李利波

2020全國青少年高?？茖W(xué)營(yíng)西安交通大學(xué)分營(yíng)于8月14m-19日在線上成功舉辦，甘肅、廣西、貴州、遼寧等地的315名營(yíng)員參加了本次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)。西安交通大學(xué)分營(yíng)充分利用科教資源，帶領(lǐng)營(yíng)員觸摸科技前沿，領(lǐng)略科技魅力。營(yíng)員通過參觀國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，了解高端實(shí)驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備，學(xué)習(xí)精密儀器背后蘊(yùn)含的科學(xué)原理，感嘆科學(xué)世界的瑰麗神奇;通過STEM教具互動(dòng)實(shí)踐，學(xué)習(xí)機(jī)器人小車、無人機(jī)、電波鐘的組裝和調(diào)試，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神;通過聆聽大師報(bào)告，和教授面對(duì)面，加深對(duì)科研精神的理解，樹立科學(xué)理想。分營(yíng)活動(dòng)將學(xué)校學(xué)科特色、專業(yè)特色、人文傳統(tǒng)充分融入其中，有效激發(fā)了青少年對(duì)科學(xué)的熱情和興趣。其中，機(jī)器人小車STEM活動(dòng)備受營(yíng)員歡迎。

在本次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)中，西安交通大學(xué)圍繞學(xué)校豐富的科技教育資源，打造了機(jī)器人小車STEM活動(dòng)，極大地提升了營(yíng)員參與科學(xué)營(yíng)的熱情和興趣。營(yíng)員通過機(jī)器人小車的組裝鍛煉動(dòng)手能力，通過簡(jiǎn)單編程學(xué)習(xí)自動(dòng)化控制軟硬件知識(shí)，活動(dòng)提升了營(yíng)員的科學(xué)思想、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

教學(xué)準(zhǔn)備

教具選擇

為選擇合適的教具，活動(dòng)前期學(xué)校組織10余名優(yōu)秀科技社團(tuán)骨干，對(duì)多種STEM科技資源項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)，制定詳盡的操作手冊(cè)，評(píng)估確定評(píng)分細(xì)則，最終確定機(jī)器人小車作為STEM活動(dòng)教具。

科教輔導(dǎo)員隊(duì)伍建設(shè)

學(xué)校邀請(qǐng)了2020年在第19屆中國青少年機(jī)器人競(jìng)賽線上評(píng)審中榮獲6項(xiàng)一等獎(jiǎng)的RoboMaster機(jī)器人隊(duì)為營(yíng)員進(jìn)行指導(dǎo)，并聘請(qǐng)隊(duì)內(nèi)資深隊(duì)員擔(dān)任本次STEM設(shè)計(jì)活動(dòng)的教練，為營(yíng)員提供最細(xì)致專業(yè)的教學(xué)。此外，科學(xué)營(yíng)還安排數(shù)十位科技輔導(dǎo)員專門對(duì)營(yíng)員進(jìn)行詳細(xì)指導(dǎo)。科技輔導(dǎo)員隊(duì)伍對(duì)營(yíng)員的耐心教導(dǎo)保證了STEM設(shè)計(jì)活動(dòng)的順利進(jìn)行。

教學(xué)資源準(zhǔn)備

本次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)全程在線上進(jìn)行，因此前期的理論教學(xué)和實(shí)操教學(xué)材料準(zhǔn)備尤為關(guān)鍵。在科學(xué)營(yíng)開始之前，學(xué)校進(jìn)行了任務(wù)設(shè)計(jì)、程序開發(fā)、前期調(diào)試，組織相關(guān)教練錄制了教學(xué)視頻，詳細(xì)介紹了開展活動(dòng)需要的相關(guān)理論知識(shí)、小車安裝方法、程序搭建環(huán)境、編程控制案例，并進(jìn)行了實(shí)操演示。

方案設(shè)計(jì)

STEM教具分配：地域分配與主觀意愿相結(jié)合

本次科學(xué)營(yíng)STEM實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置了3種不同難度的STEM教具，營(yíng)員選擇教具采取地域分配與主觀選擇并行的方式。一方面根據(jù)營(yíng)員的機(jī)器人知識(shí)基礎(chǔ)和目前的受教育情況進(jìn)行分配，另一方面充分考慮營(yíng)員的意愿，允許其自主選擇。最終，有93名營(yíng)員選擇機(jī)器人小車作為科學(xué)營(yíng)的STEM活動(dòng)教具。所有STEM教具在開營(yíng)前1周寄給各地的營(yíng)員。

STEM日程安排：線上教學(xué)與自主探索相結(jié)合;緊扣時(shí)代潮流，鼓勵(lì)vlog、開箱視頻制作

活動(dòng)一開始，營(yíng)員提前下載好STEM活動(dòng)電子資料，然后根據(jù)視頻自行完成機(jī)器人小車的安裝。安裝完成后，由科技輔導(dǎo)員為營(yíng)員簡(jiǎn)單介紹STEM的含義和內(nèi)容，并指導(dǎo)營(yíng)員解決安裝機(jī)器人小車時(shí)遇到的問題，完成調(diào)試程序的安裝，在直播間進(jìn)行答疑。STEM作品提交截止后，由志愿者下載并觀看營(yíng)員上傳的制作視頻，發(fā)現(xiàn)他們?cè)诎惭b機(jī)器人小車時(shí)出現(xiàn)的問題，總結(jié)錯(cuò)誤并提供解決方案，然后進(jìn)行線上交流、答疑。在制作機(jī)器人小車的過程中，鼓勵(lì)營(yíng)員用vlog記錄自己制作機(jī)器人小車時(shí)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴和所思所感。最后，科技輔導(dǎo)員點(diǎn)評(píng)并展示優(yōu)秀作品，選擇營(yíng)員上傳的精彩vlog進(jìn)行展播。

