乐高机器人培训 素质教育显优势

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  2018年3月,受保山市科学技术协会委托,由腾冲市科学技术协会、腾冲市教育局组织,经过腾冲市第一中学近两个月的课外集中培训,来自腾冲市城区多所中小学校的20名学生共10个小组组成的保山市代表队首次参加云南省科学技术协会组织的第33届云南省青少年科技创新大赛之FLL工程挑战赛,并取得较好的成绩。
  我作为本次大赛腾冲市代表队的教练员之一,经历了一个多月断断续续的培训,积累了一些方法和经验。
  一、了解机器人结构、熟悉基本拼装、掌握基础程序
  “欲善其事,先利其器。”参加机器人比赛,首先要熟悉您的伙伴——机器人及其各元器件,并掌握他们的拼装和使用方法。
  在选拔参赛选手前,教练员为学员设定了一些简单的任务,如机器人转指定角、定点停车、巡折(曲)线、较正车身、运送(移动、移除)物品等任务,由学员参照教练员的机器人结构、测量方法和实现程序、根据基础小车进行改造,以完成任务的先后顺序、所用时间作为评分依据,并按得分情况给予适当奖励和惩罚。
  经过短短十天的培训,大部分学员能按任务要求完成机器人的拼装及程序的编写,达到参赛选手选拔的标准。
  二、熟读说明文件,掌握比赛内容、规则和任务
  无论何种比赛,都会设定内容、规则和任务,参赛选手必须根据比赛内容、遵循比赛规则,完成指定的全部或部分任务才能得分,否则将会无法完成相关任务甚至因违反规则而扣分。因此,学习任务所有说明文件是非常必要的。
  1.熟悉场地,合作完成任务模型的搭建:教练员在获得正规比赛地图及模型零件后,与学员一道,认真阅读场地布置手册和模型搭建手册,细致分工,分组完成不同任务模型的搭建工作。在此过程中,学员不仅能熟悉机器人场地及各任务的完成点(位置),更重要的是掌握了任务模型的拼装,学员能在教练员不在场的情况下修复损坏的任务模型,并继续进行训练。同时也培养了学员的情感,体现了合作交流的本质。
  2.了解任务得分条件及完成方法:在摆放好任务模型的场地上,参照任务说明文件,逐项讨论各任务的基本的行进路线、完成方法、得分条件。
  3.利用网络资源,借鉴他人经验:由于起步较晚,学员仅能利用课外时间进行学习,而且教练员和大多数学员都是首次接触机器人,没有任何经验,借鉴他人方法和经验是快速成长的途径。通过学习任务分解视频,学员们更清晰地掌握各任务的完成方法及其得分,为其后自行训练与计分打下基础;通过学习他人完成任务的方式,设计自己机器人的机械臂、任务路线和任务完成方式。
  4.组内协同,组间交流,合作与竞争并存:每一组学员在基础小车的基础上进行了必要的改进,使车体更加牢固和稳定,同时增加了可以驱动机械臂完成部分或全部任务的中型电机。因底座的不同,其后的拼装、路线、方法及程序均大有区别,经过相互讨论、借鉴、指正、促进、提高,每组都有自己特有的想法、独特的设计,这充分体现了FLL的精神所在。
  5.任务驱动、评比争先:每日指定不同的任务、制定不同的目标,学员须完成任务、达成目标;每次培训结束前,每组拿出最优方案参与比赛,按照评分表记评分,依得分高低做出奖励和惩罚,以示鼓励和勉励,提高学习和研究的积极性。
  三、发挥学员的主观能动性
  学员们年轻,敢想敢做,他们思维活跃、勇于尝试。从任务分组到路线规划,从机械设计到程序编写,每个小组设计了多套方案。通过比较各方案的任务完成速度与可靠性,选出适合自己的最优方案,并持续进行优化,得到自己最稳定、最优秀的比赛方案。通过以上实践,学员对自己的机器人和程序非常熟悉,在比赛过程中可处理各类突发故障,并能在比赛间隙对机器人进行校准,对程序进行针对比赛现场的优化。
  四、必要的补救方案
  由于比赛有时间限制,因此,机器人每次从基地出发,都需要完成一系列任务,以便获得更理想的总分。所以,每个参赛方案都进行了任务组合。可是,任务完成过程中可能出现各种失误,致使一组任务中的某个任务没有完成但仍可挽回。这些失误在训练时便会多次出现,学员可根据其特点设计出切实可行的补救方案。
  补救方案可分为两种,一是在不更换机械臂的情况下设计独立的程序,从基地出发重做失败的任务,此方法会耗费较多的时间,应尽量少的使用;二是为其他组任务制作多个程序,分别为包含和不包含补救方案的程序,此方法需优化任务组合及执行顺序,以便能在任务执行过程中对失误进行修复,挽回损失。
  在本次培训过程中,全程以学员为主体,淡化了教练员的“教”,突出了学员的“学”。教練员对学员进行了入门引导、活动组织、疑难解答、过程评价等,参与到学员的学中去;学员则根据既定的目标,充分挖掘各自的潜力,进行任务分解与组合、机器人设计与搭建、数据测量与测试、程序编写与优化等,不断提高,持续进步;教练员、学员之间沟通顺畅、交流频繁、讨论激烈,互相促进。以上特点充分体现了素质教育的精神,是真正的素质教育,在教与学之间的道路上,体味着成功的喜悦和成长的快乐。
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