淺談PVCBOT機器人制作活動對青少年創新品質的培養

劉 杰

（山東省青少年科技活動中心，山東 濟南250001）

日常與年輕父母接觸中，常聽家長嘮叨孩子越來越難管。筆者作為一名科普工作者，和學?？萍冀處熃涣鞯谋容^多，針對這些問題我們特意安排了一些活動改善這些情況。

1 問題的核心所在

由于孩子年齡小，獨立自主性和堅持性不夠，自制力差，還不善于支配和控制自己的行為；分配能力不強，注意的范圍較小，轉移品質較差，易違反紀律。這個時期的孩子認知發展以學習知識為基礎而展開，從形象思維逐漸向邏輯思維的過渡。社會性發展方面逐漸擺脫對父母的依賴性，而轉向朋友志向，特別重視伙伴關系。與此同時，著重以同伴以評價為依據形成自我評價。因此根據這一特點設計合理的活動，促進孩子心理“成熟”，提高注意力，增強自我控制力，培養良好的習慣，顯得特別重要。

為此我們特別設計如下學生組合和活動設計來驗證并解決家長遇到的問題。

2 活動內容設計

活動安排上，我們選擇機器人制作。DIY機器人對個人能力的要求比較綜合的，這其中涉及到機械、電子、計算機等多個不同的學科領域。我們選擇了國內知名創作達人梁瑋機器人制作團隊推出的PVCBOT機器人，這些機器人主體材料都是平時很常見的PVC線槽，PVC線槽加工方便，價格便宜，容易獲得。PVCBOT簡化材料的設計理念，使愛好者可以更專注于手工與創意，因此可以零基礎的開展業余機器人的制作。經過制作者的精心設計和巧妙施工，呈現出的是一個個充滿活力的微型機器人。這些機器人各種器件的性能要求也沒有那么高，整體成本也相對較低，非常適合在學校推廣。

3 學生組成

3.1 學生選擇

考慮到不同年齡孩子的心身發展不同，動手能力不同，我們特意從寄宿制學校的不同學段隨機抽取了40名同學做對比實驗。其中小學6年級10名，初中七年級10名，八年級10名，高中一年級10名。每個學段的學生根據自己的喜好自由搭配各分成2組。根據各種量化指標分別對小組取得成績進行對分析，對每位學員進行跟蹤觀察。

3.2 組織架構

3.2.1 社長：成立PVCBOT社團，選舉產生社長1名，副社長1名，一般由高年級學生擔任。協調各組成員，解決技術難題，相互幫助，共同進步；安排社團中大小事宜，有條不紊的開展社團活動，維護社團榮譽，發展社團新成員。

3.2.2 組長：每個小組設立組長一名，由每位組員輪流擔任，任期一周。組長要提前預習研究教材，安排本組學習制作內容，在每周一給組內同學講解本周學習內容，同時在日常制作中指導本組成員，及時發現問題，解決問題；組長要注意宣傳本組，發展新成員。

3.2.3 組員：每位組員要堅持自學，提前預習教材，增強閱讀、理解能力；及時與本組成員、組長溝通交流，有問題盡可能組內解決；相互督促，共同進步，維護本組榮譽。

3.2.4 教師：指導教師在每周五下午對一周制作內容進行梳理總結，點撥指導答疑，并提示下周制作重難點。從知識上進行補充講解，在技能上進行示范指導，器材上及時補充、更換、維修。從始至終僅僅是指導，不要包辦。

