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孩子上機(jī)器人的課,無(wú)非是在那里玩玩樂(lè)高積木加上電子元件,或者是各種樂(lè)高ev3類型的器材制作機(jī)器人,學(xué)得好的參加機(jī)器人比賽,這種教育對(duì)孩子來(lái)說(shuō)到底有哪些能力培養(yǎng)?相對(duì)于其他課外興趣班,學(xué)習(xí)機(jī)器人的意義何在?
機(jī)器人教育并非只與機(jī)器人有關(guān)。它的主要意義在于讓學(xué)生通過(guò)制作機(jī)器人教育而學(xué)以致用,讓他們能夠理解自己所學(xué)的知識(shí)是有用途的,是有意義的。除了激發(fā)了學(xué)生動(dòng)手制作和學(xué)習(xí)理工知識(shí)的熱情,而且很好的解答了很多學(xué)生和家長(zhǎng)都有的“學(xué)這么多亂七八糟的有什么用,買菜又用不到”的疑惑,自然也就讓學(xué)生更愿意去學(xué)習(xí)知識(shí)。
再者,一些復(fù)雜項(xiàng)目往往需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)來(lái)集體完成,這也能鍛煉孩子的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。尤其是學(xué)生之間展開(kāi)競(jìng)賽,更能激發(fā)學(xué)生的熱情。
機(jī)器人教育概念從美國(guó)流行。美國(guó)是一個(gè)理工科教育存在極大問(wèn)題的國(guó)家。其中以數(shù)學(xué)教育問(wèn)題為主,大量學(xué)校非常講求對(duì)于數(shù)學(xué)的直觀理解,而忽視了抽象思維的教育,以及重復(fù)練習(xí)的價(jià)值。于是很多美國(guó)學(xué)生都對(duì)數(shù)學(xué)望而生畏。而且,理工科讓很多人覺(jué)得距離自己很遠(yuǎn),大量的數(shù)理化理論學(xué)習(xí)也讓人看不到實(shí)際的應(yīng)用和意義(這在中國(guó)也是個(gè)很大的問(wèn)題)。
美國(guó)中學(xué)對(duì)理工科感興趣的學(xué)生往往會(huì)被稱為書(shū)呆子。于是很多孩子不愿意對(duì)理工科涉入太深。
1989年的時(shí)候美國(guó)知名發(fā)明家Dean Kaman(也是后來(lái)兩輪平衡車的發(fā)明人)為了改變這一狀況,發(fā)起了FIRST。FIRST是For Inspiration and Recognition of Science and Technology的縮寫(xiě),翻譯過(guò)來(lái)大概是“為了對(duì)科技的激發(fā)和認(rèn)知”。
FIRST的活動(dòng)基本涵蓋了各個(gè)年齡段的機(jī)器人教育內(nèi)容,它大致有四個(gè)不同年齡段的比賽。
FLL Junior (FIRST Lego League Junior,F(xiàn)IRST樂(lè)高聯(lián)賽兒童賽,幼兒園至三年級(jí))
FLL(FIRST Lego League,F(xiàn)IRST樂(lè)高聯(lián)賽,四年級(jí)到初中二年級(jí))
FTC(FIRST Tech Challenge,科技挑戰(zhàn)賽,初一到高三)
FRC(FIRST Robotics Competition,F(xiàn)IRST機(jī)器人競(jìng)賽,初三到高三)
FLL Jr. 是最初級(jí)的活動(dòng),有點(diǎn)像美國(guó)小學(xué)生的“科學(xué)節(jié)”(Science Fair),學(xué)生為一定的目標(biāo)而用樂(lè)高組件搭建一個(gè)小機(jī)械或者小場(chǎng)景,并制作海報(bào)來(lái)向評(píng)委和其他參賽者展示自己的作品。這個(gè)階段主要是讓孩子覺(jué)得做起來(lái)有趣。
FLL針對(duì)的是動(dòng)手制作能力較弱的小學(xué)、初中生。讓他們用樂(lè)高組件直接搭建具有一定功能的小機(jī)器人,用mindstorm的“連連看”式的編程軟件實(shí)現(xiàn)遙控小機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)抓取、識(shí)別物體、行走避開(kāi)障礙物等功能。
一般以分?jǐn)?shù)或速度來(lái)定勝負(fù)。這個(gè)階段,主要以對(duì)抗、競(jìng)爭(zhēng)來(lái)加強(qiáng)孩子參與的動(dòng)力。FTC,比賽比較嚴(yán)肅。學(xué)生要自行選擇材料和執(zhí)行機(jī)構(gòu),自行設(shè)計(jì)小機(jī)器人來(lái)完成一定任務(wù),以計(jì)分為衡量勝負(fù)的標(biāo)準(zhǔn)。但是每次比賽會(huì)需要多支隊(duì)伍協(xié)作。FTC是作為FLL與FRC之間的過(guò)渡性活動(dòng)而設(shè)立的。
為了降低機(jī)器人的設(shè)計(jì)難度,競(jìng)賽主辦方會(huì)提供一些現(xiàn)成的機(jī)器人組件,尤其是主控單元。這在FLL的基礎(chǔ)上又加入了團(tuán)隊(duì)之間協(xié)作的內(nèi)容。
FRC是FIRST最老牌也是最頂級(jí)的活動(dòng),第一屆FRC于1992年舉辦。它面向高中生,要求學(xué)生組成團(tuán)隊(duì),根據(jù)競(jìng)賽目標(biāo)從零開(kāi)始制作一臺(tái)機(jī)器人,最終要進(jìn)行三對(duì)三的對(duì)抗性競(jìng)賽。
這牽扯到相對(duì)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)、理論計(jì)算、生產(chǎn)加工、編寫(xiě)程序等等。FRC的對(duì)抗競(jìng)賽,近一步地加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)力,也使得活動(dòng)變得十分刺激。
這個(gè)比賽對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直像狂歡節(jié)一樣。大量的學(xué)生都在愉快地交流,即便以成人的角度去看,這也是個(gè)相當(dāng)有趣的活動(dòng)。有志于送孩子出國(guó)讀大學(xué)的,可以選擇一些能夠指導(dǎo)學(xué)生組隊(duì)參與FIRST比賽的教育機(jī)構(gòu)。這個(gè)經(jīng)歷有利于學(xué)生申請(qǐng)美國(guó)理工科專業(yè)。
為了孩子的發(fā)展,就不該抑制孩子的動(dòng)手和實(shí)操能力。只有在孩子動(dòng)手做的時(shí)候,孩子才會(huì)碰到難題并學(xué)會(huì)自己去解決。經(jīng)過(guò)自己艱苦的研究,耐心的研究才會(huì)讓自己更加有成就感,才會(huì)有自信。所以還在學(xué)習(xí)機(jī)器人就是在動(dòng)手的同時(shí)訓(xùn)練自己的思考能力。