小学科技创新文化建设研究

文/阳西县第二小学课

机器人实践活动是培养小学科技创新文化建设的重要抓手，我校课题组以机器人实践活动作为切入点来探究小学科技创新文化建设的若干规律。

一、精心准备篇，做足科技创新的各项准备

我们课题组选择的是四足联动创意机器人。机器人实践活动核心主要由三部分构成，分别是基础篇、原理篇和创意篇。基础篇主要是机器人的零部件拼装，培养的是学生的动手能力；原理篇主要是机器人的电路原理学习，培养的是学生学习和运用科学原理的能力；创意篇主要是机器人的外在联动表演，培养的是学生文化艺术与科技结合的创意。由于课题组教师都有繁重的教学任务，脱产培训的时间不可能太多，学习的知识也未能够百分之百掌握，因此课题组教师在脱产培训之余还利用周末前往阳江市科技馆，向其开放式公益培训的机器人活动取经。课题组教师一边充当阳江市科技馆的活动志愿者指导学生，一边虚心向科技馆的老师请教开展活动的方法。科技馆的老师对如何解决机器人实践活动中的困难，给出了非常大的支持和帮助。再次，开展科技创新实践活动的学生要精心准备。参加机器人实践活动的学生选拔是非常讲究的。如我们组建第一届机器人兴趣小组时，主要是挑选三至五年级的学生，该学年年龄段的学生具有相对独立的操作能力和生活自理能力，学生在知识、纪律、思维等方面都较为成熟。相对于机器人实践活动的开展而言，一二年级的学生年龄还太小，对于系统性的实践活动还不能适应；而六年级的学生考虑要小升初，难以真正投入到活动中来。选拔有强烈兴趣爱好且品学兼优的三至五年级学生，能够保证开展活动的成效，由于其有较强的独立能力和自理能力，带到省市，乃至全国参加各种机器人活动比赛也是能够胜任。

二、筑好基础篇，夯实科技创新的动手能力

1.机器人拼装原理讲解与现场拼装示范。我们通过现场付款或者网上采购买回我们活动开展的机器人套件，根据参加活动的学生实际人数，每一个学生配一个套件。课堂上，教师讲解机器人拼装的原理，边讲解边现场示范拼装给学生们看。接着学生跟着教师，对照着图纸进行套件零部件拼装。课堂的拼装练习，从教师带逐步过渡到学生对照着图纸图片组装，最后过渡到脱离图纸的快速盲装。用大约一周的时间训练学生拼装机器人的实操能力。当然机器人的简单拼装还属于基础环节，当学生在这一环节熟练之后，还需要在实践中进一步深化学习，熟能生巧，如遇到拼装的问题故障如何排除和解决故障问题，如何多样性替换组装等等。

2.QQ、微信兴趣小组群组的建立与网上交流学习。树立“生本教学”理念，我们将参加活动的学生拉入实践活动的QQ、微信兴趣小组群组，然后将活动内容的相关学习资料上传到群组，供学生在线上下载学习。同时，要求学生们将学习心得体会在上面交流，将自己的组装成果在上面展示。老师在群组上对学生的心得体会进行评价，对学生的组装成果进行点评。教师也将自己的示范组装视频及图片分解、示范作品，发布到网上，供学生参照学习。做得好的学生，可以参照学习更加精益求精，在课堂上跟不上进度的同学也可以在网上课后补课上来。此外，教师也可以直接在群组上通过视频通话等方式直接对学生进行现场指导。通过“互联网+机器人实践活动”的方式，突破了活动开展的时空限制，充分利用了网络优势破除了单一课堂教学的呆板，使得学生的活动学习随时随地进行，反复学习巩固相关的基础知识和养成规范的组装技能。除了线上互动学习机器人组装，我们还鼓励学生自主上网学习探索机器人AI的相关知识，引导学生学会发现问题、探索问题、研究问题、解决问题，同时把研究心得体会在群组上交流，不懂的问题也可以和教师共同研究。由此在“互联网+”中打开学生通向真正信息时代的机器人研究前沿窗口。

三、悟透原理篇，深学科技创新的科学知识

小学生对电路懂得的知识常常是陌生的。学生对电子元件、电路的基本知识并不清楚，甚至连手头上拿着的电阻、电容、三极管等都不知道是什么。因此需要教师对相关的电路知识进行深入浅出的讲解，特别是一个面包板的讲解非常必要。电路中，哪些东西是相通的，哪些是不相通的，要作出详细的指导。这不同于基础篇的简单零部件拼装，学生一看就往往可以制作，这里必须好好学习悟透了原理才不会导致电路制作错误，才能使机器人得以正常运作。

