【科技日报】机器人进课堂：教学变得更有趣
发布日期：2013-10-11 阅读次数：
来源：科技日报 2013年10月10日 记者：王怡
原文链接：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2013-10/10/content_227190.htm?div=-1
阅读提示：理工附小始终把科技教育纳入学校教育教学的统一规划，扎扎实实地开展以智能机器人、科技创新为龙头项目的各类科技活动，为学生的科技梦想铺平了道路。早在2004年附小就率先开设了以“智能机器人”为教学内容的校本课程，不断完善的课堂教学体系，伴随着学生骄人的竞赛成绩，使理工附小在北京市乃至全国的中小学机器人教学与竞赛领域拥有很高的知名度与影响力。附小的机器人竞赛队至今已经连续九年获得北京市机器人FLL竞赛的冠军，近三年共获得一次国际机器人竞赛冠军、一次国际亚军、两次国际级金牌，一次全国冠军、五次全国一等奖。在学生屡获大奖和学校获得了中国青少年机器人竞赛优秀学校等荣誉后，吸引了业内外更多媒体的关注，此篇报道为科技日报记者主动来理工附小进行的专访。
图为学生们在组装机器人
走进北京理工大学附属小学的机器人教室，记者的目光先被摆在教室中央的6张桌子所吸引。每张桌子上都整齐的摆放着乐高教育经典的拼拆块以及各式各样的链接件，在它们的中间是机器人，一个手机大小3厘米厚的长方体。
北京理工大学附属小学的机器人教师梁潆告诉记者，他们课堂上正在使用的是乐高第二代机器人，而摆在周围的零件是第一代机器人和第二代机器人零件混合在一起。
“第一代机器人是1998年生产，现在它的电子件已经无法使用，但是其他配件还可以继续应用于第二代机器人身上。”梁潆说。
12台计算机整齐沿墙摆放，在教室的另一边，还有一个和乒乓球台大小的机器人操作台。教室的窗台上摆满了奖杯，大大小小有10多个。在窗台的角落里，记者还发现了学生用乐高砖块自己拼成的奖杯，甚至连奖杯的“耳朵”这样的小细节都被他们拼出来。
“我们学校是按小班教学进行招生，因此每个班一般不超过35人。虽然你看到的机器人教室并不大，但已经可以满足日常机器人课教学。只是现在渴望学习机器人的学生越来越多，我们课后兴趣小组活动让这间教室显得很热闹。”梁潆介绍说。
“机器人课程激励学生学习”
2003年11月，北京理工大学附属小学开始开展机器人项目，当时是以兴趣小组的形式开展。有16名计算机能力较强并且动手能力强的学生主动参与，并参加接下来北京市以及全国FLL机器人比赛。
2004年9月起，为了让更多的学生能够接触并学习智能机器人这一科技含量较高的活动，北京理工大学附属小学开设了以“智能机器人”为教学内容的校本课程。理工附小成为北京市第一所将“乐高机器人”系统地纳入课堂教学的小学。梁潆也开始了“智能机器人”课程的开发和实施工作。
“我在选拔学生进入机器人兴趣小组时，也是遵循学有余力的原则。学生一定要在可以顺利完成日常学业的前提下，才可以加入机器人兴趣小组。”梁潆说：“这个原则对学生也是一种激励。我的小组中曾经就有一名学生因为英语期末考试未能达到优秀无缘参加机器人培训。他整个暑假都在努力恶补英语。虽然当时他很想进入机器人兴趣小组的暑期培训，我告诉他，只有他英语考试达标，才可以再次加入。果然，开学后的第一次测验他考过了90分，自这之后，他的各方面学习成绩都很好，在兴趣小组中也是最积极的一分子。”
梁潆透露他的选将秘笈，首先参加比赛学生是层层选拔出来。通过课堂普及，根据学生的兴趣及能力，进入兴趣小组，此时在兴趣小组中的学习是提高的过程，学生在小组中学习掌握更深层次的编程方法以及搭建技能。
再从兴趣小组的学生里选拔出综合能力比较突出的学生，组成参加比赛的集训队，这里的综合能力包括多方面，首要的是学业水平以及合作能力，其次才是机器人编程技术、搭建技术、表达能力、表演能力、写作能力等。
“学生的本职任务是学习，我们的机器人活动是促进学习的一个载体，学生不能因为参加机器人而耽误学业，而且机器人比赛的备战是很占用时间和精力，因此，我要求学生第一学习成绩要好，第二不能有退步。”梁潆说。
“孩子缺少发挥创造力的平台”
“对于中国学生在机器人大赛获得好成绩，很多人会质疑，他们是不是都是智商超常？我认为：其实学生们都有很大潜力，他们缺少的就是施展才华的平台。”梁潆讲道：“学校开展机器人教育以及机器人活动，正是为我们的学生搭建了一个行之有效的教育平台，使他们的视野更加开阔，创新思维更加活跃，体验面对挑战和克服困难后的成就感，这对他们今后走上社会、迎接更多的挑战必将起到积极作用。”
除了机器人课程教学，机器人比赛是让学生充分展示才能的平台。梁潆介绍：在比赛过程中，针对大赛的任务，学生要经历几个阶段：首先是学生自主研究。从机器人的搭建到任务解决都是学生自己制定方案，并进行实践，教师对于学生完全放手。
