——来自余姚市职成教中心学校的探索和实践

发明作品:智能护理床
从小县城走向国际舞台
机器人赛事促师生改变
有一种缘分,是闪过脑际的构想付诸实践后,成为生命中再也绕不开的话题。马高峰与机器人就有这般缘分。2005年,刚毕业的马高峰被聘为余姚市职成教中心学校信息技术课教师,年轻人想法多,马高峰并不满足于固定的教学课时,他觉得,中职学校应该发生一些有意思的故事,事情的巧合在于,他的想法就像一颗种子落在了余姚市职成教中心学校这片教改土壤上。
那几年,《国务院关于大力发展职业教育的决定》指出,中职学校要不断更新教学内容、改进教学方法,发展面向新兴产业和现代服务业的专业……从上而下,一股灵动的教改春风吹进了余姚市职成教中心学校的校园中,该校采取了让教师“亮己所长、扬己所长”、学生“选我所爱、学我所爱”的走班教学。走班教学类似大学里的选修课,鼓励教师发挥自己的专业特长开设技能课程,打破固定班级上课教学的模式,让学生跨专业、跨班级自行选择课程。
“组建一支机器人兴趣小组吧”,马高峰想到,因为当时职业学校还没有机器人教学的先例,他打算小范围先尝试,等时机成熟再开班。他向校领导申请组团时讲了两点理由:中国的编程教学是从一串数字再到另一串数字的演变,而美国、德国等引入机器人作为教学载体,枯燥的学习过程变成看得见、摸得到的东西,这有利于激发学生的学习热情和创造力;机器人教学包罗的知识很全面,它涉及机械、电子电工和计算机等多个专业。大胆的想法,深受校领导的赏识,学校拨专款支持他的创新教学,有谁会料到,两年后,这所小县城的中职学校真能跻身国际舞台。
申请获批,接着该如何组团?在物色兴趣小组成员时,马高峰反而避开平时成绩好的学生,凭自己的了解点名指定了5个学生,吕海波、周立、洪剑峰……他们共同的特点是,文化课成绩差,但好奇心、动手能力非常强。5个年轻的徒弟每天跟着年轻的师父,吃住都在一起。他们买来电子元件,利用课余时间一起装配机器人。
教学轻松开放,从机器人的组成部件等基础知识讲起,一直到机器人车的搭建设计、机器人主板程序的编写输入、机器人驱动的机械原理等具体项目。面对这些具体项目,徒弟们会主动从各种信息环境中学习、获取知识;在对机器人的组装、改装过程中,也自然掌握了传感器、处理器和内存等设计原理。
“与其漫无目的地自己做实验,不如以赛促练。”2006年5月,马高峰带队参加宁波市中小学电脑机器人比赛,首战告捷,他们以最短的时间实现“机器人搜寻火源并吹灭蜡烛”的规定动作。惊艳亮相后,便一发不可收拾了。2007年,他们携带自己设计的机器人“项羽”,远赴美国参加世界最高级别的机器人大赛,与美国、日本团队合作的机器人“超级组合表演舞蹈”获得了最佳合作奖。
从市赛、省赛一路冲向国际赛事,提起那两年破竹似的发展,校长卢建飞用陶行知的一句话来总结——学生有了兴趣,就肯用全副精神去做事,学与乐不可分。“如何让这些中考失利的学困生乐起来,其实很多老师像马高峰一样,从兴趣小组、走班教学中慢慢悟出一些体会,他们改变以往直接告诉学生既定答案的方式,提供开放式问题,让学生用不同方法达到同一目标。”卢建飞说,来自兴趣小组、走班教学的经验,反馈到日常教学中,教师的教学方式和理念变了,学生的学习习惯和兴趣也不再是空谈了,他们被问题和项目追赶着学习。
从常规赛到创新赛
机器人教学大面积铺开
“以前不知道学习电子知识干什么用,加入机器人兴趣小组后感觉突然开窍了,每做一个项目,自己竟然主动会去查需要哪些原理作支撑。”中考时,2005级电子电工班学生郑凯宏的文化课成绩低于投档线百来分,进入余姚市职成教中心学校的他却变得好学起来,高二时,他和师兄吕海波搭档完成了助残车的设计制作,这也是学校的第一项发明专利。
设计思路源自郑凯宏的一个亲戚,这位亲戚中风瘫痪后,手脚越来越不灵活,只能让家人推着走。“能不能为颈部以下瘫痪的人做一辆机器人助动车呢?”回到学校后他们立即完善构想:使用者戴上帽子,抬头车行、头往右车就往右、头向后转车子就倒退……通过头部活动来控制轮椅。有了制作思路和方案,他们着手设计图纸,用数控车床加工机器人的结构轮廓、用单片机进行编程设计,最后把马达、齿轮、传感器和控制芯片等元件搭建起来。试验用的单人沙发椅还是他们到跳蚤市场淘来的。作品经过反复调试,实现了最初“随头所欲”的构想,还获得了浙江省青少年科技创新大赛一等奖。
创意作品多起来,像郑凯宏这样的学生也多了起来,总想着用机器人去解决生活中的小麻烦、小尴尬。卢建飞说:“其实,每一个合乎情理的新发现、别出心裁的观察角度都是创新。中职学校开展创新教育,并不是期望学生能有多少创造发明,而是帮助学生重新认识自己,开发潜能。”常规赛已然问鼎,学校就尝试在创新赛方面另辟蹊径。
2007年是余姚市职成教中心学校创新教育成果的纪元年,机器人助残车之后,智能护理床、迷你鼠标电脑、环保一体化洗手台等项目相继从学生的脑海里变到大家眼前,学生们的创新思维就像潘多拉的盒子,被一层一层打开。7年来,学生获批发明专利7项,马高峰略显自豪地说:“相比新型实用专利、外观设计专利,发明专利是3种专利中技术含量最高的。2010~2013年,省27所创新创业教育试点中职学校,获得的发明专利总数也只有11项呢。”
机器人兴趣小组彻底“火”了。2007年9月,150多名学生报名参加机器人走班课程,选拔后最终才留下25人。从兴趣小组到走班课,从随意的授课到每星期固定的4个课时,从面向机电部学生到面向全校所有学生,从零散的PPT到专门的校本教材和评价体系,机器人教学一步步走向通识化。2008年,学校专门从行政楼中腾出600平方米改造成机器人实验场地,经余姚市科技局批准,成立“教学机器人研究所”。研究所的一大贡献是降低了教学用的机器人套件成本,以往八九千元的套件现在只要1000元左右,这为机器人教学的大面积推广提供了可能。
今年下半年招生,余姚市职成教中心学校将直接面向初中招收机器人创新班。卢建飞说,“机器人的时代真的来了,产业转型升级的节奏越来越紧,余姚不缺设备,缺少的是操作、维修这些高精尖设备的技术人才。其实,早在6年前,我们也开设过机器人创新班,但当时只有二十几个初中生报名,因为生源不足最终并入电子电工专业,那时,我们的设想并不被家长完全接受,现在时代不一样了。教学机器人研究所除了做青少年竞赛培训外,下半年也将深入企业,开展企业员工再就业培训。”(邵玩玩)