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《无线电》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

1955年创刊,是国内电子科普领域创刊最早、发行量最大的知名杂志,累计发行量超过3亿册,倡导科普、兴趣、实作、分享的办刊理念。

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机器人社团与校本课程的有效结合——郑州市第四十二中学科技特色教育侧记

2015-09-29 17:04:10


石毅

郑州市第四十二中学是郑州市教育局的直属学校,始建于1988年,现有24个教学班,在校学生有1500余人。学校长期以来,以“创适合学生发展的教育”为理念,以“提升学术科研水平、促进师生共同成长”为目标,大力发展科技特色教育,先后被授予“郑州市十佳科普教育学校”“中国青少年机器人竞赛优秀学校”“河南省青少年科技创新大赛优秀学校”等称号。其中机器人科技活动是学校早期开展的科技活动之一,现在已形成自己的特色和活动体系。

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2015年“机器人社”荣获全国第十五届机器人竞赛银奖合影

机器人科技活动综合性较强,它将有关机械、电子、计算机等技术与各学科有机地融合在一起。学生通过动手实践获取知识,针对项目课题进行研究、策划、设计、组装和测试。学生以小组为单位,使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计自己的机器人,并为机器人编写程序,让机器人完成自己想让它做的事情,将课堂上的理论知识有效地运用到实践中。学生学会了用理论联系实际,不断地去发现问题、解决问题,从单纯的理论学习升华到了具体的实践操作,从而培养了青少年学生的综合实践能力。

郑州市第四十二中学的机器人科技实践活动开展初期,就发展成立了郑州市第四十二中学“机器人社”,在师生的共同努力下,开发出了具有学校特色的校本课程——《机器人的搭建与编程》,使在校的更多同学受益,骨干社员还参加了各级各类的相关比赛,有的学生因此考入心仪的中学继续学习,有的学生进入大学后还继续选择电子相关的专业深造。机器人科技活动不仅提高了学生的动手能力,还培养了学生的创新能力。在校本课程和社团活动中,指导教师提出一些新的课题,组织学生一起探讨、研究,活动的主题新颖、有趣。尤为重要的是其问题解决方案是开放性的,学生可以分组学习、研究,得到不同的解决方案,用不同的方法达到同一个目标。因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力,有利于培养学生的开放性思维。学生通过主动探索、动手实践,亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案,享受成功的兴奋。

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机器人社的成员和校本课程的部分同学

提升学术科研水平的机器人社团

郑州市第四十二中学机器人社是由一群机器人爱好者组成的团队,是一个怀揣着梦想与激情的团队,是一个敢于迎接挑战的团队。机器人社以“延伸课堂所学知识,努力拓展课外知识;激发同学们的科技创新热情;提高同学们的科技创新能力,为推进校园文化建设做出贡献”为宗旨;以实现“让同学们在学习课本知识的同时,尽可能多地增加课外知识的积累,着重培养同学们的动手能力和操作能力”为目标,定期开展社员动手操作,定期组织社员在校内进行展示活动,定期组织社员进行校际交流,并积极组织社员参加各级各类机器人竞赛。

 机器人社现有社员800余人,指导团队有石毅、罗世平两位老师组成,两位老师都是中国青少年机器人竞赛优秀教练员、河南省青少年机器人竞赛优秀教练员,其中石毅老师还是“河南省十佳科技教师”、“郑州市十佳青少年科技辅导员”。社团成立以来,先后组织社员参加了郑州市、河南省、全国青少年机器人竞赛活动,连续5年取得了“河南省青少年机器人竞赛”VEX机器人工程挑战赛项目第一名,并获得河南省一等奖;连续5年获得“中国青少年机器人竞赛”VEX机器人工程挑战赛项目铜牌。为了提高社员的科技创新能力和解决实际问题的能力,指导团队的老师带领社员开展创意机器人项目的设计与制作,连续5年取得“河南省青少年机器人竞赛”机器人创意项目第一名,并获得河南省一等奖;连续5年获得“中国青少年机器人竞赛机器人”创意项目银牌。 机器人社被郑州市教育局授予首批郑州市中学生“四星社团”称号、第二批“五星社团”称号。

