浅谈中职机器人教学和竞赛中学生学习积极性的培养

摘要：江苏省职业学校创新大赛已确定将机器人项目列为重要的一个赛项，在我省有的职业学校在这之前就已经开展了机器人教育教学的试点工作，不仅积累了很多经验，还取得了一定的成绩，机器人比赛看似简单的科学性比赛，实质它涉及机器人的搭建工艺、编程技巧等，其实就是一个趣味创新比赛的过程，因此在职业学校开展了机器人教育可以丰富学生的业余生活、提高学生的学习积极性，激发学生的创新精神、培养学生的实践能力等。

关键词：机器人;教学竞赛;中学生

一、浅谈中职机器人教学中教师队伍的建设

教师队伍建设在机器人竞赛中是最关键的，在一支参赛队伍中，学生是核心，而教师就是这支队伍的灵魂。教师的技术水平和教学手段直接影响整支队伍的发展。

教师能否熟练使用相关软件实施机器人教学并指导学生，能否利用各种软硬件资源，参加各种活动，交流共享，能否将先进理念和技术有效传递给学生，能否带动学生的学习积极性，能否启发学生的聪明才智，激发学生应有的潜能等，都对教师的水平提出要求。因此学校要采取措施加大力度对教师进行培养培训，制定专门的机器人竞赛教师培养计划，具体工作总结为：第一，要选派相关教师外出参加市级以上各种机器人培训，在培训后回校再召开技术分享，扩大培训效果;第二，邀请一些相关的专家到我校来培训教师、指导学生科学学习，并将培训成果给予展示;第三，要定期组织教师在校内外开展机器人运用技术的交流活动，并对全体学生开放展示研究成果;第四，培训教材建设要结合学校实际，以专业特色为根本，以学生层次特点为依据，开发校本教材，制定出适合学生使用的教材;第五，教师要参考网上国内外优秀机器人的教学资源，为学生机器人创造更宽广的平台，同时也给学生了提供适合的机器人教程教材，图书及音像资料等。此外，教师建设要有一套完整的传承体制，要鼓励优秀教师与青年教师结队，专业教师之间互相结队，一方面使优秀的技术得以传承，另一方面也为整个团队注入新血液，使整个团队的技术更完善，更全面。

二、浅谈中职机器人项目教学模式的创新

现在应用竞赛的机器人款式和种类有很多，他们各自的比赛模式又各不相同，侧重点也不同，但是他们之间有些原理是共同的，比如编程等，目前在中职系统创新大赛中主要有VEX机器人和WER机器人两款，本次我重点讲一下VEX机器人，VEX机器人工程挑战赛和其他科技性比赛的区别在于VEX机器人不仅是人与机器之间的竞赛，更是人与人之间的拼搏，甚至是一个团队与另一个团队之间的决斗。在VEX机器人比赛中，机器人和机器人要发生接触，彼此也会发生碰撞，一旦碰撞严重就必然要修理，为了减少碰撞，就需要在组装的过程中优化改进;机器人程序编写是否合理，需要不断地思考和验证;团队的组建是否合理完整，也需要不断地接触和交流。其实这不断的改进机器人、完善机器人的过程，实质就是一种创新的过程，同时也是创新大赛加入机器人项目的宗旨。在整个VEX机器人学习的过程中，学生必然会有一个希望到失望、从挫折到挣扎、经历进步到最后成功等一系列的相关体验，VEX机器人在这种不断的改进和完善过程中创新，学生在机器人的学习活动中全面提高了自己的综合实践能力，从而让自己真正地得到了成长。

总体的教学模式分为四步骤：第一步是基础理论教学，教师给学生传授机器人的基本专业知识，观看VEX机器人搭建、程序编写等视频，弄懂它的组装工艺和设计流程，学习VEX机器人的比赛规则。学生要在教师指引下，弄明白搭建的机器人的基本工艺及机器人各零部件的特点等。学生可以在这过程中初步在头脑中建立机器人的概念框架，这样我们的学生就有了学习目标，这可大大有利于今后机器人的组建、程序编写、指令运动等学习。第二步，组建机器人，学生在教师的指导下，一步步地了解机器人的构造、零件名称、运动原理、组建工艺等，怎样才能通过自己的努力组建出一台可以运动的机器人。这就要求学生必须了解相关专业知识，同时要求每组的队员要相互合作，互相交流，充分发挥个人特长，这样才有可能把零散的机器人搭建起来，并且根据自己的指令运动起来。每组学生在合作组建机器人的时候，教师应根据学生各个阶段的身心特点，适当补充其他相关的专业知识，让学生边搭建边思考，带着思考去学习，这样可以帮助学生在搭建过程中迅速成长。但是，在搭建过程并不是一帆风顺的，常常会出现这样那样的问题，例如：某个学生没有锁紧螺丝造成组建好的机器人运行不稳;还有成员中某一位学生因一时的小疏忽导致组建出来的机器人部分地方发生了匹配错误，这是学生需要花几小时去把机器人拆散了再重装，这对于学生来说是记忆犹新的。多次遭受同样的挫折，使得学生的观察力、动手操作能力以及对做每件事的专注度都会有很大的提高，在这个过程中，学生的学习成绩也会慢慢地提升（如图1，图2）。