任務(wù)設(shè)計(jì)：初、中、高三級(jí)任務(wù)，遞進(jìn)式探索學(xué)習(xí)

本次科學(xué)營(yíng)活動(dòng)用的機(jī)器人小車，不僅涉及基本框架的安裝，還涉及嵌入式系統(tǒng)的編譯流程，對(duì)動(dòng)手能力和思考能力的要求都很高。因此活動(dòng)將機(jī)器人小車的制作流程分成低、中、高3個(gè)層次。

初級(jí)層次要求營(yíng)員將機(jī)器人小車拼裝完整，完成樣例程序的上載，使小車可以根據(jù)程序設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)。初級(jí)任務(wù)是每位選擇機(jī)器人小車活動(dòng)的營(yíng)員都必須完成的。

中級(jí)層次要求營(yíng)員根據(jù)程序示例完成遙控器遙控小車，且同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED燈與小車的運(yùn)行同步變色，如前進(jìn)時(shí)LED燈為綠色，后退為紅色，轉(zhuǎn)向時(shí)LED燈對(duì)應(yīng)方向燈綠色。中級(jí)任務(wù)由營(yíng)員選擇完成，完成度越高，評(píng)分也越高。

高級(jí)層次針對(duì)學(xué)有余力的營(yíng)員，鼓勵(lì)他們嘗試用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)小車的避障功能，自行進(jìn)行進(jìn)一步創(chuàng)新，如對(duì)機(jī)器人小車進(jìn)行外觀改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車的穩(wěn)定上坡、下坡等。

評(píng)分設(shè)計(jì)：設(shè)置附加分，鼓勵(lì)創(chuàng)造性設(shè)計(jì)

初級(jí)任務(wù)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)包括機(jī)身是否拼裝正確、樣例程序能否正確上載、小車可否根據(jù)程序設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng);中級(jí)任務(wù)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為是否能根據(jù)程序示例完成遙控器遙控小車的編程，實(shí)現(xiàn)2鍵前進(jìn)、8鍵后退、4鍵左轉(zhuǎn)、6鍵右轉(zhuǎn)、前進(jìn)時(shí)LED燈亮綠色、后退時(shí)LED燈亮紅色、向左右轉(zhuǎn)時(shí)LED燈對(duì)應(yīng)方向亮綠色;高級(jí)任務(wù)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為是否能編程實(shí)現(xiàn)小車通過超聲波避障。此外，還有拍攝vlog得分及視頻觀感、機(jī)器人小車外觀、小車運(yùn)動(dòng)效果等的整體評(píng)分。

活動(dòng)總結(jié)

機(jī)器人小車STEM活動(dòng)在本次線上科學(xué)營(yíng)活動(dòng)中取得了良好的效果，有效激發(fā)了營(yíng)員對(duì)科學(xué)的熱情和興趣，培養(yǎng)了科學(xué)思想、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，提升了科學(xué)素養(yǎng)。

機(jī)器人小車?yán)碚撝R(shí)的講解緊扣科學(xué)營(yíng)主題，不僅給營(yíng)員普及推廣了科學(xué)知識(shí)，更是給了他們一把參與科技創(chuàng)作的“鑰匙”，讓他們感受到科技活動(dòng)的魅力與樂趣。之后的實(shí)踐操作更是擺脫了枯燥的灌輸式學(xué)習(xí)，讓營(yíng)員親身參與到科技創(chuàng)作中來?？萍驾o導(dǎo)員團(tuán)隊(duì)充分考慮了不同營(yíng)員的接受能力，通過合理分配，將營(yíng)員分為不同的項(xiàng)目組，實(shí)現(xiàn)專門化培養(yǎng)，保證了每一位營(yíng)員都能充分參與到STEM實(shí)踐活動(dòng)中，真正做到因材施教。

科學(xué)營(yíng)在通過設(shè)置豐富多彩的比賽內(nèi)容以調(diào)動(dòng)營(yíng)員的興趣和積極性的情況下，將難度進(jìn)行了分級(jí)，并對(duì)每一級(jí)難度給予了不同的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，讓每位有天賦、有能力、有意愿的營(yíng)員都有機(jī)會(huì)充分發(fā)揮自己的技術(shù)和創(chuàng)意，給他們一個(gè)展示自己天馬行空、奇思妙想的平臺(tái)。

穿插在整個(gè)科學(xué)營(yíng)活動(dòng)中的vlog環(huán)節(jié)也是本次科學(xué)營(yíng)STEM教學(xué)活動(dòng)的一大亮點(diǎn)。vlog是緊扣當(dāng)下流行風(fēng)尚的短視頻，它不僅為科學(xué)營(yíng)活動(dòng)增色，也是營(yíng)員參與科技創(chuàng)作的珍貴記錄。