簡潔

VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽有別于其他科技比賽的一個(gè)重要特點(diǎn)在于，VEX機(jī)器人競賽不僅是人與物之間的較量，更是人與人之間的比拼，是一個(gè)團(tuán)隊(duì)與另一個(gè)團(tuán)隊(duì)之間的斗智斗勇。在VEX競賽中，機(jī)器人要接觸，要彼此碰撞，就必然要修理，必然要改進(jìn)；機(jī)器人程序方案的編寫合理還是不合理，需要不斷思索與實(shí)踐驗(yàn)證；團(tuán)隊(duì)的搭配是否合理可靠，也需要不斷揣摩體會(huì)磨合。這個(gè)不斷改進(jìn)機(jī)器人、完善機(jī)器人的過程的實(shí)質(zhì)就是創(chuàng)新的過程。在整個(gè)VEX機(jī)器人活動(dòng)中，學(xué)生必然經(jīng)過希望、失望、挫折、掙扎、進(jìn)步、成功等一系列的體驗(yàn)，在不斷的改進(jìn)、完善機(jī)器人中創(chuàng)新，在機(jī)器人活動(dòng)中全面提高自己的綜合能力，從而真正地成長起來。本文通過介紹我校面向初一年級學(xué)生開展機(jī)器人VEX項(xiàng)目的教育實(shí)踐，探討如何在開展這一項(xiàng)目的進(jìn)程中提高學(xué)生的綜合能力。

筆者將通過介紹我校開展VEX項(xiàng)目的基本步驟，特別是從學(xué)生參與這項(xiàng)活動(dòng)的全過程，去觀察學(xué)生在綜合能力上有什么具體表現(xiàn)。

第一步，基礎(chǔ)教學(xué)

教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)，觀看VEX機(jī)器人的視頻，了解它的組裝和設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)當(dāng)年VEX比賽的規(guī)則。學(xué)生應(yīng)該在教師事先準(zhǔn)備好的機(jī)器人教具與學(xué)具的指引下，根據(jù)教師的講解與引導(dǎo)，基本弄清楚待搭建的機(jī)器人的基本功能與各零部件的特點(diǎn)（學(xué)生在搭建機(jī)器人前，一般都有在小學(xué)搭建車模、船模、航模等各種玩具的經(jīng)驗(yàn)，然而這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠）。學(xué)生可以從中初步建立機(jī)器人的概念框架，學(xué)生的學(xué)習(xí)就有了目標(biāo)。以后的搭建、編程等工作均與此有關(guān)。

第二步，搭建機(jī)器人

學(xué)生開始初步搭建機(jī)器人。學(xué)生應(yīng)當(dāng)在教師的輔導(dǎo)下，由淺入深地了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、零配件、工作原理、搭建技巧等，這樣才能夠搭建出一臺(tái)機(jī)器人。

機(jī)器人搭建基本完畢后，必然要面臨機(jī)器人的整機(jī)調(diào)試問題，學(xué)生要根據(jù)整機(jī)的特點(diǎn)以及比賽規(guī)則，全面均衡地考慮各方面的問題，必須要進(jìn)行取舍、調(diào)整，這就使得學(xué)生綜合應(yīng)用物理知識(shí)、工程知識(shí)解決相關(guān)問題的能力得到提升。

這樣的活動(dòng)迫使一個(gè)初一學(xué)生必須超前學(xué)習(xí)，必須閱讀初二和初三的物理課本，弄懂相關(guān)知識(shí)，提高相關(guān)能力。同時(shí)要求搭建者相互合作，充分交流，發(fā)揮個(gè)人特長，才有可能把機(jī)器人搭建成功。

學(xué)生在整個(gè)搭建機(jī)器人的過程中，教師需要根據(jù)學(xué)生的身心特點(diǎn)，適當(dāng)補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生在搭建中思考，在搭建中成長。