第三步，程序编写，VEX机器人在从零件变成机器以后，我们的学生希望自己搭建的机器人可以根据指令运动起来。这个时候是我们的教师传授给学生程序编写能力的最佳时机。每次学生自己可以使用机器人遥控器来控制自己搭建的机器人，并让机器人动起来的时候，他们都非常高兴和自豪。在程序编写与机械人的组装搭建过程时，要留给学生一定时间的进行思考和研究，还有在授课过程中，要注意课程的连贯性，不能超前，也不能滞后。在小组中每个成员都给予明确的分工，让他们明白团结协作最重要，做到分工不是分家。在程序编写与组建过程中，需要学生写出机器人的所有零部件清单和记录程序编写的过程，做好每组织一次训练工作，都要有相关的工作记录，每次训练之后，还要进行一次小结和反思，要对自己最近的学习状况做出一个合理的计划安排。在这期间，我们可以观察到，学生在组建机器人以及编写程序的过程中，学生的学习积极性在一点一点改变，当然我们的教师也在改变，家长更是有所改变，从最开始心中的一大堆疑惑，到后来抱着试一试的心态，慢慢从认可到鼓励学生参加活动，特别是看到一些曾经成绩一般的学生，成绩有所上升，学習的积极性明显提高了，这种良性趋势，会给学生今后学校能力的提高奠定厚实的基础。

第四步，通过指令操控机器人，让机器人能够运动起来。学生们在练习的时候，会像打篮球一样自行的组成若干队伍来进行对抗。根据我们以往的经验及学生自己的选择，一般四五个同学组成一支竞赛队伍来进行对抗。1支机器人队伍中一般有2台功能各一的机器人、2个或2个以上学生负责操作机器人，其他同学或为主攻程序编写，或为主攻机器人组建，或者负责后勤保障服务。我们要求，每一位同学都应该懂得VEX机器人的各个环节：搭建、编程、操控、后勤保障等。在机器人对抗比赛中，学生们会空前团结，因为我们的学生都知道：团队中的任何一员都很重要，一旦发生一个小小的失误都会不利于整个团队，甚至会导致整个队伍失败。为了能在对抗中获得成功，每一个学生都应清楚自己在团队中的任务，意识到自己应该承担的责任，团队内的每个同学都应认真学习，交流沟通。学生们在对抗学习的时候会相互提醒，相互督促，转型研究比赛规则，商讨比赛战略战术，认真体会机器人每一步的操控细节，反复揣摩机器人程序控制与组装搭建等，对弱势处进行改进，在对抗赛后，要进行进一步的总结、反思。在机器人对抗中，团队是非常重要的，个人在团队中的表现会大大地影响团队应有的成绩，这就要求学生在团队建设中能够思考，彼此之间相互交流等。我们还会根据学生在每个阶段的学习现状，发给队员综合评价表进行自评、组评和师评，强化团队成员之间的目标意识与责任意识

三、浅谈中职学校开展机器人教学对提高学生学习积极性的意义

（一）有利于吸引学生学习注意力，更新外界对中职学校的认识

通过平时观察和谈话得知，职业学校都会有很少一部分学生自我意识较强，根本没有从未来职业去要求自己、认识自己，思想素质和行为习惯都较差，不能正确的处理同学之间的矛盾，喜欢用较为偏激的方式来解决问题。而机器人教学的开展，从一开始就让每一个学生都充满了好奇和对新事物的渴望。这种好奇心是一种天然的优势，学生在一种浓厚的兴趣中开始学习会有一个良好的开端。学生在学习机器人的时候，会通过老师的解说以及自己的现场体验，会激发学生学习机器人的冲动，从而会为学好机器人自觉地提高自己的学习积极性和主动性，这对他们今后的职业发展、知识储备等方面都有了不小的帮助，尤其是对那些生来就对机械结构着迷的学生、动手操作游刃有余的学生来说，更是一种机会。

（二）有利于学生更好地适应现代市场经济对专业人才的需求

众所周知，机器人是现代科技的产物，更是未来世界科技发展的重要领域，是各种新兴科技的集合者。机器人，是越来越完善的人工智能，学习机器人专业会让每一位中等职业学校的毕业学生踏入社会后，可以直接上岗，减少培训的中间步骤。因此学生在校期间就必须接受学校统一安排的实践性教学，模拟操作机器人，熟悉各个岗位的操作。对于培养学生技能水平、动手能力的实践性教学环节在职业学校就显得尤为重要。当然学校必须具有完善的实习基地，较强的实习设备为基础，才能与当今时代接轨。当然今后随着机器人教学与竞赛的推进，有利于新的教学策略的实行，使学生更好地迈入社会，也有利于满足现代市场经济对专业人才的需求，促进市场经济的繁荣与发展。

四、结语

因此在机器人学习过程中学生不但需要积极的掌握物理、机械知识，還需要对计算机、编程等知识有所领悟，而在团队中，学生们又学会了制定计划，学会了合理分工，学会了处理难题。所以，他们学会了一种合作交流的能力，这种能力非常的重要，不仅能够集合大家的力量和智慧，更是一种思想、知识的碰撞。这些都对中职学生学习积极性的提高有着积极的意义。

参考文献：

[1]孙璐璐.浅谈中职学校机器人技能竞赛与学生创新能力的培养[J].课程教育研究，2020（10）：2

[2]王银凤.试论机器人竞赛教学对中学生若干能力的培养[J].中学课程资源，2019（3）：2.

[3]潘雪华.浅谈中学生机器人竞赛辅导的有效方法[J].考试：教研版，2011（12）：1.

作者简介：岳良，男，江苏扬州，江苏省江都中等专业学校，讲师，计算机教学方向。