实外西区百人计划班学科融通课程||乐高扫地机器人的设计与实现

新时代的教育背景下，学科融通正在成为科学研究的重要时代特征，也正成为科技创新的重要来源。不同学科之间的融通往往能孕育出新的学科生长点。6月26至28日，百人计划班实施《乐高扫地机器人设计与实现》课程。

一、了解科技前沿 开拓学术视野

6月27日，由电子科技大学航空航天学院实验中心主任、特聘高级实验师任玉琢老师带领的团队来到天府实外高级中学3-5-9教室，为同学们带来了精彩的融通课程。任老师围绕“提出需求与解决问题”为核心，带着同学们从点到面全面了解了为什么会产生机器人学科、机器人的概念是什么、机器人的发展进程等学科问题。

/问题清单/

1、你对清洁机器人有什么了解？

2、清洁机器人可以用在什么场景？发挥什么样的作用？

3、你为什么要参加这个项目？

4、机器人现阶段的功能与技术有哪些？今年代表性技术成果有哪些？

5、我国的机器人技术存在哪些优势与不足？

6、你对扫器人学科的发展有哪些看法与预测？

7、关于机器人，你还想提出哪些问题与思考？

融通课程团队中的刘老师为大家介绍了机器人学科中的一些关键技术，例如移动机器人的控制结构、机器人建图与定位、路径规划等板块，并展示近年来机器人学科的最新成果。伴随各类机器人的视频展示，同学们发出一阵阵惊呼声，不禁为我国的科技发展发出由衷的掌声。

 

二、创新思维方法 丰富知识体系

“如果你要开一家餐厅，你觉得哪十个要素是最重要的？”6月28日上午的课程中，融通课程团队中的徐老师以这样一个有趣的问题为开端，极大地激起了同学们的学习兴趣，开启了design thinking解决问题方法论的学习之旅。

/问题清单/

1、什么是Design Thinking？

2、Design Thinking的基本步骤有哪些？

3、结合生活中的实例，谈谈你对Design Thinking的理解？

4、设计思维的应用——如何解决扫地机器人的核心问题？

徐老师讲授道，通常情况下，我们看到问题，会直接思考解决办法。例如，如果早上迟到，同学会马上买一个闹钟，设置好的闹钟逼迫自己起床，似乎将问题得以解决。但“起不来”也许并不是迟到的核心问题，真正的核心问题是什么？design thinking设计思维则强调，要对这个问题有更深入的理解，再着手解决问题。以迟到问题为例，可进行追问：为什么会迟到？直接原因是起不来吗？那么为什么会起不来？是否有其他影响个人时间安排的因素？闹钟是否是解决问题的唯一办法或最优办法？等等更多更深刻的问题。这套方法可以帮助我们不断挖掘问题的本质，开拓解决问题的可能性。当我们最终确定了问题，开始寻找解决办法时，也不会很快就锁定一个解决办法，而是去探索各种可能的答案，最后再确定一个最优的方案，然后再不断的测试、验证、改进。

徐老师以十分通俗幽默的语言传授了同学们一套思考体系，而同学们也“现学现卖”，变身为“老板”来采访“客户”，寻找扫地机器人急需解决的核心问题。小“老板”们通过电话采访、面对面采访等形式调查各类“客户”，得出不同场景、不同对象所需要的扫地机器人功能，再返回教室通过Design Thinking的进一步构建，最终理清楚了产品的核心问题。同学们在热烈的讨论之外，更深刻的理解了利用Design Thinking解决问题的思路方法，同时尝试将该思路迁移至解决学习生活方方面面的问题中。同学们的沟通能力、学习能力、总结能力得到了老师们的一致好评。

  

