浅谈PVCBOT机器人制作活动对青少年创新品质的培养

刘 杰

（山东省青少年科技活动中心，山东 济南250001）

日常与年轻父母接触中，常听家长唠叨孩子越来越难管。笔者作为一名科普工作者，和学校科技教师交流的比较多，针对这些问题我们特意安排了一些活动改善这些情况。

1 问题的核心所在

由于孩子年龄小，独立自主性和坚持性不够，自制力差，还不善于支配和控制自己的行为；分配能力不强，注意的范围较小，转移品质较差，易违反纪律。这个时期的孩子认知发展以学习知识为基础而展开，从形象思维逐渐向逻辑思维的过渡。社会性发展方面逐渐摆脱对父母的依赖性，而转向朋友志向，特别重视伙伴关系。与此同时，着重以同伴以评价为依据形成自我评价。因此根据这一特点设计合理的活动，促进孩子心理“成熟”，提高注意力，增强自我控制力，培养良好的习惯，显得特别重要。

为此我们特别设计如下学生组合和活动设计来验证并解决家长遇到的问题。

2 活动内容设计

活动安排上，我们选择机器人制作。DIY机器人对个人能力的要求比较综合的，这其中涉及到机械、电子、计算机等多个不同的学科领域。我们选择了国内知名创作达人梁玮机器人制作团队推出的PVCBOT机器人，这些机器人主体材料都是平时很常见的PVC线槽，PVC线槽加工方便，价格便宜，容易获得。PVCBOT简化材料的设计理念，使爱好者可以更专注于手工与创意，因此可以零基础的开展业余机器人的制作。经过制作者的精心设计和巧妙施工，呈现出的是一个个充满活力的微型机器人。这些机器人各种器件的性能要求也没有那么高，整体成本也相对较低，非常适合在学校推广。

3 学生组成

3.1 学生选择

考虑到不同年龄孩子的心身发展不同，动手能力不同，我们特意从寄宿制学校的不同学段随机抽取了40名同学做对比实验。其中小学6年级10名，初中七年级10名，八年级10名，高中一年级10名。每个学段的学生根据自己的喜好自由搭配各分成2组。根据各种量化指标分别对小组取得成绩进行对分析，对每位学员进行跟踪观察。

3.2 组织架构

3.2.1 社长：成立PVCBOT社团，选举产生社长1名，副社长1名，一般由高年级学生担任。协调各组成员，解决技术难题，相互帮助，共同进步；安排社团中大小事宜，有条不紊的开展社团活动，维护社团荣誉，发展社团新成员。

3.2.2 组长：每个小组设立组长一名，由每位组员轮流担任，任期一周。组长要提前预习研究教材，安排本组学习制作内容，在每周一给组内同学讲解本周学习内容，同时在日常制作中指导本组成员，及时发现问题，解决问题；组长要注意宣传本组，发展新成员。

3.2.3 组员：每位组员要坚持自学，提前预习教材，增强阅读、理解能力；及时与本组成员、组长沟通交流，有问题尽可能组内解决；相互督促，共同进步，维护本组荣誉。

3.2.4 教师：指导教师在每周五下午对一周制作内容进行梳理总结，点拨指导答疑，并提示下周制作重难点。从知识上进行补充讲解，在技能上进行示范指导，器材上及时补充、更换、维修。从始至终仅仅是指导，不要包办。

