利用VEX 机器人有效开展小学创客教育探索

　　邹永国

　　（广东省佛山市顺德区北滘镇朝亮小学，佛山528000）

　　摘要：如今，创客教育已成为教育界的热门话题，“创客”指的是将创意变成现实的人，注重创意和实现。为了更好地迎接“创客”热潮的到来，笔者积极思考如何利用VEX 机器人在小学开展创客教育，培育出真正具有创新精神的学生。文章从空间建设、基础培训、创意制作、交流学习等四个方面总结了利用 VEX 机器人开展小学创客教育的成功经验。

　　关键词：VEX 机器人；小学；创客教育；创新

　　国家的富强离不开“创新”发展。具有创新精神的创客教育如今成了热门话题。创客教育在传统的教学模式中融入创新的教学方式，注重学生的创意、实践与分享，实现与传统教育的完美结合。创客教育让教育回归本质，让学生有了更多的创意与梦想，创造出更多的可能。笔者带领学生参与镇、区、省的VEX 机器人比赛多年，并取得了一定的成绩，对开展VEX 机器人教学有一定的经验，因此，笔者以VEX 机器人为载体，搭建创客教育平台，为小学开展一系列的创客教育作探索。通过分析现状，结合我校实际，把创客教育分为空间建设、基础培训、创意制作、交流学习这几个阶段。

　　一、空间建设

　　（一） 空间设计

　　由于学校的室场和经费有限，在原有的基础上，笔者把学校的电脑室改造成创客空间，在两边各摆放操作台，台下配置储物柜，并把整个电脑室重新分为交流区、创作区、展示区、分享区。

　　（二） 硬件配置

　　由于我们主要以VEX 机器人作为创客教育的载体，以及受到场地大小、经费等因素影响，我们的创客工作室并没有像其他知名创客工作室那样配备得很齐全，只配备了8 套VEX 机器人套装，每个套装主要含1 个控制器、6 只电机、4 只光电传感器、4 只触碰传感器、一批组装配件，学生编程可以直接使用电脑室原有的电脑。根据VEX 机器人的特点———学生在创作过程中都是通过拼装就能完成，很少用到其他工具，因此只配备8 套简单的工具箱，这样大大节约了创客空间的建设成本。

　　（三） 教材编写

　　以VEX 机器人为载体开展创客教育，没有现成的相关配套教材，于是笔者自行编写了相关教材，包括软件知识、硬件知识、创作实例等。软件教材涉及程序的编写、调用、下载、调试等；硬件教材有VEX 机器人的各种组件的认识、组装技巧、机械原理、调用方法等。这些教材为后期更好的创作打下了坚实的基础。

　　二、基础培训

　　学生要想利用VEX 机器人来实现自己的创意，就必须学习VEX 机器人的软件、硬件知识。

　　（一） 硬件培训

　　VEX 机器人是由各种独立的模块组成的，主要包括：光电传感器、声音传感器、触碰传感器，电机、车轮、控制器、遥控器等及由各种各样的拼装组件。有了这些组件，学生就可以充分发挥自己的想象，用自己的双手巧妙拼装与连接来实现自己的创意。根据小学生爱玩的年龄特征，在培训过程中笔者尽量做到让学生在玩中学，学中玩。从一些简单的任务入手，通过小组合作搭建小车、货车、升降机、传送带、机械手等，学生很快熟练地掌握了各种机械原理及组件的连接方法与技巧，进而做到熟能生巧。

　　（二） 软件培训

　　高年级的学生学过LOGO 语言及编程猫，对编程有一定的了解，因此学习VEX 可视化编程软件并没有太大的困难。小学低年级的学生开始学的时候虽然有些吃力，但他们有爱钻研的精神，这正是创客精神所需要的。在高年级学生的带领下，低年级学生也很快掌握了程序编写的方法与技巧。通过培训，学生对各种传感器、电机的调用方法有了全面的了解，学会了各种端口连接、模块调用、程序上传与调试等。

　　三、创意制作

　　创意制作是利用VEX 机器人开展创客教育的核心。在创意制作中，学生根据自己的创意进行设计与制作，在制作过程中不断探索并完善方案，最终实现自己的创意，并进行分享与评价。在开展创意制作过程中，笔者采取了以下模式：创意—设计—论证—创作—分享—评价。整个过程以学生自主探索为主，培养学生的动手能力与创作能力，让学生在创作过程中有切身感受，真实体会通过自己的努力把创意变成现实的成就感。

