机器人竞赛对学生综合素质影响的研究

机器人竞赛对学生综合素质影响的研究
作者：姜旭
来源：《南北桥》2017年第23期
【摘要】本文中重点研究了机器人进校园在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中对实现全面提升学生的综合素质有何积极影响。

笔者在建构主义理论的指导下进行机器人竞赛教育，并通过活动前后的对比，研究了机器人教育如何提升学生综合素质，提高了哪方面的能力，给出推进机器人教育的对策和建议。

【关键词】中小学机器人竞赛综合素质 FLL
中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.23.024
“科学技术是第一生产力”，在新课程改革的背景下，科学教育显得尤其重要。

机器人作为科学教育中一个新的分支，近年以多种形式走进校园，竞赛的方式尤其普遍。

计算机科学、人工智能迅猛发展，但不少没接触过机器人的学生认为，机器人是很神秘的，是大学生和科学家才去研究的项目。

为了向中小学生普及机器人知识，揭开其神秘面纱，机器人这一新兴学科正走进校园。

机器人进校园活动让学生对单片机和传感器有基本的认识，从底层去认识计算机科学并提升个人的综合素质。

新课程改革以来，素质教育被提上日程。

实验教育在培养学生的创作力和综合能力显得尤其重要。

机器人不是一个单纯的知识点，而是一个全新的信息技术综合教育平台。

在《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中，明确提出要全面提升学生的综合素质的要求。

机器人教育的推广，对实现这一目标有积极意义。

机器人教育作为一种全新的教育教学实践，正受到不少学校的关注和重视。

我市参与各级给类机器人竞赛的学校和学生逐年增多，参与范围逐年扩大。

以重庆市科协举办的第三届创意机器人的大赛为例，参赛师生达到1500余人，比2016年参加的总人数增加了20%左右。

并且，参与的队伍又几乎囊括了重庆市的所有区县，这都说明了机器人教育越来越普及。

笔者将以FLL机器人工程挑战赛为案例，探讨机器人活动对学生综合素质的影响。

一、机器人竞赛对学生综合素质的影响
（一）对学生自学能力的影响
机器人竞赛就为学生创设了一个学习情景，为了完成机器人的设计组装、程序编写、功能实现，都需要整个团队的队员相互协作，在教师的指导下主动学习电路知识、传感器知识、单片机知识等。

从传统教学中的“教师要学生学”转变为“学生主动学”。

高中生对程序设计接触不多，学生通过主动翻阅程序设计教材、咨询老师、查阅网上资料等方式，在很短的时间内就能掌握简单的程序设计知识、单片机等知识。

87%的学生认为，自己通过查阅各种资料而获得的
知识比传统课堂中满堂灌的知识理解得更透、记得牢。

这不仅对学生学习打下了基础，而且让学生明白主动学习比被动学习的效果更明显，使学生学会学习。

（二）对学生解决问题能力的影响
参赛的学生有进行了编程培训，能够掌握C语言的语法和结构。

譬如，要让智能机器人小车遇到标识后先向前开6秒，再启动倒车程序。

学生开始时候把程序写成如下：
if（flag==1）
{
digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动
digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动
Delay（5000）；//向前开5000毫秒
digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动
digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动
Parking（）；//启动倒车函数
}
看上去十分正确的一段程序，但实际情况却并非如此。

智能机器人小车不断向前运动而不向后运动。

于是学生在不断的思考后，对程序进行了修改，控制小车只执行一次向前运动后马上启动倒车。

程序修改如下：
if（flag==1）
{
digitalWrite（lmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动
digitalWrite（rmdPin，HIGH）；//智能机器人小车向前运动
Delay（5000）；//向前开5000毫秒
flag=2；
}
elseif（flag==2）
{
digitalWrite（lmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动
digitalWrite（rmdPin，LOW）；//智能机器人小车向后运动
Parking（）；//启动倒车函数
}
这时候机器人的动作终于符合要求了。

在程序编写的过程中，我们关注的并不是学生的编程能力，而是关注学生遇到困难时如何去解决问题的能力。

拓宽解决问题的思路，提高解决实际问题的能力。

（三）对学生实践能力的影响
重庆市FLL机器人工程挑战赛，要求学生必须完成相应的任务，每年的主题也不同，这就让学生必须学会任务探究，根据比赛的任务设计机器人。

在赛场上小组协作完成任务。

（四）对学生协作能力的影响
在机器人竞赛初期，不少学生普遍存在独立行动的现象。

辩证唯物主义提出，“整体”拥有“部分”没有的特征，这就是我们常说的“1+1>2”。

在竞赛准备过程中，独立行动进度之慢、效果之差明显不能满足竞赛的需要，这迫使学生必须以团队为单位，在协作中前进。

组员落实分工，在协商中进步。

（五）对学生交流能力的影响
在常规教学中，经常有小组讨论的环节，但缺乏指导的讨论容易流于形式。

在竞赛过程中，由于时间紧迫，学生必须善于利用工程化的交流来商讨如何完成比赛任务。

我们要让学生知道，并不是一味的会“说”就是懂得沟通，良好的沟通应该是在“听”与“说”之间，产生思维碰撞。

在竞赛结束后，学生的工程化沟通技巧明显提升，并且能够应用在文化课的学习当中。

（六）对科学素养信息素养的影响
在机器人竞赛开展后，学生对科学技术的兴趣日益提升。

这一现象不仅针对参赛队员，其他非参赛的同学都对机器人产生浓厚兴趣。

作为一名信息技术教师，明显感受到课后学生对机器人、数码科技、计算机科学这一方面的咨询多了很多。

在信息技术课堂上，学生对信息技术
学习热情有所提高。

机器人进校园，在校园内形成一股热爱科学的良好氛围，提高了学生主动接触科学，探索科学的科学素养。

二、对机器人竞赛教育的反思
（一）明确机器人竞赛目的
機器人竞赛教育并不只是为了学习编程和机器组装知识的教育，更不是为了获取奖项的教育，而是通过机器人这个载体，让学生自主建构科学知识体系，在活动过程中提升个人的综合素质。

在机器人教育开展的过程中，需明确“提升学生综合素质”这一目的，同时也要明确，竞赛只是一种教育手段，奖项只是一项鼓励，降低竞赛的功利性。

同时，教师应引导学生在比赛中以良好的心态应赛，客观看待比赛中的突发、偶发事件。

（二）明确教师在机器人竞赛中的作用
根据结构主义教育理论，教师是学生活动的促进者而非知识的传授者。

在机器人竞赛的准备过程中，应该以引导为主，使学生在一定的情境下学会利用团队协作、沟通交流、自主学习等方式来建构关于机器人、组装设计、程序设计等知识，让学生主动承担起解决问题的责任，而非为了获奖而满堂灌。

[基金项目：重庆市普通高中学生综合素质评价研究专项课题《以高中学生综合素质评价为载体的校本综合实践课程研究》课题批准编号：SZPJ1555]
参考文献
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[3]杨彬.智能机器人课程是素质教育的新载体[J].中国职业技术教育，2007，22：45-46.。