中學機器人活動模式研究

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摘要：STEM教育注重學生四個方面的教育：一是科學素養；二是技術素養；三是工程素養；四是數學素養。STEM教育是基于生活中發生的大多數問題需要應用多種學科的知識來共同解決這樣一個現實。目前，機器人競賽活動已經深入到全國的中學校園，通過對機器人的鉆研和學習，有利于培養學生的創新意識，并把所學知識應用到機器人的開發和實踐之中。本文旨在對中學機器人活動模式進行研究，基于STEM教育理念，以更好地促進中學機器人活動的發展。

關鍵詞：STEM教育；中學機器人活動；影響；策略

隨著時代教育的發展，培養學生的創新意識和能力已經成為一個國家教育競爭力的決定性因素。中學機器人活動模式要注重發掘學生的多項智能，教師要在教學中培養學生發現問題和解決問題的能力，在團隊合作中養成獨立思考能力的習慣。

一、中學生機器人競賽對中學生綜合素質發展的影響

機器人涉及到電子、機械、計算機以及人工智能等科學領域，直接面對的是科技前沿，加之機器人的應用廣泛，通過開展機器人競賽可以有效提高中學生對所學知識的應用能力，在實踐中加深對所學知識的深入理解。中學生處于青春期，精力旺盛，喜歡新鮮事物，而機器人比賽可以激發學生學習科學的興趣和動力，并在實踐中活學活用。尤其是STEM教育中的科學素養，意在于讓學生運用科學知識(如物理、化學、生物科學和地球空間科學)理解自然界并參與影響自然界。而數學素養是學生發現、表達、解釋和解決多種情境下的數學問題的能力。這些重要素質都可以通過參與機器人比賽幫助學生得到提高，比單純地通過課堂考試檢驗學生的學習情況要科學有效得多。

二、基于STEM教育的中學機器人活動開展策略

(一)注重機器人活動模式的優化。機器人比賽和活動需要在不斷參與和認識中，圍繞著機器人比賽的目的和形式，對機器人活動進行優化，保障中學生把主要精力都放在機器人的設計和創新方面。比如我校開展的機器人競賽項目，就有RCJ機器人足球賽、RCJ機器人救援賽、FRC機器人工程挑賽、FLL機器人工程挑戰賽、機器人基本技能挑戰賽以及機器人智能搬運比賽等，每一項機器人競賽項目對學生的科學素養、技術素養、工程素養和數學素養都有不同的要求，需要學生根據自己的專長設計制作自己的機器人去參加感興趣的機器人競賽，而不能眼高手低，對什么都感興趣，那樣學生既浪費了很多精力，科學素養等方面的能力也得不到有效的開發。(二)注重機器人活動模式的分工。機器人活動不可能依靠一個人獨立完成，而是大家必須在基于STEM教育的中學機器人活動模式研究曾繁均(廣東省深圳市深圳實驗學校518028)一起集思廣益，對機器人活動的整個流程既要心中有數，也要注意分工。教師要保障每位學生既能深入參與到機器人活動之中，也能夠讓每位學生發揮智能的專長。有的學生科學素養比較好，可以在機器人的設計上發揮自己的優勢；有的學生動手操作能力比較強，就可以在機器人的組裝和調試等方面充分發揮自己；有的學生獨立思考能力比較優秀，解決問題的能力比較強，那么就可以在交流和探討中把自己的認識和理解應用在解決各種問題之中。教師通過分工，機器人活動才能得到高效開展，也使學生在比賽中取得好成績。(三)注重機器人活動模式的練習。機器人活動和比賽考驗的是學生的綜合科學智力，需要學生和教師付出大量的精力去鉆研和實踐，難度可想而知。因此在學習開發機器人的過程中，就需要教師和學生深入理解機器人的各種理論，在此基礎上多加練習，只有在反復試驗和練習中，學生的機器人素養才能得到有效的提高。在練習中，通過模擬實際的機器人比賽形式，提高學生的信心和應戰能力。深圳有很多機器人公司，無論是在機器人設計還是機器人比賽中都有很多值得中學生去學習的經驗。這些經驗，學生可以通過觀看視頻講座或者去公司現場觀摩，增強自身的機器人素養，并在練習中逐步提高認知，建立對機器人的整體感知。比如“會開口微笑的機器人”“會做早操的機器人”“會寫作業的機器人”“會炒菜的機器人”等，雖然只是一些簡單的動作，但是包含著很多科學知識，凝結著研究者很多的耐心和智慧。尤其是在一些關鍵環節上，學生對一個知識點理解不到位，就可能無法完成這些貌似簡單實則復雜的動作。而只有在不斷地模擬練習中，學生才會一步一步靠近這些目標，并在實現這些目標的同時，不斷提高參加機器人比賽的興趣，從而使機器人活動成為學生綜合能力的反映。

隨著機器人活動在中學校園的常態化發展，機器人比賽在培養學生的綜合素質等方面的作用一定會得到越來越多人的認可。中學機器人活動模式需要教師本著以人為本的教學理念，深入鉆研STEM教育的內涵和價值，不斷推進和加強STEM教育在機器人活動和比賽中的指導意義，拓展視野，把科學知識和科技應用結合起來，培養學生熱愛科學、報效科學、獻身科學的精神和志向。

參考文獻：

[1]張瑞芳.西安市中學機器人教學的開設現狀與發展對策研究[D].陜西師范大學，2016.

[2]楊毅，秦健，新學.中學機器人教學有效性的行動研究——以長安第一中學為例[J].中國教育技術裝備，2013(15):80-83.

作者:曾繁均 單位:廣東省深圳市深圳實驗學校