袁中果

我跟機(jī)器人教育結(jié)緣純屬偶然。2003年辦公室搬家時(shí)，我在舊辦公室的一個(gè)角落里發(fā)現(xiàn)了幾臺機(jī)器人，圓圓的胖乎乎的飛行器造型，看起來挺可愛。經(jīng)了解得知，這是學(xué)校幾年前采購的供機(jī)器人興趣小組使用的，由于之前負(fù)責(zé)的老師離職，這幾臺機(jī)器人已經(jīng)閑置了一段時(shí)間了。出于好奇，我就拿了一臺自己擺弄著玩：安裝軟件，編寫程序，下載運(yùn)行，感覺挺新鮮的。后來幾位學(xué)生看到了，也很感興趣，想跟著玩，然后我就帶著學(xué)生一起玩。開始只是課下玩，玩的過程中積累了一些案例，然后我申請開設(shè)了一門校本選修課，帶著學(xué)生在課堂上玩。課堂上玩得意猶未盡，下了課再接著玩，于是又成立了正式的機(jī)器人研究小組，進(jìn)而向?qū)W校爭取到了專門的活動場所——機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，購置了一些新的機(jī)器人設(shè)備和器材。再后來有幾位學(xué)生告訴我機(jī)器人還有競賽，他們想?yún)⒓?，我就帶學(xué)生去了，慢慢地也有了所謂的成績：海淀區(qū)一等獎、北京市一等獎，全國一等獎乃至國際金獎。目前，我們的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)發(fā)展到300m2，擔(dān)任機(jī)器人教學(xué)的有4位教師，分別開設(shè)不同的課程：有的側(cè)重機(jī)械結(jié)構(gòu)搭建，有的側(cè)重程序設(shè)計(jì)與人機(jī)交互，有的側(cè)重單片機(jī)開發(fā)與工程創(chuàng)意，還有的側(cè)重機(jī)器人技術(shù)綜合應(yīng)用的競技課程。

通過系統(tǒng)的機(jī)器人課程和項(xiàng)目訓(xùn)練，學(xué)生們在科研活動中學(xué)會了獨(dú)立思考，提高了解決問題的能力，懂得了“細(xì)節(jié)決定成敗”的真正含義，體會到團(tuán)隊(duì)精神的可貴。機(jī)器人教育決不是單純的技術(shù)教育，而是培育科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新意識，完善人格素質(zhì)的一個(gè)過程，涉及人生諸多方面。

借助機(jī)器人教育可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的基本方法與技能

在課程中，我常常以競賽項(xiàng)目作為教學(xué)任務(wù)，但不是要學(xué)生去參賽，僅僅作為項(xiàng)目訓(xùn)練平臺。我一般要求學(xué)生拿到項(xiàng)目任務(wù)后，通過網(wǎng)絡(luò)檢索文獻(xiàn)資料，學(xué)習(xí)已有的解決方案，包括英文原版的資料。在文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，小組內(nèi)每個(gè)人分別構(gòu)想一個(gè)設(shè)計(jì)方案，再拿到一起討論，經(jīng)過優(yōu)化組合形成一套最佳的設(shè)計(jì)方案。然后根據(jù)方案，制作出機(jī)器人并編制程序。開始接受任務(wù)的時(shí)候，學(xué)生們還感到難以應(yīng)對，一般經(jīng)過兩個(gè)月的忙碌與試驗(yàn)之后，才會變得從容不迫，機(jī)器人設(shè)計(jì)已經(jīng)初具規(guī)模。在調(diào)試的過程中，每個(gè)小組都會遇到這樣那樣的問題，他們一般不會直接找我尋求幫助，而是再次通過深入討論想到了一個(gè)好辦法，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，尋求一個(gè)可行性方案，使機(jī)器人設(shè)計(jì)得到優(yōu)化。

學(xué)生們進(jìn)行戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的研究時(shí)，會考慮怎樣與盟友的機(jī)器人配合，怎樣避免對方機(jī)器人的干擾。他們設(shè)想對方可能會采取何種策略，而他們又該如何去應(yīng)對。他們想好各種可能出現(xiàn)的意外情況，并提前設(shè)計(jì)好解決的方案。經(jīng)過這樣一個(gè)過程，每個(gè)孩子的研究能力、動手能力和應(yīng)變能力都有了很大提高。

通過機(jī)器人教育可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和人際交往能力

完成一臺機(jī)器人的設(shè)計(jì)，常常需要幾位學(xué)生組成協(xié)作小組，表現(xiàn)優(yōu)秀的小組會獲得參賽的機(jī)會。中學(xué)生年少氣盛，聚在一起難免出現(xiàn)矛盾。

