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機器人科學(xué)教育論文
一、開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)的途徑
面對新的形勢和學(xué)校的實(shí)際情況，筆者所在的學(xué)�！憬瓊髅綄W(xué)院實(shí)驗中學(xué)，積極進(jìn)行了機器人科學(xué)教育的探索。
�。ㄒ唬┏闪C器人俱樂(lè )部，創(chuàng )設學(xué)習現代科學(xué)與技術(shù)的實(shí)驗平臺
為了將國家課程“通用技術(shù)”中的“機器人制作”課程更好地落到實(shí)處，浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗中學(xué)在上級教育部門(mén)、科技局的支持下，與浙江外國語(yǔ)學(xué)院、上級教育技術(shù)中心、潮鳴街道科協(xié)和杭州發(fā)明學(xué)校共同發(fā)起，創(chuàng )辦了浙江省首家通用技術(shù)與機器人科學(xué)教育相結合的“杭州機器人俱樂(lè )部”（設于浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗中學(xué)內），并正式掛牌開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)。俱樂(lè )部開(kāi)展活動(dòng)的宗旨是開(kāi)展豐富多彩的機器人研制和競賽活動(dòng)，普及機器人科學(xué)知識，發(fā)揮青少年的聰明才智，使青少年在快樂(lè )的體驗中學(xué)習，在成長(cháng)與進(jìn)步中培養科學(xué)精神和科學(xué)思想，掌握科學(xué)知識和科學(xué)方法。此外，也鼓勵更多優(yōu)秀科技幼苗的涌現，喚起全社會(huì )對青少年科技活動(dòng)的普遍關(guān)注和支持。俱樂(lè )部有人工智能機器人工作室（各種規格的機器人50多套）、電子制作工作室、模型設計工作室、通用技術(shù)工作室和勞動(dòng)與技術(shù)創(chuàng )新制作室等。俱樂(lè )部面向全市中小學(xué)生開(kāi)展示范展示活動(dòng)，并開(kāi)放機器人專(zhuān)用實(shí)驗室或活動(dòng)場(chǎng)地，組織學(xué)生和社區市民參觀(guān)、體驗、參與機器人設計與制作項目，讓更多的學(xué)生和市民了解機器人、接觸機器人、設計機器人、制作機器人。俱樂(lè )部還利用業(yè)余時(shí)間對中小學(xué)生開(kāi)展機器人基本知識和技能的培訓，并定期組織開(kāi)展校際機器人邀請賽，為廣大中小學(xué)生提供一個(gè)學(xué)習科技、展示自我的平臺。這樣，社區與學(xué)校合作，達到了資源共享的目的，體現了“建設節約型社會(huì )”的理念。此外，俱樂(lè )部還與杭州市科技局、浙江中控科技機器人研究院合作舉辦了全國科普周活動(dòng)項目“機器人的昨天、今天和明天”的科普講座，受到了很多通用技術(shù)教師和市民的好評。
�。ǘ├镁銟�(lè )部吸引愛(ài)好者共同探究機器人教育
俱樂(lè )部依托機器人教育工程專(zhuān)業(yè)人員在為有關(guān)學(xué)校進(jìn)行定向指導后，很多學(xué)校將機器人科學(xué)教育納入到信息和通用技術(shù)及物理等選修課程中去，并逐步開(kāi)展機器人科學(xué)教育的組織方式與教學(xué)活動(dòng)的研究。有的學(xué)校成立了機器人項目教學(xué)活動(dòng)研究小組，有針對性地開(kāi)展各項活動(dòng)；有的學(xué)校與現代科技企業(yè)合作，創(chuàng )辦機器人科學(xué)教育聯(lián)盟，針對中小學(xué)生機器人教育的標準化硬件和軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)和試驗；有些學(xué)校還投入大量經(jīng)費，創(chuàng )建了經(jīng)濟實(shí)用的機器人實(shí)驗室，并添置了最新的機器人教學(xué)設備，為進(jìn)一步深入開(kāi)展機器人科學(xué)教育提供硬件支持。這樣，專(zhuān)業(yè)人才與業(yè)余愛(ài)好者相結合，運用多種方法，總結經(jīng)驗，使機器人科學(xué)教育不斷得以改進(jìn)和完善。
