樂高機器人培訓 素質教育顯優(yōu)勢

歐陽海平

2018年3月，受保山市科學技術協(xié)會委托，由騰沖市科學技術協(xié)會、騰沖市教育局組織，經過騰沖市第一中學近兩個月的課外集中培訓，來自騰沖市城區(qū)多所中小學校的20名學生共10個小組組成的保山市代表隊首次參加云南省科學技術協(xié)會組織的第33屆云南省青少年科技創(chuàng)新大賽之FLL工程挑戰(zhàn)賽，并取得較好的成績。

我作為本次大賽騰沖市代表隊的教練員之一，經歷了一個多月斷斷續(xù)續(xù)的培訓，積累了一些方法和經驗。

一、了解機器人結構、熟悉基本拼裝、掌握基礎程序

“欲善其事，先利其器。”參加機器人比賽，首先要熟悉您的伙伴——機器人及其各元器件，并掌握他們的拼裝和使用方法。

在選拔參賽選手前，教練員為學員設定了一些簡單的任務，如機器人轉指定角、定點停車、巡折（曲）線、較正車身、運送（移動、移除）物品等任務，由學員參照教練員的機器人結構、測量方法和實現程序、根據基礎小車進行改造，以完成任務的先后順序、所用時間作為評分依據，并按得分情況給予適當獎勵和懲罰。

經過短短十天的培訓，大部分學員能按任務要求完成機器人的拼裝及程序的編寫，達到參賽選手選拔的標準。

二、熟讀說明文件，掌握比賽內容、規(guī)則和任務

無論何種比賽，都會設定內容、規(guī)則和任務，參賽選手必須根據比賽內容、遵循比賽規(guī)則，完成指定的全部或部分任務才能得分，否則將會無法完成相關任務甚至因違反規(guī)則而扣分。因此，學習任務所有說明文件是非常必要的。

1.熟悉場地，合作完成任務模型的搭建：教練員在獲得正規(guī)比賽地圖及模型零件后，與學員一道，認真閱讀場地布置手冊和模型搭建手冊，細致分工，分組完成不同任務模型的搭建工作。在此過程中，學員不僅能熟悉機器人場地及各任務的完成點（位置），更重要的是掌握了任務模型的拼裝，學員能在教練員不在場的情況下修復損壞的任務模型，并繼續(xù)進行訓練。同時也培養(yǎng)了學員的情感，體現了合作交流的本質。

2.了解任務得分條件及完成方法：在擺放好任務模型的場地上，參照任務說明文件，逐項討論各任務的基本的行進路線、完成方法、得分條件。

3.利用網絡資源，借鑒他人經驗：由于起步較晚，學員僅能利用課外時間進行學習，而且教練員和大多數學員都是首次接觸機器人，沒有任何經驗，借鑒他人方法和經驗是快速成長的途徑。通過學習任務分解視頻，學員們更清晰地掌握各任務的完成方法及其得分，為其后自行訓練與計分打下基礎；通過學習他人完成任務的方式，設計自己機器人的機械臂、任務路線和任務完成方式。

4.組內協(xié)同，組間交流，合作與競爭并存：每一組學員在基礎小車的基礎上進行了必要的改進，使車體更加牢固和穩(wěn)定，同時增加了可以驅動機械臂完成部分或全部任務的中型電機。因底座的不同，其后的拼裝、路線、方法及程序均大有區(qū)別，經過相互討論、借鑒、指正、促進、提高，每組都有自己特有的想法、獨特的設計，這充分體現了FLL的精神所在。

5.任務驅動、評比爭先：每日指定不同的任務、制定不同的目標，學員須完成任務、達成目標；每次培訓結束前，每組拿出最優(yōu)方案參與比賽，按照評分表記評分，依得分高低做出獎勵和懲罰，以示鼓勵和勉勵，提高學習和研究的積極性。

三、發(fā)揮學員的主觀能動性

學員們年輕，敢想敢做，他們思維活躍、勇于嘗試。從任務分組到路線規(guī)劃，從機械設計到程序編寫，每個小組設計了多套方案。通過比較各方案的任務完成速度與可靠性，選出適合自己的最優(yōu)方案，并持續(xù)進行優(yōu)化，得到自己最穩(wěn)定、最優(yōu)秀的比賽方案。通過以上實踐，學員對自己的機器人和程序非常熟悉，在比賽過程中可處理各類突發(fā)故障，并能在比賽間隙對機器人進行校準，對程序進行針對比賽現場的優(yōu)化。

四、必要的補救方案

由于比賽有時間限制，因此，機器人每次從基地出發(fā)，都需要完成一系列任務，以便獲得更理想的總分。所以，每個參賽方案都進行了任務組合。可是，任務完成過程中可能出現各種失誤，致使一組任務中的某個任務沒有完成但仍可挽回。這些失誤在訓練時便會多次出現，學員可根據其特點設計出切實可行的補救方案。

補救方案可分為兩種，一是在不更換機械臂的情況下設計獨立的程序，從基地出發(fā)重做失敗的任務，此方法會耗費較多的時間，應盡量少的使用；二是為其他組任務制作多個程序，分別為包含和不包含補救方案的程序，此方法需優(yōu)化任務組合及執(zhí)行順序，以便能在任務執(zhí)行過程中對失誤進行修復，挽回損失。

在本次培訓過程中，全程以學員為主體，淡化了教練員的“教”，突出了學員的“學”。教練員對學員進行了入門引導、活動組織、疑難解答、過程評價等，參與到學員的學中去；學員則根據既定的目標，充分挖掘各自的潛力，進行任務分解與組合、機器人設計與搭建、數據測量與測試、程序編寫與優(yōu)化等，不斷提高，持續(xù)進步；教練員、學員之間溝通順暢、交流頻繁、討論激烈，互相促進。以上特點充分體現了素質教育的精神，是真正的素質教育，在教與學之間的道路上，體味著成功的喜悅和成長的快樂。