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郑剑春:机器人教学中课程的目的性与工具特点

2018-6-29 14:42| 发布者: admin| 查看: 2| 评论: 0

摘要:   机器人活动已经在我国得到很好的普及,有些条件较好的学校已经将这一内容作为选修或必修课程开展起来,更多的学校作为兴趣小组,也在积极地推动这一活动的开展,但是这一课程仍然存在很多问题需要进行讨论。   ...
  机器人活动已经在我国得到很好的普及,有些条件较好的学校已经将这一内容作为选修或必修课程开展起来,更多的学校作为兴趣小组,也在积极地推动这一活动的开展,但是这一课程仍然存在很多问题需要进行讨论。

  首先是这一课程的目的性是什么,根据目前的情况来看不外有这样几种情况:

  1、认为机器人课程中机器人就是目的,希望通过这一课程了解机器人的结构,设计知识,动手建造一个属于自己的机器人。

  2、比赛为目的,通过搭建机器人了解机器人设计过程中的有关机械知识,为完成比赛任务进行的训练。

  3、机器人活动为目的,目前国际上机器人比赛得到广泛地重视,通过机器人比赛可以得到交流、合作、分享、启发创新的效果。

  4、机器人作为工具应用于其它知识的学习。

  5、以机器人作为一个创新的平台,启发学生以研究性学习与科技创新为目的。

  通常而言,这几个方面也不是孤立的,而只是在教学过程中由于教师的认识差别,教学需求不同,因而在表现的侧重上有所不同。在不同教材的选取上,因为不同的作者的喜好,对不同的内容亦有所选择。所以我们教机器人这一课程首先应对这些问题有所了解。

  苏教版教材《简易机器人的制作》作为高中通用技术课程的选修内容,它是基于计算机技术的学习平台、将机械传动与单片机的应用有机组合的选修模块。通观全书,以介绍机器人的制作为主线,通过全书的学习,学生可以了解有单片机及其控制程序、单片机与控制电路、单片机与传动机械的相关知识。教材学生提供了运用当代先进技术和先进思想方法进行设计、制作,以解决实际问题的机会。

  作为一个技术课程,这一教材是成功的,但是正如我们上述讨论,机器人教学是否只有这样一种方式呢,显然不是的。我们说机器人教学有两个主要的发展方向,一个以机器人技术为发展方向,通过对机器人技术的开发,结合机械技术、电子技术,通讯技术等等。以提高机器人性能为目的,开展的机器人创新研究。目前的各种比赛,实际上是可以归纳在这一类型之中。而另一发展则是以机器人作为一个学习与创新的工具,重视其工具性的特点,并在这一基础上开发有关软硬件从而实现教学的过程。

  我们可以将机器人与计算机进行一个对比,当计算机刚刚进入课堂的时候,这一课程更多是对计算机进行介绍,如“计算机的组成”“计算机的编码”“计算机的协议”等等,而现在的教学就不再对这些内容感兴趣,而更多的探讨作为工具的计算机能作些什么,通信、上网、绘图、动画、办公文件的保存。这些内容的学习占有了重要的地位,而计算机如何工作就显得并不重要了。而同样作为工具平台的机器人也正而临同样的选择,机器人如何进行工作,如果我们不是研究这一专业的大专学生,我们很难将它讲明白,很多情况下,只能是似是而非。正如以前对学生讲计算机一样。因此与其将精力放到一些讲得不明白的内容上,到不如舍难而求易,真正作些有所收获的事情。正如同计算机能够普及得益于大量应用软件的出现,正是这些应用软件、办公软件的出现才让计算机的应用超出了计算机的专业人群,为社会所广泛接受,机器人也将面临同样发展的机遇,以前虽有一些将机器人在各专业实验中应用的探索,但却没能形成为大众所接受的教学模式,这有多方面的原因,其一应为技术发展远没能达到普及的程序,同时在教学上也缺乏应有的探讨。

  我曾经在通过机器人学习程序设计这一问题上进行过试验,先后开设了《Labview与机器人科技创新活动》《ROBOTC与机器人程序设计》《JAVA与手机软件在机器人中的运用》,出版了相关的教材。通过机器人活动,学习在近似游戏的环境中学习Labview、ROBOTC、与JAVA,这一方式让更多同学有接受相关程序语言的机会,并有所收获,由于我们是采用选修课的形式开设这一课程,因此对全体同学以机器人为载体学习程序设计的效果如何,还有待进一步的研究。

  目前已经有一些学校开展了以机器人为平台进行学科实验的研究,如物理实验中速度、加速度测量以及物理定律的验证,但这些实验往往要求学生对机器人设计、程序编写有较强的能力,因此在学科的学习时这些实验也颇有牵强之感。这些正是需要学科教师进行开发的领域。

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