基于Arduino開源平臺智能機器人教育培養科技創新人才的探索

梁永根

我校以培養未來科技創新人才為目標，針對學校科技實踐教育活動中的實際情況，以智能機器人及AI（人工智能）教育研究為核心開展科技實踐教育活動，圍繞廣州市教育局主持、廣州大學協辦的智能服務垃圾分類機器人競賽教育活動，對四到六年級學生進行科技創新知識及素養方面的教育。通過以Arduino開源平臺為基礎的智能機器人教育實踐活動和有關教育，探索培養未來科技創新人才的策略。

一、完善智能機器人培訓活動的軟硬件設施建設

1.硬件活動環境

開展機器人教學對硬件環境要求較高，為更好地開展課題研究，學校更新了電腦教室和機器人活動室。

2.軟件技術環境

在信息技術課程基礎上組織進行Arduino智能技術機器人探索，建立機器人學習資源平臺，收集一些機器人相關資料，建立機器人學習資源庫，培養學生資源自主學習、搜集與整合能力，促進他們系統創新思維的發展。

（1）資訊類：主要以收集整理機器人相關知識為主，如Arduino中文社區、B站、個人專業博主等。

（2）教學輔助類：A.Arduino語法、子程序;B.圖形化編程方法與實例;C.主要針對教學內容自制的課件;D.Arduino技術參考著作。

（3）專題應用類：Arduino平臺智能機器人大賽參賽項目收集整理資料，包括規則、程序、培訓課件、視頻等。

二、培訓的組織管理

1.搭建方案組織實施機構。

2.實踐活動過程管理：根據電腦設備、機器人器材、報名情況，以小組協作學習為主開展。

3.學校制定了相關制度加強了對活動過程的管理：①定時活動。每周安排三天的課后活動時間。②定期總結。小組活動交流協作要積極，勤分析，勤總結，多交流，及時改，共同提高。③后勤保障。凡是活動需要使用的資源，盡量申請優先使用。④做好活動成果檢測，收集數據，不斷調整、深化活動研究。⑤學校教導處直接指導，校長直接管理，統一安排活動。

4.輔導教師進行機器人課堂教學案例研究，上好活動指導課，做好管理，經常反思，不斷總結。

三、實踐活動規劃

實踐活動規劃的第一階段是認識學習Arduino開源平臺，包括認識“Arduino 技術起源與發展”“Arduino 平臺相關競賽”“我校智能機器人教育活動歷史”等;第二階段是Arduino程序編寫學習，包括“認識Arduino IDE”“Arduino IDE常見設定事項” “LED控制”等;第三階段是垃圾分類智能服務機器人實踐活動，包括“認識垃圾分類智能服務機器人競賽教育活動”“機器人零件質量分步測試”以及“機器人功能部分調試”等。

四、以智能機器人（垃圾分類服務項目）競賽培訓為載體探索科技創新人才培養

（一）設定活動進程和階段目標

在項目培訓學習中以實踐活動研究為主，遵循“計劃、行動、考察、反思、調試”的程序，認真落實。將活動與科技節活動、科技教育競賽活動、專家培訓討論活動、學習交流活動等結合起來，深入開發實施課程活動。

（二）科學合理設計智能機器人實踐活動課程

機器人教育是一個全新的課程，要想從點到面地普及開來，需要一個有效的課程體系做支撐。

（三）對學員進行前期調查，為教材編寫提供依據

1.學生情況分析

我們對學生進行了“機器人學習”的問卷調查，對學生機器人基礎知識、學習興趣、合作意識、創新意識等方面進行了摸底分析。

2.Arduino開源平臺的認識

采用的指導文本主要是廣州大學制作訓練實驗室編著的《2016年廣州市中小學智能服務機器人垃圾分類專題競賽教練員培訓講義》、廣州大學黃文愷老師編著的《機器人競賽設計指南：Arduino篇》。學生的一些學習習慣與技能無法達到智能機器人的學習要求，我們有針對性地組織自己的課程內容。

3.編寫機器人校本教材

（1）教材內容的選編

我們結合中山大谷科技公司出口的《垃圾分類服務智能機器人》套件，充分考慮學生的年齡特點，照顧個體差異，在原有參考課程的基礎上進行了創編，規劃了“智能垃圾分類機器人介紹”“智能垃圾分類機器人技術平臺Arduino”等16節課。

（2）教材的編排原則

我們根據學生的認知特點，按“從簡到繁，從易到難”的原則設計教材，安排上從易到難，環環相扣，層層深入，既有系統性和針對性，又有實效性。

五、開展垃圾智能服務機器人教學研究課題，促進科技創新人才培養

我校實踐活動研究小組于2017年成功申報了番禺區“十三五”教育研究課題“基于Arduino技術產品創新進行培養小學生科技創新素養的教育研究”。通過兩年多的扎實廣泛教育研究工作，學生能在學習與競賽活動中得到良好的鍛煉，科技創新意識增強，思維顯得更活躍，觀察分析角度更廣泛，個人科技綜合素養得到較高提升，具有未來優秀科技創新人才的發展基礎。課題研究成果被番禺區評定為優秀檔次。

六、開展實踐活動評價

1.對學生個體發展情況評價

發揮評價的激勵功能，學生能充分感受到被信任、被尊重、被愛護，使他們獲得健康成長所必需的強大動力。

2.對活動實施評價

評價以活動小組評價為主，從中反映學生集體及個人在活動實施過程中的團隊協作評價。通過這種評價可以使創新教育實踐活動設計突出團隊精神，使創新實踐活動更完善，更科學，更有效。

3.對輔導教師評價

我校對科技創新指導教師的評價主要有以下幾種形式：學生對教師的評價、教師自評與互評、教導處評價等。以上評價形式是結合起來的。

七、實踐活動實施成果

通過把科技創新培訓活動與科技競賽、科技節、科技講座等有效結合，開發與實施系列教學實踐活動課程，取得了以下成果：1.促進了學生的科技創新能力與科學素質的發展;2.促進了教師的專業成長：3.強化了學校的辦學特色;4.區域影響持續擴大。

責任編輯? ? 黃銘釗