在一次比賽中，四人組中李賢的遙控器出了故障，機(jī)器人失去了控制，加上臨場應(yīng)變能力不足，因而出現(xiàn)了失誤。組長盧君情急之下埋怨了他幾句，李賢原本情緒不好，當(dāng)即進(jìn)行爭辯。兩人之間發(fā)生沖突，李賢賭氣要退出四人組。我先對李賢說：“組里的四個(gè)人各有分工，如果一人不干了，那損失會很大，你再好好考慮一下。”然后，我又找來了盧君，說：“你是這個(gè)組的組長，要對全組負(fù)責(zé)。你的首要任務(wù)就是協(xié)調(diào)組員，團(tuán)結(jié)協(xié)作。小組的運(yùn)行，第一負(fù)責(zé)人就是你，這件事怎么處理，你自己來考慮?！北R君心氣漸漸平和下來。接著，我又對李賢說：“你不要總想著別人的不對，希望你能夠換位思考，站在別人的角度想一想。一個(gè)小小的失敗可能會導(dǎo)致全局的失敗，我們很可能就會失去晉級的資格。大家都很急，但大家都是對事不對人。”這時(shí)，盧君走過來，笑著對李賢說：“我們不要再想這件事了，還是趕緊準(zhǔn)備下一場比賽吧?！北R君的大度讓李賢釋懷了，兩個(gè)孩子冰釋前嫌，一起投入到下一輪比賽的準(zhǔn)備當(dāng)中。在隨后的比賽中，四名隊(duì)友配合得十分默契。

在化解矛盾的過程中，孩子們不僅學(xué)會了與自己的隊(duì)友團(tuán)結(jié)協(xié)作，還懂得了包容。組員們潛移默化之中學(xué)會了吸納別人的意見，體會別人的感情，也學(xué)會了彼此之間分享快樂。有的學(xué)生甚至說：“如果是我自己的作業(yè)，絕對不會如此賣力。但是身后有一個(gè)隊(duì)，感到壓力很大，必須努力?！币苍S這就是團(tuán)隊(duì)精神的體現(xiàn)。

通過機(jī)器人教育，可以教會學(xué)生關(guān)注細(xì)節(jié)，直面挫折

李陽從初二就選擇了我的機(jī)器人選修課，并一直堅(jiān)持參與活動。他在為期一年的課程學(xué)習(xí)和課下訓(xùn)練中，自認(rèn)為對機(jī)器人軟硬件做出了最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，參加比賽必勝無疑。但是比賽當(dāng)天，因機(jī)器人改造過程中一點(diǎn)小小的故障，造成機(jī)器人在賽場失去控制，最終未能晉級。

在工程日志上，李陽寫下了如下感悟：因?yàn)椤耙馔狻卑l(fā)生的幾率很低，往往被人們忽視，然而正是由于人們的忽視，“意外”的出現(xiàn)往往會使人猝不及防，而后果往往是致命的，不可挽回的。正如我們的滅火比賽，賽前我們做了充足的準(zhǔn)備，甚至考慮到了場地摩擦力的影響，并制定了應(yīng)對方案。然而那個(gè)不起眼的彎角卻被我們忽視。當(dāng)“意外”出現(xiàn)時(shí)，便造成了不可挽回的后果。因?yàn)檎`碰扳機(jī)走火的“意外”，埃蒙斯在北京奧運(yùn)上錯失金牌；因?yàn)榘徇\(yùn)硝化甘油的“意外”，諾貝爾險(xiǎn)些被炸死。生活中因忽視意外而引發(fā)的失敗太多了，又哪里僅限于機(jī)器人競賽？我們永遠(yuǎn)不能保證“意外”不發(fā)生在我們身上，所以就永遠(yuǎn)不要忽視“意外”。這便是我在比賽失利后的思考。比賽失敗了，卻為我?guī)砹藢氋F的思考，或許這也是一件好事。

能夠總結(jié)出這樣的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，這次失敗對李陽而言，比一塊金牌更有價(jià)值?？茖W(xué)研究容不得半點(diǎn)兒僥幸，急功近利最終只能導(dǎo)致失敗。機(jī)器人教育不僅僅是為了讓學(xué)生在某些領(lǐng)域取得成功，更多的是讓學(xué)生在實(shí)踐中得到真知，在失敗中吸取教訓(xùn)。對一個(gè)人成長而言，失敗是科學(xué)探索歷程中不可避免的事情，失敗的教訓(xùn)與成功的經(jīng)驗(yàn)同樣重要。