在搭建機(jī)器人過程中，學(xué)生總會(huì)出現(xiàn)一個(gè)讓教師、家長非常樂意見到的明顯改變。過去教師、家長經(jīng)常指責(zé)學(xué)生不細(xì)心，觀察不仔細(xì)，粗枝大葉，丟三落四，然而經(jīng)常事與愿違，學(xué)生的習(xí)慣得不到徹底改正。但是，在搭建VEX機(jī)器人的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生把螺絲上得不緊造成機(jī)器人整體運(yùn)行不好或者就因?yàn)橐粫r(shí)疏忽導(dǎo)致總裝出來的機(jī)器人不能良好匹配等問題，學(xué)生這時(shí)必須花好幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間去把機(jī)器人拆下來又重新裝配好，這種無言的“懲罰”對于學(xué)生是刻骨銘心的。多次同樣的挫折折磨，迫使學(xué)生的觀察能力、分類能力、動(dòng)手能力、對事情的專注程度得到極大的提高，同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績也會(huì)因此而慢慢提升。

第三步，編寫程序

機(jī)器人初步搭建好以后，學(xué)生總是迫切地希望自己的機(jī)器人能夠快速動(dòng)起來。這時(shí)，就是教師進(jìn)行程序教學(xué)的最好時(shí)機(jī)。

每當(dāng)學(xué)生能夠用遙控器控制機(jī)器人讓機(jī)器人動(dòng)起來時(shí)，幾乎每個(gè)學(xué)生都會(huì)高興地跳起來歡呼。學(xué)生從此真正愛上機(jī)器人了。

在編程與搭建過程中，要給學(xué)生充分的自主設(shè)計(jì)和研究性學(xué)習(xí)的時(shí)間，注意課程的連續(xù)性。每個(gè)組員都有明確的分工，主要就是結(jié)構(gòu)搭建與程序設(shè)計(jì)兩大部分，分工不分家，團(tuán)結(jié)協(xié)作最重要。在實(shí)踐中提高學(xué)生遇到問題、解決問題的能力。

在編程與搭建過程中，我們還要求每個(gè)學(xué)生都要寫出機(jī)器人的全部零件清單和程序編寫記錄，做好每次機(jī)器人訓(xùn)練的工作記錄，每次訓(xùn)練后都要有小結(jié)和反思，要對自己的常規(guī)課程學(xué)習(xí)情況與機(jī)器人訓(xùn)練情況作出理性的計(jì)劃安排。

我們觀察到，在搭建機(jī)器人以及在給機(jī)器人編程的過程中，學(xué)生開始出現(xiàn)積極的變化。班主任也在改變，家長更是在改變，從最開始的疑惑，抱著試一試的態(tài)度，慢慢變得支持學(xué)生參加活動(dòng)。特別是看到學(xué)生的成績上升，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性明顯提高后，家長最終變成了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的積極支持者。這種良性循環(huán)，給后一階段學(xué)生能力的全面培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第四步，操控機(jī)器人進(jìn)行對抗賽

學(xué)生的機(jī)器人搭建好了，也能夠動(dòng)起來了，這時(shí)該到了操控手大展身手的時(shí)候了。大凡這個(gè)年齡段的學(xué)生，都非常喜歡玩這種自己搭建的機(jī)器人玩具（男女學(xué)生都喜歡，男孩子更甚）。試用機(jī)器人，發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)機(jī)器人。

學(xué)生們往往在練習(xí)基本動(dòng)作的同時(shí)，會(huì)自行組成機(jī)器人隊(duì)伍來進(jìn)行對抗。我們的經(jīng)驗(yàn)是，根據(jù)學(xué)生自己的選擇，四五個(gè)同學(xué)組成1支比賽隊(duì)伍。1支機(jī)器人隊(duì)伍中有2臺(tái)機(jī)器人、2個(gè)以上的操控手，其他同學(xué)主攻編程，或者主攻搭建，或者主攻后勤保障或者主攻隊(duì)長一職。我們要求，每一個(gè)同學(xué)都必須懂得VEX機(jī)器人的各個(gè)方面：搭建、編程、操控、后勤保障等。

