让机器人走入“寻常百姓家”——谈普通高中机器人教学

文湖南省岳阳县第一中学陈宽平

让机器人走入“寻常百姓家”
——谈普通高中机器人教学

文湖南省岳阳县第一中学陈宽平

机器人教学是以创新教育理论为指导，以培养学生的创新思维、科学品质、探索精神、实践能力为目标的学科，对提高学生的探索、协作和创新能力具有极大的促进作用。然而在大多数人眼中，机器人距离日常生活非常遥远，被冠以“高大上”的名号，因此在学校开展机器人教学非常困难。

其实机器人并不神秘，市面上机器人的种类非常多，形状、价格、软件、用途各不相同。教师只要找准定位，在中学生中开展、普及机器人教学并非难事。下面结合我在高中几年从事机器人教学的经历，谈谈如何在中学阶段进行机器人教学定位。

培养目标

首先，教师要明白进行机器人教学的目的何在。是培养机器人参赛选手，还是在学校进行机器人普及教学？

毋庸置疑，机器人教学的主要任务应是后者，即从最简单的原理入手到掌握编写程序，从了解机器人各处模块的作用到组装完整的应用型机器人成品，让所有学生都能感受到机器人的魅力，提高创新思维能力，这才是中学阶段进行机器人教学的根本目的。

教学器材

目前，机器人教学器材可分为两类:一种是有基本形状的机器人，这类机器人的结构主要包括主板、各种传感器、运动装置以及发声器等功能模块。这些模块由厂家组装成一个整体，不能改装，只能通过编写程序实现固定的功能，学生很难加入自己的创意，不宜作为教学使用。

另一类是没有固定形状、只有一堆零部件的积木式机器人，包括控制器、传感器、伺服机等各种元件，采用模块化结构，可进行编程，能根据需要组合成不同种类的机器人。这种机器人特别适合教学，教师既可以选择单一部件就其功能进行教学（如讲传感器时，可把各种传感器列出，展示其功能），也可以组装各种形状的综合机器人。

积木式机器人便于学生掌握机器人的结构、计算机编程、传感器等知识，学生根据自己的想象自主搭建各种形状的机器人，更利于发挥创新能力。这类机器人市场上有很多，我校就使用智慧天下等套装机器人。

教学软件

机器人是一种可编程、多功能操作机，也是为了执行不同任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。所以编写机器人程序是机器人教学必不可少的一个环节，也是机器人教学的最高层次。

机器人编程平台很多，在教学中多采用QBASIC语言、汇编语言、C语言、LOGO语言等，可满足小学、中学、中等职业教育、大学等不同阶段学生学习编程的需要。

在中学阶段，特别是刚开始接触机器人的农村中学，推荐使用LOGO语言。一般机器人厂家都有自己的LOGO语言和仿真系统，可在计算机屏幕上创建虚拟机器人及场地环境，编写、调试程序并控制机器。当学生设计能力达到一定水平后，可以学习更高一级的编程语言，以实现更强大的功能。

教学内容

机器人教学的内容非常丰富，建议从两条主线进行。一条线是机器人结构教学：从传动装置、传感器、控制器各部件逐渐到组装成各种外形的机器人。另一条线是运用软件编写程序，实现各种功能。

比如先实现按黑色轨道寻迹、避障、避悬崖等功能，慢慢向走S或8字形、机器入库等中等难度的功能，接下来进行机器人筛选、灭火等功能，最后实现走迷宫、足球比赛等高难度功能，从易到难，从简单到复杂。

课程开设

将机器人教学归类到通用技术课程中有两个好处：一是通用技术在新课标大纲要求中有名分，开设课时可计入学生学分；二是可借助通用技术实验室进行实验。凭借这两点，机器人教学即可顺利进入课堂。

由于机器人是一门创新性很强的课程，如果仅限于课堂，很难达到教学的真正目的。可在课堂之外开辟第二课堂——成立机器人兴趣小组，组织学生积极开展小组活动，定期举办比赛。

机器人教学并不神秘，也不需要花很多钱，只要教师做好规划，合理配置，“高大上”的机器人一定可以走入“寻常百姓家”。