余世娟

摘 要：发展科技的提前是提高国民的科学素质，要提高全民素质，关键又在于对青少年的培养。高中生作为肩负重任的一代，要积极参与到科技制作中来，为科技的普及和发展贡献自己的一份力量。本研究对高中生科技教育进行了系列探索，以智能机器人为研究项目，形成了智能机器人的设计与制作的策略，形成了值得借鉴的成果。

关键词：智能机器人；创客；设计

一、研究的背景

“创客”指的是勇于创新，努力将自己的创意变为现实的科技人才。我校积极响应李总理的号召，开始推进校园创客空间建设，并以信息技术教师和通用技术教师为领头人，组建了校园IP创客社，希望通过创客项目开拓学生的科技视野，提高学生的科技素养，把学生培养成喜欢动手、善于思考、勇于创新的人。智能机器人项目很好的体现了创客思想。让学生从制作最简单的机器人开始，他们能很好的体会和感知创客的意义。当一个属于自己的简单机器人制作出来后，学生就会对于Scratch、C++和Arduino等编程软件的基础知识有了理解和认知。当他们对简单作品的不断改进的过程中，创新就慢慢在他们内心深处生根发芽。

二、智能机器人项目的设计

1.过程设计。在高中开展科技教育活动，无论是时间、精力还是能力，都非常有限。所以活动的设计要符合学生的认知特点，逐步推行：第一步：营造科技氛围。让学生接触前沿科技知识，了解目前智能机器人的发展现状，培养学生对科技的浓厚兴趣，拓展学生的科技视野；第二步：科技制作。从最简单的拼装和程序设计开始，以项目学习的方式，展开团队合作，培养学生的动手能力、团队合作能力，让学生的科技思维落到实处；第三步：科技创造。在充分认知和接触有关知识后，创造出属于他们自己的作品。这个过程要求学生发现生活中的问题，并尝试用智能机器人去解决问题。着重培养学生的问题解决和创新能力。在培养学生的时候，我们应该更关注的是对原有事物的改进创造，而不是从无到有的创新，打个比方：如果市场上的电插板都是直排的，因为所在空间的问题，实际需要的电插排是圆形的，那么我们就动手做这个符合特定需要的圆形插排。这种在原有的、熟知的事物基础上进行的改造，学生思考起来就会简单很多，也有了制作的方向，成功变得清晰可见。

2.內容设计。Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，通过这个平台，我们可以创造各种想象中的智能化模型。同学们在教师的指导下，利用不同的Arduino板和各种传感器创造功能不一的智能化设备模型。为了能有效地提高团队的学习与工作效率，我们制定了明确的创造方向——智能机器人。我们希望通过有趣、实用机器人的创造，培育出一批对科技创新感兴趣的学生；通过成果的展示，让全校、甚至全区师生爱上创新。同时为我校参加各项科技创新大赛做好准备，为开发科技类校本课程积累丰富的材料与经验。

3.人员组织。为了把对科技有兴趣的同学召集在一起，我们组件了IP创客社，并在全校范围内进行宣传和招新没。为了不与学生的上课时间发生冲突，我们的活动就安排在每天的中午和下午放学以后的一小段时间。在组建之初，社团的指导老师就是学校有丰富比赛经验、动手能力非常强的技术老师（包括信息技术和通用技术）。在我们遇到问题的时候，我们还可以向物理老师、艺术老师等其他学科老师请教。

三、智能机器人项目的实施

1.学生培训。面对水平参差不齐的同学，我们主要采取组内异质，组间同质的分组策略，充分发挥他们以老带新，互相协助的作用。此外，辅导老师作为学生的引路人，定时定量的对学生进行培训。主要的培训内容围绕计算机编程技术和作品的模型设计两个方面。

在学习过程中，很多学生都认为关键内容是计算机的编程技术，至于物理连线和外观设计只是作为辅助完成的工作。事实上，在一个作品的创作过程中，美观的外形、合理的布线和符合动力学原理的造型往往需要投入更多的时间和精力。因此，以编程为主的信息技术教师和以动手为主的通用技术教师合作，共同指导学生，让主修编程和主修建模的学生一一配合，以达到更理想的活动效果。

2.基于项目的学习。创作需要灵感，一个智能机器人的设计与制作，同样需要思想的火花。一个作品的初始，往往只是脑海里的一个念头。比如，《新型门禁装置》的作者，只是因为天都要进去航模社的活动室，可是总是要找老师拿钥匙很不方便，于是萌生了制作一个新型的开门装置的想法。最后，他把我们常用的校园卡变成一个可以开门的钥匙，只要一“滴”，门就会打开，这样就不需要配那么多把钥匙了。这就是设计，它需要灵感，灵感又来源于生活，设计的最后可以解决我们生活中的问题，帮助到我们。

四、智能机器人项目的实施效果

1.学生的综合能力得到了锻炼和提高。就以与语文学科相结合的“机器人给你讲科普知识”的活动为例。我们先让学生选择自己感兴趣的科普文阅读，然后提炼出主要内容，并在“机器人”制作的“创客”活动中录入这部分内容，展示时候就由“机器人”完成。这项评比由科技老师和语文老师共同完成：科技老师从机器人的外形，行动的灵敏度、播音的清晰度，尤其是从科普信息的价值度作出评价；语文老师则从信息提取是否准确，内容是否清晰明了，语言表达是否生动有趣等方面评判。所以，智能机器人的设计与制作，不仅仅让学生学会编程，培养了学生的逻辑思维、问题解决能力、创新思维等，更是对学生综合能力和整体素质的一个提升。

2.在一定范围内推广和普及了科技教育。展示学生成果是对学生参与活动的有效评价，也是推广科技教育的有效手段。当我们学生的作品在社区、兄弟学校（特别是小学）进行展示的时候，当周围的学生和朋友非常关注并参与互动的时候，创造者都能获得极大的满足感。作品的完成并获得认可，不单只大大提升了学生活动的积极性，还为他们未来的成功奠定了基础，他们将来会更有信心完成更高难度的创作。

3.各类比赛也是我们学习成果检验和展示的重大阵地。2016年，我们在中国青年创造力大赛中、广州市中小学电脑制作活动、高中校园创客作品和高中App Iventor移动程序设计、广东省创意机器人大赛中，均取得了优异的成绩。这些奖项，都是我们平时积累和努力的成果。现在，IP创客社在校园里已经具备了一定的影响力，越来越多的学生希望加入社团，一起开启创客之旅。