器人的搭建、設(shè)計(jì)中涉及的一些實(shí)際問題進(jìn)行相關(guān)研究。例如，對(duì)于“如何分配底盤上的電機(jī)、車輪，使得小車運(yùn)動(dòng)速度更快”，學(xué)生需要搭建不同質(zhì)量的多種底盤，配以不同電機(jī)、不同車輪、不同提速方法等，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，畫出相關(guān)曲線，寫出相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)比報(bào)告。學(xué)生在參與研究過程中，學(xué)到了知識(shí)，打開了思路，明確了目標(biāo)，全方位地提高了綜合能力。

四、操控機(jī)器人進(jìn)行對(duì)抗賽

搭建好機(jī)器人之后，試用機(jī)器人，發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)機(jī)器人……學(xué)生們往往在練習(xí)基本動(dòng)作的同時(shí)，會(huì)自行組成機(jī)器人隊(duì)伍來進(jìn)行對(duì)抗。我們的經(jīng)驗(yàn)是，根據(jù)學(xué)生自己的選擇，由四五個(gè)學(xué)生組成1支比賽隊(duì)伍。1支機(jī)器人隊(duì)伍中有2臺(tái)機(jī)器人、2個(gè)以上操控手，其他學(xué)生主攻編程，或者主攻搭建，或者主攻后勤保障等。我們要求，每一個(gè)學(xué)生都必須懂得VEX機(jī)器人的各個(gè)方面。在對(duì)抗比賽中，學(xué)生們空前團(tuán)結(jié)，因?yàn)樗麄冎溃簣F(tuán)隊(duì)中任何一員的失誤，都會(huì)造成整個(gè)團(tuán)隊(duì)的失敗。

在經(jīng)過一系列對(duì)抗賽后，學(xué)生們帶著有些緊張的心情去參加正式比賽。盡管正式比賽的時(shí)間很短，但學(xué)生還是會(huì)有很多收獲。學(xué)生首先要熟悉比賽場地，進(jìn)行機(jī)器人的現(xiàn)場調(diào)試：編程手一遍一遍地根據(jù)場地環(huán)境調(diào)試程序；操控手默默地操控機(jī)器人，靜靜地體會(huì)機(jī)器人的動(dòng)作過程；搭建手在旁邊準(zhǔn)備著電池和DV記錄；隊(duì)長緊張地觀察對(duì)手的表現(xiàn)，根據(jù)具體情況，作出相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)與操控手的戰(zhàn)術(shù)安排。賽后，學(xué)生們會(huì)在教師的引領(lǐng)下整理分析經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，寫出相關(guān)的體會(huì)感受，寫出最終的工程檔案手冊(cè)，為以后的學(xué)習(xí)和生活提供更多良好習(xí)慣。