“我们进行机器人比赛，其最终目的是培养学生，让学生具备终生受益的能力，其次才是比赛成绩。每次比赛后给学生总结时，我都先让他们体会整个过程的收获，对比赛过程的方方面面进行总结。”梁潆说。
“第二阶段是瓶颈期。在FLL比赛中，独立完成单独任务往往是比较容易的，经过一定时间后，学生差不多解决了所有任务，这时，给他们计算总时间，结果只有一个——严重超时！让学生研究如何缩短时间是一个提高的过程。学生很可能要推翻之前的方案，但这是一个非常重要的阶段。”梁潆解释说，在FLL比赛中，不要怕拆机器人。再次研制的方案会有很大提高。但凭借学生自己的能力，要在2分30秒完成所有任务是非常难的。指导教师在此就要发挥作用。
面对学生在比赛中遇到的困难，指导教师在第三个阶段发挥启发和引导学生的作用。教师要帮助拓宽学生思路，学生可以按照教师的思路操作。这个过程，学生会发现自己的机器人有了质的飞跃。而他们的能力也随之增强了。
在任务即将完成后，也到了比赛的最后一个阶段，需要学生和老师一起为任务进行改善。 “有的时候，学生的好点子会让我眼前一亮。甚至很多行之有效的改进方法是学生提出的。此时，我总是感到很欣喜和满足。”梁潆说。
“结果不重要，过程更珍贵”
FLL机器人大赛注重的并不是比赛成绩，而是参赛者的各项能力，这一点也与北京理工大学附小的教育理念不谋而合。梁潆介绍说：“我们注重学生在参赛过程中能力的提升，这包括协作能力、动手能力以及自理能力。”
在机器人小组活动结束后，同学们都自觉将所有零件按照顺序摆放整齐，将桌椅归位，还有同学会留下来打扫卫生。梁潆说：“机器人课上，每个小组使用的乐高机器人零件多达700余个，我们制定了严格、具体的管理制度，比如学生下课要将所有零件恢复原位，规范学生的行为，明确了责任，促进学生的习惯养成。”在梁老师看来，这都是学习机器人课程需要具备的素质。
“我第一次带学生去参赛，发现很多孩子缺乏自理能力。六年级的孩子，学习很棒，但衣服不会系扣子，还有的孩子不会洗澡，进到浴室很久不出来，站在淋浴下不知道该怎么洗。”梁潆说：“针对这样的问题，我们在日常的教学中也加入生活能力锻炼。比如，在暑期培训时，除了教机器人的知识，也教他们怎么叠衣服，如何整理行李，要求他们回家都要学会洗小件衣服。虽然和机器人无关，但是与他们的综合素质培养密切相关。”
“在这里，不光是学习机器人，还包括很多其他能力。孩子只要出去一次，他的能力就提高很大一个层次，等到下一次再出去，不需要老师说，孩子自己就知道该做什么了。机器人比赛其实也是一个载体，我们更注重学生在比赛中的所得。”梁潆说。
学生比赛中所用机器人可以有不同的搭建方式，给学生提供了丰富的想象和创造空间。同时，课堂中多用任务驱动式教学，学生可以运用已有的知识，成功地寻找达到目标的手段或途径，在过程中通过解决具体问题，达到学习目的。
在北京理工大学附属小学读六年级的蒋欣祝告诉记者，去年他参加的FLL机器人大赛，是以“关爱老年人”为主题。在比赛中，他们不仅要完成机器人的任务，同时还有课题研究要做。
“我的课题研究是做一份调查问卷，调查对象是60岁以上的老年人，在填写问卷中，我询问了很多爷爷奶奶，了解他们平时的生活情况，这些是我在这之前没有关注过的，在和爷爷奶奶的交谈中锻炼了我的语言表达。在论文的撰写方面，爸爸也给了我很大的帮助，他告诉我什么是规范的论文格式、论文书写。”蒋欣祝说。
机器人辅助教学：师资是首要问题
为了适应未来科技社会对技术型人才的需要，2003年颁布的普通高中新课程标准将“人工智能初步”与“简易机器人制作”分别列入“信息技术课程”、“通用技术课程”选修内容。教育部新制定的《普通高中物理课程标准(实验)》也提到“收集资料，了解机器人在生产、生活中的应用”的要求。 2010年，教育部与乐高教育合作启动了“技术教育创新人才培养计划”项目，致力于培养机器人教师。但截至目前，开设机器人课的中小学并不多。
梁潆介绍，机器人课是国家级课程，小学和初中属于综合实践课，高中是通用技术。目前，开课的学校不多主要原因首先是缺少师资。
“在师范类学校中没有教授机器人课的专业，这样目前所有教授机器人课的老师都是别的专业转过来的。大部分是信息技术专业的教师在从事机器人教学。”梁潆说。
“缺少专业性的指导教材是另外一个因素。目前还没有国家级指导性教材，很多教材都是大家自己开发的，”梁潆补充说：“比如我的教案都是我自己设计编写。不同老师的机器人教学角度不同，现在缺少一个针对40分钟课堂权威性的指导教材。”
对于一名教机器人课的老师来说，没有上级指导性教研也让梁潆有孤独感。“很多时候，在设计课程时，很想找同样教授机器人课的老师商量探讨。”梁潆说：“现在已经有部门开始关注机器人培训，毕竟我们已经进入机器人时代，如果不从孩子开始接触，教育需求无法得到满足。”
“现在，和北京理工大学一样的高校都开设机器人课，如果让我们的孩子在小学时就接触，相信他们可以在此走得更远。”梁潆说。
（审核：李振江）