机器人社在指导团队的带领下,通过社团活动、校本课程、市、省、全国的比赛,使社员们和指导团队有一些反思与收获:在团队中,老师不断思考、动手、实践,才能做好一台完美的作品。虽然有时很艰苦,但不付出努力是得不到成果的,在训练过程中,有时要很长时间才能完成一件小事,所以不管遇到怎样的问题都要克服。虽然时间长,但学生一定能成功。在场上比赛时,学生也成沉着冷静的应对。

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全国青少年机器人竞赛比赛现场

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同学们在调试机器人

促进师生共同成长的校本课程

    多年来,成绩的取得得益于与指导团队10余项教育科研项目的研究,以及指导团队开设了《机器人搭建与编程》的校本课程,经过一年的实践教学,指导团队把讲义编纂成了《机器人的搭建与编程》校本教材,机器人社实现了把活动课程化和教材化。学校的机器人校本课程是分为4个部分进行的。

首先,是了解智能机器人的发展、分类与应用。包括:机器人概念、机器人原理、机器人历史、机器人与人、机器人与社会等内容。在教学过程中,主要是培养学生学习使用机器人的兴趣,增强学生的信息意识,了解信息技术及科技的发展变化及其对工作和社会的影响。

其次,学习控制机器人的编程语言,目前机器人教学中是使用图形化编程。这种编程方式是一种可称之为“所见即所得”的程序编写平台,在这种平台上编写程序非常简单,机器人的动作可通过拖拽一些机器人部件图标,再写入关键的参数来实现,而编程开发平台可自动地将其转换为以C语言或是其他语言的程序代码。开发商提供的机器人产品还提供了多种编程语言的接口,可以根据实际教学需要进行选择。学生在学习过程中,可从图形化编程方式入手,学习编写程序指挥机器人做预定的动作,在掌握了图形化编程的基础上,可进一步学习编程语言的知识,了解程序设计的基本思想,培养逻辑思维能力。

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机器人社校本课程——《机器人的搭建与编程》

再次,是学习智能机器人的基本工作原理,学习各种常见传感器和机械传动装置的基础知识和使用技能,了解机器人的硬件结构体系,重点了解其机械结构、驱动系统、控制系统、感觉系统、通信系统的原理与结构,学会机器人的模块化组装、控制与维护方法。

  最后,学习机器人的应用。了解机器人的功能、应用领域、应用方法与效能,了解机器人以及其他智能电器的操作、使用与维护方法。能在各种机器人知识与能力竞赛中,创造性地综合运用所学知识。这一部分的内容是最让学生感兴趣的,在教学中,教师可给出一些课题,或是由学生自行选择一些需要解决的课题,然后进行分组学习、探讨和动手实践。通过完成任务和模拟项目,使学生在为机器人扩充接口的过程中,进一步深入学习机器人知识,这时候,学生是主体,老师辅助,师生互动,教师为学生提供一些帮助和指导。学生主动探索、动手实践。学生在学习和使用智能机器人时,能够学会如何与他人合作,树立正确的科学态度,遵守游戏规则,自觉地按照法律和道德行为使用信息技术,其动手能力、协作能力和创造能力等综合实践能力得到了全面地培养。

同时,学校将校本课程与社团活动相结合,并适时地提出了“校本课程与社团活动的双螺旋模型”和“科技活动与科技教育的冰激凌模型”, 并在全国青少年科技教育研讨会上进行了专题发言。在未来,学校将“把社团活动常态化,开设更多的校本课程;走出校园,与社区居民互动;发展更多的科普志愿者”为引导来开展活动。

5年历程,3000余社员,梦想是星空中那颗指向的明星,更是激励前行的蓬勃力量,社员是筑梦的人、追梦的人,社员与机器人社一起造就梦想。3000余名社员,3000多个故事。社员们说:“我有一个梦想!”机器人社说:“我帮你去实现!”梦由心生,师助圆梦! 2015,我们继续前行……






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