4 活動方式設計

4.1 活動時間與地點

4.1.1 具體時間：

每周下午課外活動時間（4：00—5：00），活動地點在距離教學區300米的科技樓活動室。

4.1.2 活動周期

第一學期：基礎學習階段，按教材完成各個機器人制作，熟悉基礎知識，掌握基本技能，熟練制作技巧。

第二學期：技能提高階段，本階段主要制作一些稍復雜的仿生機器人，熟練掌握機器人關節構造，行走運動原理；掌握不同能源原理與區別。

第三學期：arduino開源機器人制作，學習arduino基本原理，學會arduino編程技巧，熟練掌握arduino單片機對傳感器的控制。

第四學期：自由開放，學生可以自由選擇課題進行“創客”之旅。

4.2 要求與目的

4.2.1 要求：第1學期下課后及時趕往活動室，上樓時可以乘坐電梯，下樓自行走下，不準乘電梯。自第2學期開始上下樓均不能乘坐電梯。

4.2.2 目的：鍛煉身體素質，增強意志力與耐力。

4.3 考核評價

說明：

（1） 上述表格為每周一張，每月一統計，學期末匯總評選最佳組長，優秀小組。

（2） 各指標以金銀銅社團LOGO分三級計量，最后統計每個小組金銀銅LOGO數量計總成績。

（3） 指標解釋：

①來往秩序：讓社長或值班教師及時監控檢查，樹立學生秩序觀念，培養良好運動習慣，增強安全意識。

②衛生狀況：心理學研究表明，物品擺放的整潔度與個人對事物的專注度息息相關。因此，設立衛生指標，不僅能培養學生良好衛生習慣，整潔意識，還能培養學生更好的意志品質。

③作品完成度：每周一統計，主要用來督促學生集中精力及時完成本周任務，培養學生認真對待，堅持完成的意志品質。

④授課答辯：這主要是針對組長的考核，組長在周一授課過程中，講解的條理性、制作內容的安排合理性。目的培養學生認真備課，合理規劃內容，順暢、簡短表達所想內容的能力。

⑤學科教師評價：活動的目的是提高學生的綜合能力，提升學習知識的興趣，促進學生全面發展?；顒又醵嗌贂W生的成績有所影響，但也要盡可能將影響控制到最低。所以在平時要和任課教師、班主任及時溝通，了解學生學習動向，關注學生成績變化。督促協調學生短時間內學習不能掉隊。

⑥成員發展：青少年時期，隨著年齡的增長，學生社會性發展會逐漸擺脫對父母的依賴，轉向朋友志向，特別重視伙伴關系，并以同伴以評價為依據形成自我評價。所以學員去發展成員，不只是為了社團成員的增加，而是考察學生在社團中自我成就感是否得到滿足，同時也鍛煉學生向別人展示自我的能力，為未來踏入社會做好準備。

⑦作品展售：利用周末時間，在學校廣場上，每人一個攤位，展示自己得意的作品，賣給前來參觀的其他同學。售賣所得鼓勵捐助到學校貧困生救助基金；也可以捐助到社團，購買更多的零部件。這一環節的目的是進一步提高學生表達能力，展示自我的能力，增強學生助人為樂的公益意識，提高學生自信心、榮譽感、責任感。

經過一年的社團活動，學生各方面表現有了極大的提升，具體表現在如下幾個方面：

創新思維的提高：經過一段時間的學習制作，學生保持注意力集中的時間大大延長，在周圍環境的干擾下仍然能夠專心致志的自學、制作。組長講解、組內討論的學習方式讓更多的學生感覺不到權威的影響，可以對組長的講解提出自己的看法，不再輕易相信別人的結論，這種質疑精神激發了學生的想象力、批判精神，促進學生形象思維的發展，能夠冷靜地看待事物，并初步具有分析能力，形成自己獨特的想法和主見，且能用盡可能精煉的語言表達出來。這種大討論、大爭辯使學生的思維更加開闊，靈感不斷迸發。

創新人格的培養：這種零基礎的機器人制作，學生能短時間內感受到成就感與自豪感，能使學生認識自己的長處和優點，減緩在學習文化課時出現的患得患失甚至自負或者自卑的心理陰影，比較客觀地評價自己，樹立信心；隨著制作難度的增加學生會慢慢體驗到失敗與挫折，在其他學生的對比刺激下，他們會不斷請教、觀察、試驗，最終成功歡呼跳躍。這種面對困難與挫折堅持不懈，努力克服的精神，鍛煉了學生的冒險精神和堅韌品格以及獨立解決問題的意志品質，動手快的孩子會主動手把手的指導反應慢的孩子，培養了孩子對自己、對他人、對家庭、對集體關心、負責的意識。

活動對知識的反哺：PVCBOT機器人制作雖然簡單，但也涉及物理、空氣動力學、材料學、結構學、機械、數學等多方面的知識和技術。PVCBOT機器人制作活動使很多學生認識到知識的不足，認識到理論與實踐的差別，促使他們不斷請教學課教師相關知識。通過這些活動，讓他們找到了喜歡的、感興趣的東西，把平常學到理論知識加以運用，加深學生對這些基礎知識的深入理解，促進青少年對知識的進一步學習和運用，使學生從不喜歡到喜歡，從不愿意學到自愿學，從不動腦到常動腦，從不動手到勤動手，為學生創造了良好的不斷循環增強的學習氛圍。