教育教学论文 机器人课堂教学方法初探.docVIP

机器人课堂教学方法初探 成都市树德实验中学（东区） 邓科 电话摘要：在开展机器人教学中的一些方法与经验总结，分为四个方面，包括：一、通过搭建机器人熟悉机器人的功能、结构；二、机器人的简单程序编写，掌握程序设计基础知识；三、把课堂还给学生，让学生自主学习；四、分小组合作学习，组内互帮互助，组间相互竞争。希望通过机器人教学活动，能够成为提高学生对所学知识的整合能力和综合素质教育的助力点，让他们在面对21世纪的高新科技挑战时，能够变得从容、自信。 关键词：机器人教学； 搭建； 编程； 自主学习； 小组合作 在信息技术学科中，机器人是一门涉及多类知识的交叉应用学科，它集机械操作、电路设计、程序编制等多类知识为一体，是一个能够培养学生综合素质和综合解决问题能力的良好的教学工具。现在国内多个学校都已开始在信息技术课程中加入机器人的教学工作，把它作为一个一个非常重要的部分展开教学。但这门新兴课程一直缺乏与教学对象相适应的教材和教学方法，需要教师自己发挥主动性进行总结和编写。我校自2007年起开始进行在信息技术课程中引入机器人兴趣课堂，经过6年的探索和教学实践，我校的机器人教学事业已经从无到有逐步发展起来，而我也从教学实践积中累积了一些教学经验，下面进行一些总结和分享。 一、做好机器人的基础搭建，熟悉机器人功能、结构。 为了让学生能够尽快熟悉和了解机器人的结构和功能，机器人教学的第一课就是完成机器人硬件的搭建。我校使用的是昭阳轮式机器人，基本结构是三轮小车搭载各种模块。在初始学习阶段要求学生能够熟练地搭建两轮驱动的基础三轮小车机器人的搭建。 搭建时所需安装工具为螺丝刀、螺帽套、内六角等常见五金安装工具，连接件为螺丝、螺帽、铜柱等。在安装前先介绍安装工具如螺丝刀、螺套的使用方法，然后将零部件和安装工具成套发给学生，让学生自己动手合作按照教程进行搭建。在搭建过程中的常见问题有： 安装工具使用不熟练，搭建机器人所使用的连接件如螺丝拧得太松造成各部件连接不够紧密，导致经常出现螺帽滑落使部件脱落的现象，最常看到的是轮胎因螺丝没有拧紧而滑脱的现象。 不熟悉连接部件与主板之间所需连接线的类型和应连接端口，常常拿错连接线或连接错误端口，而且在拔插端口时常常错误地握住位于连接线接头处最脆弱的焊接头进行拔插，经常造成连接线接头脱落。 对机器人各部件的安装位置不熟悉，常常未将部件安装到位。 由于工具、零部件摆放无序，需要耗费大量时间寻找工具和零部件。 对机器人各部件搭建的步骤不清楚，常常出现错误的搭建顺序，需要重新拆装搭建。 以上都是机器人搭建安装过程中经常出现的各类问题，需要让学生总结经验、反复调试，从而改正错误，养成良好的零部件分类和正确使用工具、连接线的习惯，有时还要求学生能够自己动手焊接脱落的连接线接头，最终能够迅速熟练有序地完成机器人的搭建工作。机器人的搭建是机器人教学中的最基础部分，一般需要8-10学时的联系，学生就能熟练掌握搭建工具的使用方法以及基础轮式机器人的基本结构。搭建工作主要锻炼学生的动手能力并尽快熟悉机器人的各个部件。 完成机器人的简单程序编写，掌握程序设计基础知识。 机器人搭建工作完成之后就应该进入程序编写的教学，即机器人编程软件的使用。我校的机器人编程软件的界面分为两种，一种是积木式可视化图形编程界面，一种是纯编程语言界面。教学初期应该让学生学习使用可视化图标型编程界面进行编程。 为了激发学生的兴趣，编程的第一项内容是让学生学会让机器人直行。编程的步骤是选择开始图标、电动机图标、时间图标、停止图标和结束图标。这其实是编程语言中顺序结构的使用。在操作中学生需要对直行速度、行进时间等参数进行设置。接下来就要进行程序下载和运行机器人的工作。 在以上过程中，学生易出现的常见错误是： 对图标操作不熟悉，造成同个图标多次重复粘贴。 不熟悉时间单位使用的是毫秒（ms），造成机器人直行时间过短，如30ms。 对电动机图标的参数不熟悉，设置错电动机端口和转动方向，造成机器人运行时两轮原地转圈甚至倒退行驶。 因机器人与电脑间端口连接线连接不紧造成程序下载失败，需要重新连接。 因为搭建过程中2个电动机与主板的2个电动机接口连接顺序相反，导致在运行机器人时造成机器人运行正确程序时反向倒退。 以上编程错误是学生在编程过程中经常出现的，需要学生在编程和运行过程中反复观察、仔细调试，从而形成正确的编程方法和调试习惯，知道机器人的动力系统和程序运行方式，能够进行简单的程序编制。在接下来的教学中，同学们将在此基础上学习编制让机器人前进、后退、转弯的程序，接着学习为机器人添加LCD、灰度模块进行编程。学习经过5-8个学时的学习，学生就能熟练掌握使用灰度模块测试亮度并让机器人沿指定路线寻线行走的程序。通过机器人编程的学习能够充分锻炼学生的逻辑思维