吃透电路原理、熟悉电子元件，对三至五年级的学生而言，是一件富有挑战性的活动内容。电路看不见、摸不着，需要科学的想象、符合理论的理解。从积木般的拼装到电路原理的深入学习，许多学生明显感觉到兴趣之路遇到了门槛。这也体现了科技创新的不容易。要“探索课堂教学的自主学习模式”，首先要吃透科学的原理，才能在此基础上真正有所创新。如有的同学由于电路设计错误，就毁掉了手头上机器人模型。看着电路短路，发出火花，冒出浓烟的瞬间，一股沮丧的心情明显展现在孩子的脸上。这是教育引导的好时机。科技创新的道路上总是充满了挫折坎坷，不经历风雨无以见彩虹。要搞科研就要坐得住冷板凳，深入学习钻研科学原理，大胆实践各种未知的科学工具，同时还要胆大心细，注意科研安全，规范进行各种科学实践。遇到困难挫折，不灰心、不放弃，深入查找原因，吃透原理，坚持学习创新，不断探索，不断尝试，直到成功。在实践中教育引导孩子成效是最为明显的。

四、发挥创意篇，点燃科学创新的创造激情

1.熟能生巧出创意。创意表演的基础是熟能生巧。首先要求机器人兴趣小组的学生们要熟练操作自己制作的机器人。学生对机器人的举手投足，要指挥控制得很好。然后，在此基础上，默契地协同操作各自的机器人。从简单的举手投足的一致性，到动态的相互配合，都要能熟练进行。只有在此基础上，机器人表演的创意方能顺利实施。整齐划一的一致性、和而不用的默契性，本身就是一种规整的创意表演。

2.激情创造创意飞。机器人实践活动兴趣小组团队机器人操作熟练默契了，在此基础上组织学生开展头脑风暴、智慧碰撞活动，让学生们各处奇思妙想、发挥创作激情，描述机器人精彩表演的方案。“注重过程成长，培养发散思维与创新能力”，在方案形成过程中，引导学生将音乐、舞蹈、文化内涵、中国故事等因素融入到机器人表演创意当中。在机器人创意表演中培养学生的自信。形成统一的表演节目方案后，组织学生进行练习，直到完美表演。在机器人实践活动兴趣小组内部节目训练成熟后，进一步组织机器人实践活动兴趣小组利用各种场合参与各种表演。同时根据各种场合的主体，进一步组织学生进行主题表演创作，使机器人实践活动表演变成科技与文化艺术的完美结合。

3.参加竞赛出成绩。对于机器人实践活动而言，除了自由自在的表演，还要积极主动拉队伍出去参加各种机器人竞技活动，在打拼中赛出成绩。如课题组所组织的机器人实践活动兴趣小组参加过多次省市乃至全国的机器人竞赛活动，并在比赛活动中取得了不错的成绩。通过参加这些竞赛活动，大大增进了学生的科技创新能力、生活自理能力、独立自强能力，大大增加学生的科技创新自信。如2017年5月辅导学生参加第二届阳江市创意机器人大赛市一等奖2个，二等奖2个，三等奖2个。2017年10月辅导学生参加第六届广东省创意机器人大赛“仓储机器人”获省级三等奖4个。2017年辅导学生参加2017年广东省青少年航空模型创意制作飞行竞赛个人赛省级一等奖1个，二等奖1个，团体赛二等奖1个(5人)。第三届阳江市机器人大赛暨广东省、大赛阳江市预选赛在广东两阳中学举行，课题组参赛代表队在指导老师的带领下首次参加编程机器人大赛，智能交通编程赛学生2人获二等奖；3人获三等奖。在指导老师的带领下蝙蝠战车创意机器人参赛学生中，学生2人荣获一等奖；2人荣获二等奖；荣获三等奖学生有6人。2017年10月辅导学生参加第六届广东省创意机器人大赛“仓储机器人”比赛中，荣获“园丁奖”称号。2017年全国青少年无人机大赛荣获团体赛一等奖，授予优秀辅导员奖。2017年11月辅导学生参加阳江市科技馆科普征文《神奇的科技》荣获市一等奖。2018年4月辅导学生参加第三届阳江市竞速机器人大赛市二等奖2个，三等奖2个。2018年6月辅导学生参加2018广东省第九届“小小科学家”少年儿童科学教育体验活动天文类省级二等奖3个，三等奖3个。2018年11月辅导学生参加第七届创意机器人大赛“演奏机器人”获省级三等奖4个。2018年6月辅导学生参加2018广东省第九届“小小科学家”少年儿童科学教育体验活动天文类省级二等奖3个，三等奖3个。2019年1月辅导学生参加2018年度“小小科学家”教育体验活动物理类国家级二等奖2个。