探析机器人研学活动在职业教育中的开展
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[摘要]研学旅行是研究性学习和旅行体验相结合的校外教育活动，是学校教育和校外教育衔接的创新形式。机器人教学是人工智能的启蒙课，机器人教学活动可以激发学生的想象力，提高其动手能力，为教学提供素质教育和创新教育相结合的生动形式。高职院校在有机器人专业综合实训室科普基地的条件下，可以开展一系列机器人科技活动，通过机器人研学活动可培养学生的创新思维，提高学生的实践能力。
[关键词]研学活动 机器人 教育 科学素养
引言
随着时代的变迁，以及各种条件的限制，各学校以往每学期的春游、秋游活动基本销声匿迹，而以前的春游、秋游活动基本都是野炊或爬山等郊游活动，形式单一，学生的兴趣不大。近年来，多地教育部门兴起了研学旅行。研学旅行是学生在教师或辅导员的带领下，确定主题，以课程为目标，通过旅行中的集体住宿、集体体验、集体感受，以动手做、做中学的探究形式，以提出问题、猜想预测、设计实验、进行观察、寻求实证、搜集数据、整理分析、得出结论、交流表达、集体讨论、记录过程等探究步骤，在教师的帮助下书写研学日志，形成总结报告，并尝试提出新的问题。
研学旅行又称修学旅行、游学、教育旅游等，是以一个专题为目标，以在校学生为主体，以教师等其他人员为补充，以增长技艺、增长见识为目的的一种专项游学活动。研学旅行突出一个“学”字，在旅行过程中要行有所学，学有所获。开展研学旅行，有利于全面推动素质教育，创新人才培养模式，引导学生主动适应社会，促进书本知识和生活经验的深度融合;有利于有效培养学生的科学探究意识。
研学的宗旨就是在教师和学生共同组成的学习环境中，以学生为中心，让学生主动探究、主动学习，即“做中学”，就是让学生在动手、动脑的实践中利用所学的知识去发现问题、解决问题。探究式学习既是学习的目的，又是学习的理念、方法和模式，是“素质教育”的根本出路。
开展机器人技术教育的重要意义
人工智能技术已经是世界领域研究的具有前瞻性的现代高新技术。国务院于2017年7月8日印发的《新一代人工智能发展规划》提出：“鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。建设和完善人工智能科普基础设施，充分发挥各类人工智能创新基地平台等的科普作用，鼓励人工智能企业、科研机构搭建开源平台，面向公众开放人工智能研发平台、生产设施或展馆等。”这为人工智能教育赋予了新的目标、任务和使命。机器人技术教育是人工智能的启蒙课，而现阶段由于机器人实训室建设不完善、师资力量严重匮乏等原因，在所有学校实施该课程还有一些困难，全面普及机器人技术教育的高职院校数量很少，这样就局限了机器人技术教育在高职教育中应发挥的特质和价值。
机器人技术教育集成了数学、力学、机械、电子、自动控制、传感器、通信、计算机、人工智能，综合了众多领域的高科技，具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于学生迅速接触前沿研究，不断激发探究兴趣，提高创新能力和科学素养。机器人技术作为一门研究性课程可培养学生的创新思维与实践能力，在学习过程中，学生应学会在海量的信息前能自主判断、选择、获取和应用有效资源，这就要求学生必须具有综合运用各门学科知识分析问题、解决问题的能力。
在机器人学习和制作的过程中，学生不仅能够接触机器人，还能体验成功制作机器人的愉悦，提升他们的综合素质，充分弥补其在课堂学习中缺乏实践的缺陷，强有力地锻炼了学生的创新思维和动手能力。在高职学生研学中开展机器人项目教学，可以普及信息技术，提高学生的科学素养，培养并激发学生的动手能力、综合能力、创新意识、协作能力和进取精神。