近年來，隨著各地對教育投入的增加和對科技教育的重視，機(jī)器人教育已經(jīng)越來越普及，機(jī)器人已經(jīng)不是什么新鮮玩意，獲獎也成了一種常態(tài)。機(jī)器人競賽對機(jī)器人教育的推廣無疑起到了積極的促進(jìn)作用，但近幾年由于科技比賽的獎項(xiàng)常常與高考掛鉤，參賽的功利性越來越強(qiáng)。有些選手的項(xiàng)目甚至由成人完成，學(xué)生只不過進(jìn)行展演而已，青少年科技比賽成了成人之間的競爭。真正的機(jī)器人教育者需要拋開浮躁與繁華，放下參賽和獎牌，以玩科技的心態(tài)，通過課程和項(xiàng)目發(fā)展學(xué)生的興趣與特長，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、合作意識和創(chuàng)新精神。在機(jī)器人選修課上，可以把學(xué)生分為若干組，從機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試運(yùn)行、程序編制，到論文的撰寫，一系列過程都由學(xué)生自己在探索中完成，老師僅在必要時(shí)給予指導(dǎo)，絕不代勞。久而久之，學(xué)生們的思考能力、動手能力、解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力都得到了全面的鍛煉與提高。

機(jī)器人教育有助于對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)

中學(xué)階段的機(jī)器人教育不應(yīng)該有太多的功利目的，不要指望學(xué)生能取得多大的成就，對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)也不可能立竿見影，這種影響應(yīng)該是潛移默化的。

小李曾是我選修課上最調(diào)皮的同學(xué)，初中時(shí)因?yàn)楣室庥媚z槍把熱熔膠涂滿工作臺差點(diǎn)被逐出實(shí)驗(yàn)室，升入高中時(shí)依然喜歡研究機(jī)器人，到高三了每周還要去實(shí)驗(yàn)室玩，時(shí)而冒出一個(gè)想法在實(shí)驗(yàn)室鼓搗半天。用他的話說：總覺得做機(jī)器人的同學(xué)每天不冒出來一點(diǎn)新的想法心里難受。小李同學(xué)升入清華大學(xué)后依然不安分，大一時(shí)就基于自己的創(chuàng)意組建了工作室。他目前在讀大四，基于智能穿戴技術(shù)，成立了自己的高科技公司，正在積極爭取風(fēng)投資金。小賀同學(xué)初中時(shí)是機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的活躍分子，曾經(jīng)用自己搭建的樂高器材機(jī)器人戰(zhàn)勝了別人公司生產(chǎn)的金屬結(jié)構(gòu)機(jī)器人。他玩的時(shí)候不局限于現(xiàn)有器材的使用，還喜歡自己研制一些硬件產(chǎn)品，高中時(shí)實(shí)驗(yàn)室的既有條件已經(jīng)不能滿足他的創(chuàng)意需求，學(xué)校幫他聯(lián)系了清華大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室開展研究。該同學(xué)目前在清華讀研究生，處于停學(xué)創(chuàng)業(yè)階段。他基于自己的無線充電技術(shù)研究成果，設(shè)計(jì)并發(fā)布了自己的技術(shù)產(chǎn)品，并爭取到了第一筆400萬元人民幣的風(fēng)投資金。

創(chuàng)新意識是一顆種子，通過機(jī)器人教育根植于學(xué)生的心田。不管將來學(xué)生學(xué)習(xí)什么專業(yè)，從事什么工作，總有一天它會發(fā)芽、開花。

近年來，隨著國家對教育和科技發(fā)展的重視，機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)取得了快速發(fā)展，從而也促進(jìn)了機(jī)器人教育的發(fā)展，使得機(jī)器人教育在全國中小學(xué)得到大范圍的推廣和普及。機(jī)器人教育必將逐漸從少數(shù)學(xué)生可以參與的高端教育，回歸到普通學(xué)生也能享受到的科普教育，從以競賽和獲獎為主導(dǎo)的教育，變成培養(yǎng)學(xué)生科技素養(yǎng)和創(chuàng)新意識的平臺。國家新一輪的教育改革已經(jīng)啟動，素質(zhì)教育將從形式和口號慢慢落實(shí)到教育實(shí)踐的細(xì)節(jié)之中。中國未來的教育，將是以促進(jìn)學(xué)生興趣和特長發(fā)展為目標(biāo)的教育，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是教育的發(fā)展方向，與此配合的多元化人才選拔和培養(yǎng)機(jī)制將逐步建立。

（作者單位：中國人民大學(xué)附屬中學(xué)）