在對抗比賽中，學(xué)生們空前團(tuán)結(jié)，因?yàn)閷W(xué)生們都知道：團(tuán)隊(duì)中的任何一員的失誤都會(huì)造成整個(gè)團(tuán)隊(duì)的失敗。為了成功，每一個(gè)學(xué)生都清楚自己的任務(wù)，意識(shí)到自己的責(zé)任，隊(duì)內(nèi)的每個(gè)同學(xué)都會(huì)真心學(xué)習(xí)，交流溝通。學(xué)生們會(huì)彼此提醒，彼此督促，潛心研究規(guī)則，商討戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，仔細(xì)體會(huì)操控細(xì)節(jié)，反復(fù)揣摩機(jī)器人操控感與搭建的微妙之處，對薄弱處進(jìn)行改進(jìn)。在對抗賽后，總會(huì)有更進(jìn)一步的總結(jié)、反思與進(jìn)一步的演練。

在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)教育中，學(xué)生或者是為了自己學(xué)習(xí)或者是為了家長而學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的成敗與其他人基本上沒有關(guān)系，學(xué)生也基本上不用分享自己的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。而在機(jī)器人競賽中，團(tuán)隊(duì)就極為重要，個(gè)人的表現(xiàn)必將極大地影響團(tuán)隊(duì)的成績，這就使學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)建設(shè)中積極思考，相互交流分享，合作精神不知不覺地就自然培養(yǎng)起來了。

我們還會(huì)根據(jù)學(xué)生的發(fā)展現(xiàn)狀，適時(shí)地給出隊(duì)員綜合評價(jià)表進(jìn)行自評、組評和師評，強(qiáng)化目標(biāo)意識(shí)與責(zé)任意識(shí)，使我?！爸敬娓哌h(yuǎn)、追求卓越”的教育理念深入學(xué)生全身心。

第五步，正式比賽

在經(jīng)過一系列對抗賽后，學(xué)生們帶著有些緊張的心情去參加正式比賽。盡管正式比賽的時(shí)間很短，只有兩三天。然而，在這個(gè)比賽時(shí)段，學(xué)生還是會(huì)有很多收獲。學(xué)生首先要熟悉比賽場地，要進(jìn)行機(jī)器人的現(xiàn)場調(diào)試，整個(gè)團(tuán)隊(duì)沉浸在激烈的比賽前的寂靜中。學(xué)生們在教練的帶領(lǐng)下，各司其職，圍繞著共同的目標(biāo)準(zhǔn)備著。編程手在一遍一遍地根據(jù)場地環(huán)境調(diào)試著程序，操控手默默地在操控機(jī)器人，靜靜地體會(huì)機(jī)器人的動(dòng)作過程，搭建手在旁邊準(zhǔn)備著電池和DV記錄，隊(duì)長也不會(huì)閑著，他們會(huì)緊張地觀察對手的表現(xiàn)，根據(jù)具體情況，作出相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)與操控手的戰(zhàn)術(shù)安排……

期待已久的正式比賽開始了。

不管比賽的結(jié)果是輸是贏，賽后學(xué)生們會(huì)在教師的引領(lǐng)下整理分析這個(gè)項(xiàng)目開展以來團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練與比賽中所積累的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，寫出相關(guān)的體會(huì)感受，寫出最終的工程檔案手冊（包括參賽團(tuán)隊(duì)機(jī)器人使用的全部零件清單和程序設(shè)計(jì)清單），準(zhǔn)備機(jī)器人比賽后的學(xué)習(xí)生活計(jì)劃。有余力者，還可以在教師的指導(dǎo)下，準(zhǔn)備制作科學(xué)DV，或者是進(jìn)行科技小發(fā)明，或者是撰寫科技小論文，也有同學(xué)開始做查新報(bào)告等。

在下一期文章中，筆者將探討在學(xué)校開展VEX機(jī)器人項(xiàng)目需注意的一些問題。