当前，职业院校教育教学改革的重心是积极探索创新人才的培养模式，由此确立机器人技术为高职院校开放型研学课程。高职院校应不拘泥于专业限制，多方训练和培养学生的创新思维，提高学生的实践能力，为在校学生创造一个能激发兴趣、产生好奇心的环境，使他们能通过机器人活动点燃智慧的火种，因而，将机器人作为科技研学中的一个项目是非常有意义的。
机器人研学活动在职业院校中的开展路径
1.组建研学团队
高职院校应多加宣传，营造科技教育的氛围，形成教师与学生乐于参与的良好态势，坚持多样性与开放性原则，搭建学生科技活动平台。机器人技术课程不能仅让工科专业学生学习，还应让其他专业学生一起参与。要在参加科技研学的学生中招纳、吸收一批热爱发明、对人工智能感兴趣的积极分子，促使其开展机器人研学活动。高职院校应为此配备指导教师、开发实验室使该活动常态化，通过校企合作，产、学、研结合的方式协助学生实现科技成果的转化。学校应多次举办或组织学生参加大学生科技创新比赛或机器人大赛，激励学生的积极性。
2.初期认识阶段
在研学活动初期，要引发学生对机器人的好奇心和求知欲，对学生进行机器人科普教育，如机器人发展史、机器人的工作场景，炫酷的科技场景为学生提供了一个真实、生动、有趣的学习环境。可通过展示现代科技信息，激发学生的好奇心和想象力，引导学生对新科技的兴趣，鼓励他们热爱科技，尝试创新。
3.具体实践阶段
在实施阶段，硬件平台的选取已实现了多元化，可以选取“探索者”系列的螺丝零件式组装或进行乐高型积木式组装。
（1）科普学习。实践阶段以“手脑结合”为主要学习方式，注重间接知识与直接知识的融合，给学生提供必要的基础知识。可通过各种零件的组合设计一些实验、搭建一些实体模型，比如制作招财猫、搅拌机、唱片机、行走的小车等。应根据学生程度的不同分别给予其不同的主题和任务，以学生自主探索为主，教师辅导为辅，鼓励学生动手去做，并在做的过程中发挥学生的想象力，使其在有限的时间内能够完成项目，形成一个独具特色的作品。
具体形式以小组为单位，将3至5名学生分为一个小组，让学生尝试合作学习，增强其团队协作精神。由于机器人制作不仅要搭建外型，还要编写一些程序让其动起来，所以在创意、搭建、组装、编程、调试的过程中，学生可互相交流和讨论，各抒己见，选择最优方案，然后将组装与编程进行分工。通过交流和讨论能加深学生对问题的理解，也能提高其语言表达能力。在组装、调试过程中，学生会不断进行集体讨论，积极改善方案，弥补不足，充分锻炼了学生的团结协作精神和小组探究精神。
（2）综合学习。在这一阶段，学生已掌握了简单的機器人制作原理，有了编程的基本知识。在此基础上，可以鼓励学生自己发明创造，建议多个专业的学生进行组队，这样可以拓展大家的思维，比如团队中汽车专业的学生可能会考虑制作与车辆有关的作品;医学专业的学生会考虑制作一个与医学相关的小仪器等……建议每个团队中至少有一位计算机专业的学生负责程序编写与调试，这样不仅能使设计方向多元化、作品多样化，还能使调试阶段少走弯路，提高效率。
4.成果展示阶段
在这一阶段，教师应鼓励学生大胆解说自己团队的作品，阐述创作初心、设计理念，进行作品展示，并组织学生一起讨论存在的不足和后期如何改进。在有条件的情况下，还可引导学生对作品再次优化，并促使其写出实验报告。教师要鼓励学生大胆尝试，扩展思维，将作品与生活相结合，应提醒学生，在选择创作材料时，除了教学提供的零件器材外，还能选生活中的某一物品。
在职业院校科技研学活动中，可以将研学范围再次扩大，深入地方，为地方服务。高职院校的最终目的是为社会各领域培养急需的、具有较宽知识面及创新能力的通用型人才，所有实验的实施，教材、教学方法的改进都应为这个目标服务。
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