三、发掘实践潜能 体验工匠乐趣

在《乐高扫地机器人设计与实现》融通课程中，同学们不仅看到了前沿成果，学习了新的方法，还进行了实践操作，制作出具有不同功能的小车。27日下午和28日下午的课程，老师们给予了孩子们充分的动手时间。27日下午，同学们主要完成巡线小车的制作，28日下午，则要基于小车进行初步的功能扩充与升级，让小机器人不断向着自己的目标完善。

/问题清单/

1、乐高软硬件的组成的怎样的？

2、如何使用乐高软硬件？

3、如何制作巡线小车？

4、在整个过程中你有哪些收获？

动手实践课由授课团队中的蓝老师负责。蓝老师编程功底深厚，一步一步为同学们深入浅出地乐高软硬件的使用方法。蓝老师教学过程中，始终保持授之以渔，向同学展示原理与方法，但并不会直接告诉同学们具体操作方法，让同学们通过自己的努力思考，不断想出新的解决方法。同学们面对困难却乐在其中，享受着学习新知识的过程。

同学们通过基础学习、程序编写、实际调试等环节，最终全部完成了巡线小车的制作。在老师给出的测试线中，四组的小车均能良好完成寻迹，全部达到学习预期。

在动手实践课中，同学们进一步理解了传统物理课堂中的所学知识，切身体会到了学以致用。同时，想象力得到发展，实践技能水平得到提升，锻炼了学生心理调适、团队协作和沟通能力，培养了同学们的探索精神。

28日下午的课程中，同学们对自己小组的扫地机器人概念进行了设计，并初步进行了硬件模块的筛选。然后，同学们进行了小组分工与任务进度规划，完成了项目计划书，对自己组别的的研究目标、研究内容、研究方法、步骤及成果形式都进行了详尽的梳理。在暑假期间，他们将在老师的指导下，继续深入完成各自的研究课题。

学生感悟

这次的学科融通课程让我感触颇深。

首先我很幸运的选了自己喜欢的课程：乐高与扫地机器人。相较于上次的研学，我能明显的感受到这次我在整个课程中更积极也更有主见了。我觉得这得益于学校课程开设时周全的考虑，考虑到了很多同学们的兴趣爱好。当然这也离不开短短几日就让我们受益匪浅的几位来自电子科大的教授。他们讲的知识浅显易懂，清晰明了而且教会了我们思考问题的方式，介绍了机器人的历史，丰富了我们的技能，锻炼了我们在研究上的专业性和创造性。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。我们会怀揣着知识与梦想，通过实践与创新，以及对未来人类文明的展望，拓宽自己生命的厚度，拨亮自己生命的亮度，一步步，一天天，走向一个灿烂的未来。

——聂新益

 

在本次以乐高扫地机器人为主题的研学活动中，我印象最深刻的是design thinking即思考部分。从中，我收获了思考问题的方法。在解决问题的过程中，我们先将问题细化，抓住主要解决的部分，再针对其部分提出解决方案，并进行优化，实践我们的探究成果。同时呢，组装乐高以及编辑程序的过程也非常有趣，这不仅让我们个人专注于课堂本身，还丰富了我们的动手能力，增长了见识。综上，我认为乐高扫地机器人课外活动是十分有意义的，同时非常感谢任教授与其他老师的指导。

——李佳蔓

一次次持之以恒的尝试，一声声激动人心的喝彩，一场场天马行空的头脑风暴......在参与有关乐高扫地机器人的融通课程中，创新与实践成为本次活动的中心。从第一天起，了解家用清洁机器人，便打开了探索机器人奥秘的大门。小组合作尝试巡线小车的制作，哪怕数据屡次不尽人意，最终经过无数次试验与改进而收获成功，颇有一种“柳暗花明又一村”之感。不论是亲自组装乐高模型，还是Design Thinking动手动脑，不仅从访谈中培养了沟通交流能力，还大大拓展了逻辑的广度，挖掘了思维的深度，丰富了想象的维度，找回了童年的乐趣。

——赖韵涵

供稿：曹航

版式：孙晶

编辑：罗铖

审稿：王建强