�。ㄈ┮匀蝿�(wù)驅動(dòng)使機器人教育成為參賽項目和常態(tài)實(shí)踐活動(dòng)
學(xué)校強調在普及的基礎上，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性、探索性和實(shí)踐性，鼓勵有興趣、有特長(cháng)的青少年深入開(kāi)展機器人科技活動(dòng)。在活動(dòng)前或活動(dòng)的過(guò)程中，教師必須經(jīng)常與學(xué)生共同討論，明確實(shí)踐的具體要求和任務(wù)，通過(guò)不斷引導激發(fā)和維護學(xué)生的興趣和熱情，幫助學(xué)生開(kāi)拓思維，培養學(xué)生創(chuàng )造性解決實(shí)際問(wèn)題的能力。如周斌同學(xué)進(jìn)行了賽車(chē)機器人的研制，他充分發(fā)揮了想象力，并查閱了許多資料，請教了有經(jīng)驗的老師，將真實(shí)的賽車(chē)控制系統運用于機器人的設計中，一舉在省機器人大賽中獲得了冠軍。
二、開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)的特點(diǎn)
我們開(kāi)展的機器人科學(xué)教育活動(dòng)主要有以下特點(diǎn)：
�。ㄒ唬┚哂腥の缎詸C器人科學(xué)教育活動(dòng)能增強學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使它們在興趣盎然中逐步形成創(chuàng )造的原動(dòng)力，使“快樂(lè )機器人”探究變成現實(shí)。它能啟發(fā)學(xué)生發(fā)現問(wèn)題，使機器人科學(xué)原理的學(xué)習和科技創(chuàng )新與現實(shí)問(wèn)題相互聯(lián)系，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造欲望。
�。ǘ┯欣谂囵B學(xué)生的創(chuàng )新能力機器人科學(xué)教育活動(dòng)對學(xué)生思維方法的培養和鍛煉、對學(xué)生的創(chuàng )新能力的形成極為有利。例如學(xué)生設計的“機器狗”，生動(dòng)形象，并且還有語(yǔ)音和情感響應。
�。ㄈ┯欣谂囵B學(xué)生的合作交流能力學(xué)生在小組合作的實(shí)驗環(huán)境中，共同設計、組裝、編程和調試。在完成每次技術(shù)任務(wù)的過(guò)程中，設計制作者必須進(jìn)行討論和交流，必須有相應人員的配合和共同努力才能達到相應目的。這樣就能慢慢促進(jìn)學(xué)生合作學(xué)習能力的提升。
三、開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)的保障措施
�。ㄒ唬⿴熧Y落實(shí)
我們選定既有好的科學(xué)基礎理論水平，又有很強的實(shí)踐動(dòng)手能力的優(yōu)秀教師，承擔機器人科學(xué)教育活動(dòng)的具體指導工作，并實(shí)行分工負責，合理調節。指導教師主要為：科技教育特級教師、機器人俱樂(lè )部科技創(chuàng )新負責人、高中技術(shù)學(xué)科教師，還有物理、化學(xué)、生物等相關(guān)課任教師，以及團委和學(xué)生會(huì )的科技骨干教師和高校志愿者。
�。ǘ⿻r(shí)間落實(shí)
機器人科學(xué)教育活動(dòng)一般安排在下午放學(xué)后或雙休日，寒暑假期主要開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，也會(huì )在全國“科普周”等特殊的日子里安排一些活動(dòng)。
�。ㄈ﹫�(chǎng)地落實(shí)
機器人俱樂(lè )部設有各種門(mén)類(lèi)的機器人探究實(shí)驗室，包括機器人踢足球的專(zhuān)業(yè)球場(chǎng)6個(gè)、機器人滅火實(shí)驗場(chǎng)地2個(gè)，此外還有機器人調試臺等專(zhuān)業(yè)場(chǎng)所。
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我們?yōu)榫銟?lè )部創(chuàng )造了較好的資金條件，專(zhuān)門(mén)招標購置先進(jìn)的組合式機器人套材，如用于科技探究活動(dòng)的“科樂(lè )思”器材30套、小型機器人200套件、高級機器人組件12套以及各種電子元器件等，投入約80萬(wàn)元，為機器人科學(xué)教育活動(dòng)的有序、有效開(kāi)展奠定了良好的硬、軟件基礎。
