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2022朝阳区最美科技工作者丨张朋:在机器人教育道路上砥砺前行

来源:北京科技报    发布日期:2022-11-15 15:22:16   阅读量:0

在科技教育的道路上,张朋始终坚持开拓创新、砥砺前行,为培养更多科技后备人才不断贡献自己的力量……

撰文/记者   李慧 编辑/贾朔荣

设计、组装、编程、运行……机器人涉及信息技术的多个领域。在科技教育发展如火如荼的当下,机器人教育作为一种新兴的教育体系应运而生,越来越受到家长和学生的认可。

得益于北京市第八十中学校领导和朝阳区教委、区科协对科技教育的重视,北京市第八十中学科技主管张朋充分利用校内外资源,推动学校科技教育的普及和发展,在短短十年内,取得了令人瞩目的成就。尤其在机器人教育方面,他曾多次带领学生参加VEX机器人世界锦标赛,其中七次获得金奖,更是在2017—2019年连续三年获得金奖和专项奖,创造了八十中在此项赛事中的最好成绩。

▲张朋(摄影/北京科技报 张星海)

虽然在机器人教育方面结出了累累硕果,但在张朋看来,自己只是在坚持做好热爱的“分内之事”。

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多学科的综合教育平台

谈及机器人课堂的种种细节时,张朋瞬间打开了话匣子。“机器人教育对于促进中小学素质教育发展、培养中小学生的信息素养和技术素养、提高他们的创新能力和实践能力具有重要意义。”

在张朋看来,不同于教师灌输、学生被动接受的传统教育模式,机器人课堂以学生为中心,充分发挥学生的主动性,让他们自己摸索结构、设计编程、装配调试、解决问题,老师则扮演辅助角色。此外,机器人课堂涉及多领域的知识运用,既能培养学生的动手能力、提升综合素质,也能激发起他们永不放弃的精神。

“课程中运用最多的是物理和数学知识,比如力学中的杠杆、齿轮传动等理论;搭建过程中又会用到很多劳动技术,包括电子工具等;还涉及生活场景的应用,比如制作升降机器人,可能会用到机场运送行李的升降架结构,又或者停车场抬车杆上平行四边形的抬升结构;搭建完一个简单的成品机器人后,还要驱动机器人完成任务,就用到了编程等计算机信息技术知识;此外,还涉及视觉传感器、距离传感器等传感器的应用……机器人课堂完全就是一个多学科的综合教育平台。”张朋介绍道。

除了课堂教育,机器人竞赛也是机器人教育中一个重要的环节。而竞赛不仅对学生要求高,对于教师的要求也很高。

机器人竞赛是一项非常考验团队协作的比赛,组建一支竞赛队伍,就如组建一支足球队,每个人都有明确的分工,需要前期通过长时间的了解和观察,找准每个人的定位。

“正如有的学生擅长机器人搭建、有的擅长程序编写、有的适合去场上操控机器人;有的能够在几百种零件中迅速找到目标零件,非常适合参与后勤工作;还有的学生英语好,沟通能力强,在参加国际比赛的时候,负责跟外国队友交流比赛战术……一个萝卜一个坑,老师和学生都需要经过长期的准备,才能完成好比赛。”张朋说道。

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国际舞台大放异彩

为了做好机器人教育,张朋积极参加区科协组织的相关培训,利用业余时间学习摸索,第一年带领学生参赛,便在朝阳区崭露头角,而后又在北京市、全国取得佳绩,可以说一年一个台阶,很快就站上了最高舞台。

▲张朋指导机器人社团活动(受访者本人提供)

但事实上,在机器人社团领域,张朋一开始也是个“门外汉”。进入北京市第八十中学后,他主要从事信息管理工作,在一次机缘巧合的情况下承接了学校刚成立的机器人社团,可以说从“零”开始接触这一新领域。

2010年,是张朋辅导学校机器人社团的第三年。这一年,八十中在VEX机器人项目保持优势的同时(已获得2010年美国世锦赛资格),也在FLL机器人项目上取得了重大突破——在北京选拔赛中获得一等奖,从而赢得了参加中国公开赛的资格。