4 活动方式设计

4.1 活动时间与地点

4.1.1 具体时间：

每周下午课外活动时间（4：00—5：00），活动地点在距离教学区300米的科技楼活动室。

4.1.2 活动周期

第一学期：基础学习阶段，按教材完成各个机器人制作，熟悉基础知识，掌握基本技能，熟练制作技巧。

第二学期：技能提高阶段，本阶段主要制作一些稍复杂的仿生机器人，熟练掌握机器人关节构造，行走运动原理；掌握不同能源原理与区别。

第三学期：arduino开源机器人制作，学习arduino基本原理，学会arduino编程技巧，熟练掌握arduino单片机对传感器的控制。

第四学期：自由开放，学生可以自由选择课题进行“创客”之旅。

4.2 要求与目的

4.2.1 要求：第1学期下课后及时赶往活动室，上楼时可以乘坐电梯，下楼自行走下，不准乘电梯。自第2学期开始上下楼均不能乘坐电梯。

4.2.2 目的：锻炼身体素质，增强意志力与耐力。

4.3 考核评价

说明：

（1） 上述表格为每周一张，每月一统计，学期末汇总评选最佳组长，优秀小组。

（2） 各指标以金银铜社团LOGO分三级计量，最后统计每个小组金银铜LOGO数量计总成绩。

（3） 指标解释：

①来往秩序：让社长或值班教师及时监控检查，树立学生秩序观念，培养良好运动习惯，增强安全意识。

②卫生状况：心理学研究表明，物品摆放的整洁度与个人对事物的专注度息息相关。因此，设立卫生指标，不仅能培养学生良好卫生习惯，整洁意识，还能培养学生更好的意志品质。

③作品完成度：每周一统计，主要用来督促学生集中精力及时完成本周任务，培养学生认真对待，坚持完成的意志品质。

④授课答辩：这主要是针对组长的考核，组长在周一授课过程中，讲解的条理性、制作内容的安排合理性。目的培养学生认真备课，合理规划内容，顺畅、简短表达所想内容的能力。

⑤学科教师评价：活动的目的是提高学生的综合能力，提升学习知识的兴趣，促进学生全面发展。活动之初多少会对学生的成绩有所影响，但也要尽可能将影响控制到最低。所以在平时要和任课教师、班主任及时沟通，了解学生学习动向，关注学生成绩变化。督促协调学生短时间内学习不能掉队。

⑥成员发展：青少年时期，随着年龄的增长，学生社会性发展会逐渐摆脱对父母的依赖，转向朋友志向，特别重视伙伴关系，并以同伴以评价为依据形成自我评价。所以学员去发展成员，不只是为了社团成员的增加，而是考察学生在社团中自我成就感是否得到满足，同时也锻炼学生向别人展示自我的能力，为未来踏入社会做好准备。

⑦作品展售：利用周末时间，在学校广场上，每人一个摊位，展示自己得意的作品，卖给前来参观的其他同学。售卖所得鼓励捐助到学校贫困生救助基金；也可以捐助到社团，购买更多的零部件。这一环节的目的是进一步提高学生表达能力，展示自我的能力，增强学生助人为乐的公益意识，提高学生自信心、荣誉感、责任感。

经过一年的社团活动，学生各方面表现有了极大的提升，具体表现在如下几个方面：

创新思维的提高：经过一段时间的学习制作，学生保持注意力集中的时间大大延长，在周围环境的干扰下仍然能够专心致志的自学、制作。组长讲解、组内讨论的学习方式让更多的学生感觉不到权威的影响，可以对组长的讲解提出自己的看法，不再轻易相信别人的结论，这种质疑精神激发了学生的想象力、批判精神，促进学生形象思维的发展，能够冷静地看待事物，并初步具有分析能力，形成自己独特的想法和主见，且能用尽可能精炼的语言表达出来。这种大讨论、大争辩使学生的思维更加开阔，灵感不断迸发。

创新人格的培养：这种零基础的机器人制作，学生能短时间内感受到成就感与自豪感，能使学生认识自己的长处和优点，减缓在学习文化课时出现的患得患失甚至自负或者自卑的心理阴影，比较客观地评价自己，树立信心；随着制作难度的增加学生会慢慢体验到失败与挫折，在其他学生的对比刺激下，他们会不断请教、观察、试验，最终成功欢呼跳跃。这种面对困难与挫折坚持不懈，努力克服的精神，锻炼了学生的冒险精神和坚韧品格以及独立解决问题的意志品质，动手快的孩子会主动手把手的指导反应慢的孩子，培养了孩子对自己、对他人、对家庭、对集体关心、负责的意识。

活动对知识的反哺：PVCBOT机器人制作虽然简单，但也涉及物理、空气动力学、材料学、结构学、机械、数学等多方面的知识和技术。PVCBOT机器人制作活动使很多学生认识到知识的不足，认识到理论与实践的差别，促使他们不断请教学课教师相关知识。通过这些活动，让他们找到了喜欢的、感兴趣的东西，把平常学到理论知识加以运用，加深学生对这些基础知识的深入理解，促进青少年对知识的进一步学习和运用，使学生从不喜欢到喜欢，从不愿意学到自愿学，从不动脑到常动脑，从不动手到勤动手，为学生创造了良好的不断循环增强的学习氛围。