谢生全:机器人的大伙伴
2016-10-09
◆本刊记者李 瑚
谢生全:机器人的大伙伴
◆本刊记者李瑚
走进北京师范大学株洲附属学校(下称“北师大附中”)的机器人活动室,满眼都是机器人的雏形和零件,谢生全随手拿起一个循迹机器人放在模拟赛道上,启动马达,这机器人便沿着直线、曲线自由行走。记者看得津津有味,却被告知:“这只是入门级的,还有更好玩的。”
只见他又拿出一个人形机器人。伴着《小苹果》旋律,在手柄遥控器的指挥下,机器人熟练地前进、后退、转弯、踢腿……完成了一段有趣的舞蹈。
作为机器人教练员,谢生全不仅得到了机器人的充分信任,成为了它们的大伙伴,还给它们带来了不少小伙伴。这些小伙伴拼装机器人、设计动作、编写程序,与机器人一同上赛场,在全国各类级别的机器人大赛中取得了骄人成绩。
让机器人“听话”
2012年湖南省中小学机器人竞赛在北师大附中举行。为了参加这次比赛,学校采购器材,组建机器人社团,开展培训活动。作为一名年轻的信息技术老师,谢生全义不容辞地担任了教练员。
虽然是老师,但在机器人领域,他是一个十足的新手。印象中,机器人只存在于太空探测实验、高科技实验室、科幻小说或电影里,不会出现在小学校园中,而当时要在短时间内熟悉机器人,并带着学生玩转机器人,他心里很没谱。
第一次动手拼装时,他竟然花了三四十分钟才将最简单的循迹机器人拼好,编写的程序也错误百出。他备受打击,然而离比赛只剩3个月了,骑虎难下,只好边学边教。
懂的越多,遇到的问题也越多:机器人为什么走偏线路,转弯时怎么慢半拍,在晴天和雨天为何有不一样的表现……面对这些奇葩问题,谢生全只能用最简单也最有效的办法来解决:把程序分成若干部分,一个一个地删除,根据机器人的表现找出问题所在。
如果程序没有出错,他就改变机器人结构,将两个零件的距离缩短,或把螺丝拧松一点,慢慢调试直至让机器人达到最佳状态。经过多次调试,他发现机器人光电传感器和地面的距离、两个轮胎之间的距离、左右螺丝的松紧度、转弯的时机等都能让机器人“性情大变”。因此,他就顺着机器人的“脾气”,让它们“听话”。
在他的指导下,机器人社团的成员从零起步,都成为了拼装机器人、编写程序的小能手。在那次比赛中,参赛的6个团队全部夺得了一等奖。这让谢生全信心大增,也吸引了更多学生加入机器人社团。
从第二年开始,每年招新,报名参加机器人社团的学生都爆满。他们提交申请后,还要笔试、面试,只有少数的幸运儿能进入社团。
对此,谢生全解释道:“只有具备逻辑能力、表达能力和动手能力的学生才能真正体会到机器人学习的乐趣。如果要为他们打开一扇门,我希望里面真的有他们想要的宝物。”
不只看重成绩
担任了一年的教练员后,谢生全发现了一个问题:学习一段时间后,学生会进入瓶颈期,遇到问题却解决不了,因此心生疲倦,也失去了信心。这时,他们该学的都学会了,再参加训练也突破不了自我。
谢生全觉得应该给他们一些刺激,让他们感受到压力,提高解决问题的能力,于是在社团内部搞起了竞赛,模拟正规比赛的规则和场地,让学生自由组合参赛,获得前三名的学生还能赢得奖牌。每年的市赛,他也尽量让每一个学生都参加。
除了成绩和解决问题的能力,在谢生全看来,学生参加比赛还能收获经历。这些经历弥足珍贵,能提高他们的处事能力,指导以后的生活。
去年12月,谢生全带领学生参加美国Rube Goldberg机械大赛。在比赛现场,学生王哲发现自己将一个重要零件——支撑结构的底板落在了酒店,可赛场离酒店很远,没有时间赶回去拿,只能临场想办法。
他们在其他部分减少一些零件,拼装了一块类似的底板。现在回想起来,王哲仍心有余悸。
那次美国之旅,学生们还锻炼了英语口语。每天晚上,他们都会互相串门,有一次,有人忘了带房卡。谢生全拒绝了他们的求助,要求他们自己解决。没想到,他们连比带划地向服务员表达了目的,成功拿到了房卡,还和服务员闲聊了一阵。
来点“新鲜货”
“学生会的东西可多了,接受能力很强,也喜欢新东西。”为此,谢生全每年都会给学生们来点“新鲜货”,如带他们参加即兴擂台赛、FLL机器人工程挑战赛、创意闯关赛、机器人创意设计大赛等。随着参赛项目不断增多,学生的本领越来越大,用几十个零件拼装循迹机器人已是小菜一碟,由数百块积木搭建而成、能完成多项任务的机器人也从他们手中不断诞生。
在信息技术课上,学生们学完教材上的内容后,还有机会学到一个新软件:scratch编程。只要选择不同的“动作”“外观”“声音”“画笔”等模块,就可以做出一小段动画,像玩积木一样简单而有趣。痴迷于此的学生利用休息时间设计了一些小游戏。
去年,机器人活动室添了两名新成员:人形机器人和3D打印机。今年,谢生全准备引进VEX机器人。这种机器人项目不仅需要用全英文编程,竞赛时合作队伍还得随机抽选,非常考验学生的交流、协作能力。
谢生全既是五六年级的信息技术老师,又担任机器人教练员,每天都安排得满满当当的。虽然累了点,但他体会到了更多乐趣:搭建好机器人后的开心、和学生钻研机器人时的欢喜、解决问题后的惊喜、获奖时的激动……以后,他会继续带着小伙伴们玩转机器人,并陪机器人度过漫长岁月。