如果想参加国际赛事,就必须在中国选拔赛中取得优异成绩。赛前,张朋带领学生不断改进机器人策略和比赛战术,这是个既需要耐心、细心,又耗时、耗力的过程。好在功夫不负有心人,团队最终成功拿到了代表中国参加世界锦标赛的“门票”。

“带队去美国参加VEX比赛的时候,正是国内FLL项目准备的最后阶段。我们需要同时参加两个国际机器人项目竞赛,时间上有一些冲突,当时的压力可想而知。”张朋回忆道。由于时差原因,他白天带领学生参赛,夜里回到酒店后,还得通过网络给予国内FLL项目的学生远程指导和帮助。

从美国到FLL赛事举办地中国台湾,他共经历了四十八小时的转机和飞行时间,“那两天我基本没吃上饭,时间对于我来说,完全是混乱状态。”张朋回忆道。到达台湾后,还没来得及倒时差,他就再次投入到新一轮比赛当中。三天时间,四轮场地测试赛、三轮场地竞赛、技术答辩、艺术表演……张朋带领的团队最终获得场地竞赛满分和团体比赛一等奖的好成绩!

“短短十天,参加两个国际竞赛,拿到两个国际金奖,当时是万万没想到的,这是学校整个科技教育团队与学生长期努力的成果!”张朋说道。

令他倍感欣慰的是,当时参加两个国际竞赛项目的11名同学,分别以优异成绩考入清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、中山大学、复旦大学、武汉大学等高校。张朋说:“学生收获的不仅仅是成绩,更是整个大赛经验的积累和能力的增长。”

▲北京八十中机器人社团包揽世界机器人大会锦标赛VEX VRC高中组冠亚军(受访者本人提供)

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为祖国培养科技后备人才

张朋一直坚持利用课余、周末和假期时间,辅导学生参加各种科技竞赛活动。在此过程中,最让他有成就感的就是学生的收获和成长。

“很多学生高考后对大学的专业选择感到迷茫,但经过统计,参加过机器人社团的学生,有百分之七十选择了数学、计算机科学、物理、机械工程等相关专业。机器人选修课、社团活动、竞赛逐步加深了他们对理工科的兴趣,让他们愿意以后从事这方面的研究和相关工作,这一点让我感到很欣慰。”张朋说。

截至2021年,张朋辅导学生在机器人竞赛、金鹏科技论坛、青少年创新大赛等科技竞赛中获国际金奖103人次、国家级229人次、市级335人次;他组建的机器人社团中的大部分学生,毕业后以保送生、自主招生等形式升入清华、北航、浙大、北理工、加州大学洛杉矶分校等国内外知名大学。

▲张朋带领学生参加“一带一路”青少年创客营与教师研讨活动(受访者本人提供)

通过科技教育,大批“有理想、负责任、会学习、善合作”的创新型人才走出八十中,而张朋也通过自己的努力,为我国加快实现高水平科技自立自强源源不断地培养着科技后备力量。

2011年9月,胡锦涛总书记考察北京市第八十中学,张朋受到了总书记的接见,并为总书记介绍学校科技教育的发展情况和学生的科技发明作品——仿生学机械手。之后,经过不断发展和研究,他在学校主导开设了机器人选修课、机器人活动课、机器人竞赛课三级育人课程。

除了科技教育,张朋还致力于通过科学普及激发青少年的科学热情和科技兴趣——他组织院士、专家进校园活动百余场,每年选拔三十名左右的学生参与中学生英才计划、北京青少年科技后备人才培养计划、北京青少年科技俱乐部活动,并到大学研究室、高等科研院所开展科学探究活动。

十余年来,张朋带领学生外出参加科技竞赛、科普活动、科学考察百余次,亲自组织承办和协助承办市区级科技活动三十余次……很难想象他在其中投入了多少精力与努力,但对于他而言,这些都是通往“热爱”的阶梯,更是为学生“科技筑梦”的桥梁。

在科技教育的道路上,张朋始终坚持开拓创新、砥砺前行,为培养更多科技后备人才不断贡献自己的力量……