四、開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)的成效
杭州機器人俱樂(lè )部設在浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗中學(xué)的“全國科學(xué)教育基地”內。自從成立之日起，我們就積極組織學(xué)生參加各種各樣的機器人科技創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)，在傳授科學(xué)文化知識的同時(shí)，重視培養學(xué)生的科學(xué)思想和創(chuàng )造意識，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造積極性。學(xué)生手腦并用，創(chuàng )新設計和發(fā)明制作了很多科技作品。在學(xué)生參加的各級各類(lèi)青少年科技創(chuàng )新發(fā)明比賽中，共有1600多項次獲全國、省、市的一、二、三等獎。2012年，機器人俱樂(lè )部派出的代表隊在杭州市機器人比賽中榮獲高中組和初中組足球賽冠軍，后來(lái)在浙江省的比賽中，杭州艮山中學(xué)隊和浙江傳媒學(xué)院實(shí)驗中學(xué)隊分別取得機器人足球比賽一等獎和冠軍的好成績(jì)。2014年，中央電視臺專(zhuān)程來(lái)學(xué)校機器人俱樂(lè )部拍攝機器人科學(xué)教育實(shí)踐活動(dòng)。他們對機器人俱樂(lè )部所開(kāi)展的各種各樣的科技活動(dòng)給予好評。我們的機器人技術(shù)創(chuàng )新設計與制作活動(dòng)照片還被刊登在中央教育科學(xué)研究所主辦的雜志封面上。實(shí)踐證明，機器人俱樂(lè )部的成立有利于促進(jìn)青少年第二課堂活動(dòng)的廣泛開(kāi)展和學(xué)�？茖W(xué)教育水平的提高。
五、對開(kāi)展機器人科學(xué)教育活動(dòng)實(shí)踐的認識
機器人科學(xué)教育活動(dòng)內容必須豐富，形式必須多樣。只有這樣才能吸引學(xué)生參加，滿(mǎn)足學(xué)生各方面的要求，使他們的興趣、愛(ài)好向積極方向發(fā)展。同時(shí)，機器人科學(xué)教育活動(dòng)要基于學(xué)生的生理、心理特點(diǎn)，其目標設定要契合和適應課程改革與未來(lái)勞動(dòng)者素質(zhì)的要求，根據面向現代化、面向世界、面向未來(lái)的方向來(lái)確定。機器人科學(xué)教育活動(dòng)應具有科學(xué)性、知識性和實(shí)踐探究性�？茖W(xué)性就是要求內容正確，能從力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和信息學(xué)等極其廣泛的物理基礎理論和科學(xué)實(shí)驗技術(shù)中尋求依據，找出解決問(wèn)題的辦法。知識性就是指科學(xué)實(shí)驗探究創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)要有助于學(xué)生掌握知識、形成技能，使學(xué)生在活動(dòng)中有所收獲。實(shí)踐探究性就是寓知識于實(shí)踐活動(dòng)之中，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中接受科學(xué)教育，提升創(chuàng )新素養。機器人科學(xué)教育活動(dòng)的開(kāi)展要注重建構可持續發(fā)展的實(shí)驗方案與競賽標準�？茖W(xué)的評價(jià)體系以及適宜的獎勵機制，能夠激勵學(xué)生的參與積極性、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造性。在機器人科技教育活動(dòng)中，教師既是組織者、指導者，又是參與者。教師要在教學(xué)中盡可能地創(chuàng )造寬松的環(huán)境和和諧的學(xué)習氛圍，發(fā)揚民主，大力鼓勵學(xué)生向教師提問(wèn)題，引導學(xué)生樹(shù)立“不唯書(shū)，不唯師，只唯實(shí)”的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。
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