　　（一） 创意

　　创意是作品的灵魂，没有好的创意，就很难制作出一个出色的作品。笔者要求每一位创客成员用一周的时间想出一个有创意的主题，并集中讨论。经过一周的思考，小创客们都有了自己的创意：如拾球机器人、智能路灯系统、立体车库系统、下沉隧道报警器、自动关窗器、智能扫地机等。每位成员在交流区交流自己的创意主题，其他成员则对同伴的创意发表意见。

　　（二） 方案

　　学生确定了自己的创意主题后，就要为自己的创意设计具体的方案，如功能、外形、机械结构、动力装置、控制系统等。如在设计智能路灯系统时，设计包含的硬件部分有控制器、小车、LED 路灯、太阳能电池板、红外传感器等；软件部分包括编写程序，以 3 盏路灯为一组，通过红外传感器检测每条灯柱相对应的马路上有无车辆通过，如果有，则打开该灯柱后的3 盏路灯，每盏灯亮30 秒后自动熄灭，从而达到节能的效果。一个好的设计方案能让学生在制作过程中条理清晰、事半功倍。

　　（三） 论证

　　设计方案完成后，方案到底可不可行、完不完善，需要进行论证。教师引发小创客们互相讨论，并逐一分析每个成员的设计方案，包括设计所需的组件，如马达、传感器电池等我们的配件库里有没有？设计合不合理，完不完善？编写的程序能不能实现这个功能？通过对各个设计方案的大讨论，笔者发现很多学生的设计有问题，如有位学生设计自动关窗器，他一开始只考虑下雨的时候利用湿度传感器来触动马达从而控制窗的开关，但没有考虑到如果我们的配件库里没有这个传感器，该怎么办？当小组的其他成员提出这个问题后，他又马上展开思考，修改方案。通过制作一个雨水收集器装置，利用雨水的重力来触动电机从而控制关窗。当雨过天晴，雨水收集装置的水分就会慢慢蒸发，重力减小触动电机开窗。

　　（四） 创作

　　在创作过程中，学生在组件的拼接、程序的编写等方面又遇到了不少问题，但通过自主探索、同伴帮助及教师的指导，这些问题都能很好地得到解决。如一位学生在制作立体车库系统时，在组装车库升降装置过程中，组件的拼接难度非常大；编程控制电机使每个车位精确地对应相应的位置也具有很大的挑战。但小创客不气馁，努力探索，不断尝试不同的拼接方法，反复调试程序，终于制作出了一个完美的立体车库系统，他的脸上也露出了喜悦之色。

　　（五） 分享

　　通过不断的努力，小创客们各自制作的作品也问世了，如拾球机器人、立体车库系统、下沉隧道报警器、自动关窗器等，这些作品在参加区、市的创意设计比赛中获得了大奖。在分享过程中，其他班级的学生也被吸引到创客空间来观赏作品，小创客们也很乐意为同学们分享自己的作品及在制作过程遇到的困难、如何解决困难等创作体会，让他们也感受一番作为一名小创客的魅力。

　　（六） 评价

　　评价是开展创客教育的重要环节。评价包括自我评价、同学评价、教师评价。对每个作品的创意、实用性、创新性、科学性等方面作出量性评价，有利于让小创客们对自己的作品有更充分的认识。在互评过程中，教师要引导学生对作品进行中肯的评价，在教师评价过程中要对学生的合作精神、钻研精神与创新精神等给予充分的肯定。并设置了最具创意奖、最佳设计奖、最具推广奖、创新奖等奖项。教师、同伴的评价和激励不仅使小创客们在学习的整个过程中始终感受着动手创作的快乐，而且将成为小创客们日后学习源源不断的动力，创造出更多无限的可能。

　　四、交流学习

　　开展创客教育，是为了拓展学生的思维，加强学生的在线学习、实地参观和经验交流也是一个拓展思维的重要的过程。因此，在平时的教学中，除了要求学生加强交流学习外，还要求学生经常到一些比较有名的创客空间，如众创空间、柴火创客空间等网站学习。并组织学生到一些兄弟学校的创客空间实地参观学习，让学生开阔眼界，为个人的创意插上想象的翅膀，让学生的创客之路走得更高、更远。

　　以VEX 机器人开展小学创客教育，能使小创客们充分挖掘自己的创意，在设计、论证、创作、交流与分享过程中不断学习、成长。学生的动手能力、分析问题能力、解决问题能力及创新思维能力得到了全面培养，学生爱科学、学科学、用科学的热情也得到了激发。相信不久的将来，创客教育将全面走进小学课堂，我校的创客教育也将会更上一层楼，为创客教育铺设创新之路。

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