中学机器人活动模式研究

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摘要：STEM教育注重学生四个方面的教育：一是科学素养；二是技术素养；三是工程素养；四是数学素养。STEM教育是基于生活中发生的大多数问题需要应用多种学科的知识来共同解决这样一个现实。目前，机器人竞赛活动已经深入到全国的中学校园，通过对机器人的钻研和学习，有利于培养学生的创新意识，并把所学知识应用到机器人的开发和实践之中。本文旨在对中学机器人活动模式进行研究，基于STEM教育理念，以更好地促进中学机器人活动的发展。

关键词：STEM教育；中学机器人活动；影响；策略

随着时代教育的发展，培养学生的创新意识和能力已经成为一个国家教育竞争力的决定性因素。中学机器人活动模式要注重发掘学生的多项智能，教师要在教学中培养学生发现问题和解决问题的能力，在团队合作中养成独立思考能力的习惯。

一、中学生机器人竞赛对中学生综合素质发展的影响

机器人涉及到电子、机械、计算机以及人工智能等科学领域，直接面对的是科技前沿，加之机器人的应用广泛，通过开展机器人竞赛可以有效提高中学生对所学知识的应用能力，在实践中加深对所学知识的深入理解。中学生处于青春期，精力旺盛，喜欢新鲜事物，而机器人比赛可以激发学生学习科学的兴趣和动力，并在实践中活学活用。尤其是STEM教育中的科学素养，意在于让学生运用科学知识(如物理、化学、生物科学和地球空间科学)理解自然界并参与影响自然界。而数学素养是学生发现、表达、解释和解决多种情境下的数学问题的能力。这些重要素质都可以通过参与机器人比赛帮助学生得到提高，比单纯地通过课堂考试检验学生的学习情况要科学有效得多。

二、基于STEM教育的中学机器人活动开展策略

(一)注重机器人活动模式的优化。机器人比赛和活动需要在不断参与和认识中，围绕着机器人比赛的目的和形式，对机器人活动进行优化，保障中学生把主要精力都放在机器人的设计和创新方面。比如我校开展的机器人竞赛项目，就有RCJ机器人足球赛、RCJ机器人救援赛、FRC机器人工程挑赛、FLL机器人工程挑战赛、机器人基本技能挑战赛以及机器人智能搬运比赛等，每一项机器人竞赛项目对学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养都有不同的要求，需要学生根据自己的专长设计制作自己的机器人去参加感兴趣的机器人竞赛，而不能眼高手低，对什么都感兴趣，那样学生既浪费了很多精力，科学素养等方面的能力也得不到有效的开发。(二)注重机器人活动模式的分工。机器人活动不可能依靠一个人独立完成，而是大家必须在基于STEM教育的中学机器人活动模式研究曾繁均(广东省深圳市深圳实验学校518028)一起集思广益，对机器人活动的整个流程既要心中有数，也要注意分工。教师要保障每位学生既能深入参与到机器人活动之中，也能够让每位学生发挥智能的专长。有的学生科学素养比较好，可以在机器人的设计上发挥自己的优势；有的学生动手操作能力比较强，就可以在机器人的组装和调试等方面充分发挥自己；有的学生独立思考能力比较优秀，解决问题的能力比较强，那么就可以在交流和探讨中把自己的认识和理解应用在解决各种问题之中。教师通过分工，机器人活动才能得到高效开展，也使学生在比赛中取得好成绩。(三)注重机器人活动模式的练习。机器人活动和比赛考验的是学生的综合科学智力，需要学生和教师付出大量的精力去钻研和实践，难度可想而知。因此在学习开发机器人的过程中，就需要教师和学生深入理解机器人的各种理论，在此基础上多加练习，只有在反复试验和练习中，学生的机器人素养才能得到有效的提高。在练习中，通过模拟实际的机器人比赛形式，提高学生的信心和应战能力。深圳有很多机器人公司，无论是在机器人设计还是机器人比赛中都有很多值得中学生去学习的经验。这些经验，学生可以通过观看视频讲座或者去公司现场观摩，增强自身的机器人素养，并在练习中逐步提高认知，建立对机器人的整体感知。比如“会开口微笑的机器人”“会做早操的机器人”“会写作业的机器人”“会炒菜的机器人”等，虽然只是一些简单的动作，但是包含着很多科学知识，凝结着研究者很多的耐心和智慧。尤其是在一些关键环节上，学生对一个知识点理解不到位，就可能无法完成这些貌似简单实则复杂的动作。而只有在不断地模拟练习中，学生才会一步一步靠近这些目标，并在实现这些目标的同时，不断提高参加机器人比赛的兴趣，从而使机器人活动成为学生综合能力的反映。

随着机器人活动在中学校园的常态化发展，机器人比赛在培养学生的综合素质等方面的作用一定会得到越来越多人的认可。中学机器人活动模式需要教师本着以人为本的教学理念，深入钻研STEM教育的内涵和价值，不断推进和加强STEM教育在机器人活动和比赛中的指导意义，拓展视野，把科学知识和科技应用结合起来，培养学生热爱科学、报效科学、献身科学的精神和志向。

参考文献：

[1]张瑞芳.西安市中学机器人教学的开设现状与发展对策研究[D].陕西师范大学，2016.

[2]杨毅，秦健，新学.中学机器人教学有效性的行动研究——以长安第一中学为例[J].中国教育技术装备，2013(15):80-83.

作者:曾繁均 单位:广东省深圳市深圳实验学校