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农村初中机器人竞赛辅导教学研究  

2013-03-27 14:09:48|  分类: 学习交流 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    现今,经济和科技高速发展。在很多发达国家,中小学机器人教育已经得到了普及,大学的竞赛更是接近世界科技的前沿。在我国,各种形式的青少年机器人活动逐渐受到学校和社会的重视。如今,农村学校也紧跟时代的步伐,加入到青少年机器人竞赛活动中。在我国最新颁布的义务教育阶段信息技术课程标准中,机器人的设计和制作首次被列入了小学和中学信息技术课程的选修内容。但是,受各类条件的限制,农村中学不能实现大面积的机器人普及教学,仅仅局限于参加青少年机器人竞赛类的活动。

    我校参加市、省级机器人比赛活动已经三年了。作为一所农村初级中学,学校最初获得机器人灭火三等奖,去年获得机器人基本技能省级大赛第三名。这说明,农村中学也能搞好机器人教育,也能参加各类机器人竞赛。下面是近几年我在青少年机器人竞赛辅导教学中的一点体会。

    青少年机器人竞赛在当今各类青少年教育中是很“潮”的活动。它既能够综合现代的工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件与硬件、人机交互、人工智能等诸多领域的高新技术,又与现今的航空航天、外星球探索相关联。另外,每年举行的各种青少年机器人竞赛活动的规则都在变化,都充斥着现代化的最新信息,也给每次的竞赛提出了新的挑战。

    笔者认为,做好以下5个方面,竞赛辅导便不是难事。

    一、辅导教师要把握各类竞赛的脉搏,不断提高自身的信息素养

    每年,全球都有各类青少年机器人竞赛活动。辅导教师可以通过网络查找相关的信息,了解竞赛动向,把握竞赛脉搏。再者,各类的竞赛活动都与时下发生的重大事件有关。比如,2011年,在地震之后举办的机器人创意赛考查的就是地震救援机器人的创意设计;2012年,全社会关注食品安全,于是FLL挑战赛的主题为“食品安全”。2009年,在刚接触机器人竞赛时,无论教师还是参赛的学生都感到这个新事物很陌生,不知从何处下手。我们通过网络咨询,积极参加各级辅导员培训,了解最新信息,提高自身的素养,才对机器人竞赛辅导有了初步的掌握,也为以后参加竞赛打下了基础。

    二、对机器人竞赛辅导过程要制订计划、做好规划

    辅导教师应有详细的辅导计划。我们知道,生产要有生产计划,教学要有教学计划。同样,开展青少年机器人竞赛辅导活动也必须有一个详细的计划。辅导教师要认真分析竞赛规则,依据学生的特点制订计划。在制订辅导计划时,要认真、细心,目标要明确,使之符合学生的实际。辅导教师在选拔竞赛小组的学生时,也要做好长远的规划。每个年级的学生都要有,不同特长的学生都要有。教师要做好梯队辅导,以防在辅导教学方面出现断层。

    三、机器人竞赛辅导要做到粗中有细

    在搭建好机器人以后,编写执行程序是一个很细的过程。作为辅导教师,我往往是很“粗”的。当然,这个“粗”并非粗心大意、粗枝大叶,而是粗中有细,有意而为。目的是为了充分发挥学生的主观能动性,展示他们的创新才华。例如,在辅导学生参加第十一届机器人基本技能比赛的过程中,我教给学生编程的基本思路后,放手让学生去做,去编写程序。当机器人执行程序时,学生发现机器人抓球的手臂始终与场地摩擦。经过细心研究,学生发现,3号马达的张开角偏大。学生修改了程序,将张开角缩小3度,最后成功地解决了问题。当然,很多方面完全没有必要“精”、“细”。如果辅导教师给学生留下发挥的余地,学生就会创造性地解决问题。

    四、机器人竞赛辅导要循序渐进

    机器人竞赛辅导是一个探索的过程。机器人的种类有很多,也有很多不同的品牌,如乐高、广茂达、纳英特、中鸣等。前年,在使用广茂达进行辅导教学时,我先给学生讲一些基础知识,讲得不太多,以便让学生有个慢慢接受的过程;然后,抓住知识的要点,给学生讲解。当然,辅导教师要给学生讲清楚机器人程序中每个图标的含义,要教会他们去设计、规划;要循序渐进地讲解,并让学生明白具体做法,从而更好地完成任务。如何控制机器人完成每一项任务?完成每一个任务的程序应怎样设计?有哪些技巧?对于以上问题,我都让学生自己去思考、讨论和选择。最后,学生自己独立地把程序编写完成了。当程序编好后,就要进行机器人的搭建工作。这时,辅导教师要让学生自主地选择搭建的结构,循序渐进,以防重复性拆装。搭建的过程要放松,从而让学生产生巨大的动力和高涨的积极性,激励他们克服一切困难,完成自己的搭建工作。为了帮助学生更好地搭建,辅导教师也可以给学生提出一些参考建议。例如:为了让机器人在上坡的时候保证稳定性,学生可以采用小齿轮传动大齿轮的方式,使机器人成为四轮驱动。根据辅导教师给出的这些建议,学生们结合自己的想法,经过改进,搭建出了更合理的机器人结构。

    五、要敢于让学生动手去做,敢于创新、实验

    当机器人竞赛辅导进入实践阶段时,教师就要让学生大胆地去做、去创新、去实践。譬如,当学生确立了自己的程序和要搭建的结构时,就要展开细致的讨论。什么样的方法更可行、简便,更切合实际,可操作性强,都需要在每个环节进行分析,然后再去创新探索。例如,学生尝试搭建“爬坡”的机器人,在讨论是用齿轮传动还是不用齿轮传动时,他们的意见发生了分歧。有的学生觉得,用齿轮传动要稳定一些;有的学生觉得,不用齿轮传动,速度要快一些。实验是研究中的重要手段之一。因此,教师要让学生认识到实验的重要性,努力掌握实验方法,认真完成实验。这是培养学生动手动脑能力的好机会。在机器人搭建实验过程中,教师一点也不可放松对学生动手实验的要求。我一直这样教育学生:不真实的实验害人害己,不准确的实验误人误己。所以,我让学生通过大量的实验来验证,反复让机器人爬坡。最后证明,齿轮传动的机器人稳定性强,成功率高。又如,去年在辅导学生参加机器人基本技能比赛的过程中,笔者发现,机器人依据编写好的执行程序抓起球再放下手臂,在此过程中发生跳动,致使寻迹卡感光不准,机器人不能稳定地执行程序。笔者和学生反复进行实验,最后发现,原因是厂家生产提供的L型板上的圆孔存在误差,致使机器人手臂在回位时产生摩擦。经过细致、反复的讨论,我们对L型板进行了创新性的改造,使其既符合学生编订的程序,又不违反比赛规则。

    总之,机器人竞赛辅导的过程就是不断学习、探索、实验的过程。只有不断地深入探索和实验,学生才能提高自身的逻辑思维能力、动手能力、协作能力、信息检索能力和科技创新能力,才能使青少年竞赛的开展更有活力。(山东潍坊市寒亭区高里街道中心学校   于同溪)

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