普通高中開設(shè)機(jī)器人課程思考

摘 要：通過對當(dāng)前普通高中機(jī)器人教育的現(xiàn)狀分析，以及在中學(xué)進(jìn)行實體機(jī)器人教學(xué)的瓶頸問題的研究。針對當(dāng)前比較流行的虛擬機(jī)器人軟件蘿卜圈3D虛擬機(jī)器人教學(xué)平臺的教學(xué)實踐進(jìn)行了闡述。并結(jié)合學(xué)校的一些做法探討了在普通高中機(jī)器人教育應(yīng)該如何開展。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；虛擬機(jī)器人；蘿卜圈3D

一、普通高中機(jī)器人教育現(xiàn)狀

教育部從2003年就開始把中小學(xué)機(jī)器人比賽納入到全國中小學(xué)電腦制作活動中。在信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中又將人工智能和簡易機(jī)器人制作列入了選修課程。就目前普通高中開展機(jī)器人教育主要有這樣幾類：

1.機(jī)器人興趣小組。

2.把機(jī)器人技術(shù)學(xué)習(xí)放入綜合實踐活動課中。

3.把機(jī)器人課程作為信息技術(shù)課的內(nèi)容之一進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程。

4.作為研究性課程的方式進(jìn)入普通高中的學(xué)生當(dāng)中。

就當(dāng)前情況來看以第一種情況進(jìn)入校園的方式居多。我校從2005年開始一直堅持將參加機(jī)器人競賽和教學(xué)活動作為學(xué)校的一項特色教育來抓，學(xué)校一直致力于把機(jī)器人特色做深、做精。多年來，我們學(xué)校信息技術(shù)教研組一直堅持組織學(xué)生參加各類機(jī)器人賽事并獲多項獎勵。在2012年我校成功地申請了江蘇省機(jī)器人創(chuàng)新教育課程基地，這也將是我校將機(jī)器人教育推向更高的平臺的一個契機(jī)。

二、開展實體機(jī)器人教學(xué)存在的困難

實體機(jī)器人的價格比較昂貴，動輒數(shù)萬元，每年還要增加新的配件來滿足教學(xué)需求，興趣小組參加比賽資金壓力都很大，更不要說在課堂普及了。另外，實體機(jī)器人的教學(xué)對場地還有特殊的要求。在目前高考制度下，尤其對普通高中來說，要想在本來就不寬松的教學(xué)時間內(nèi)增加機(jī)器人教學(xué)實踐是不可能的。所以機(jī)器人作為課程內(nèi)容進(jìn)入中小學(xué)，無論國內(nèi)還是國外，目前都沒做到普及。

三、如何在普通高中開展機(jī)器人教學(xué)

當(dāng)前只有極少數(shù)學(xué)校將機(jī)器人作為一門課程面向全體學(xué)生開設(shè)。在高中開設(shè)的更是鳳毛麟角。其中主要因素是經(jīng)費、課程時間安排等問題。從機(jī)器人硬件設(shè)備的購買、部件的配置及維護(hù)管理等都需要龐大的開銷。而虛擬機(jī)器人作為一種純軟件環(huán)境，具有不受實體機(jī)器人的硬件、場地限制等一系列優(yōu)勢，便于大范圍教學(xué)的開展和管理。學(xué)校可以通過虛擬機(jī)器人開展機(jī)器人教育，等到時機(jī)成熟再由虛擬機(jī)器人轉(zhuǎn)向?qū)嶓w機(jī)器人的教學(xué)。這種方式既可以推動機(jī)器人教育的普及，同時也可以為實體機(jī)器人教學(xué)打下基礎(chǔ)。因此，虛擬機(jī)器人教學(xué)可以說是對當(dāng)前普及機(jī)器人教育的首選。

1.蘿卜圈3D虛擬機(jī)器人成功應(yīng)用于教育

目前針對學(xué)校教學(xué)的虛擬機(jī)器人軟件還非常少，其中蘿卜圈3D虛擬機(jī)器人是其中的佼佼者，也非常適合高中學(xué)生學(xué)習(xí)。它具有很多的特點：

（1）全3D場景。用戶可自由控制視角的位置和角度進(jìn)行場景漫游。

（2）逼真的仿真效果。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，高度接近實際環(huán)境下的機(jī)器人運動狀態(tài)，大大簡化了實際機(jī)器人調(diào)試過程。

（3）實時運行調(diào)試。運行時，依據(jù)實際運行情況，調(diào)整機(jī)器人參數(shù)，幫助用戶快速實現(xiàn)理想中的效果。

（4）自由靈活的機(jī)器人搭建與場地搭建。用戶可自由選擇機(jī)器人及其配件，進(jìn)行機(jī)器人搭建，可自行編輯3D訓(xùn)練比賽場地任務(wù)等。

2.結(jié)合我校實際情況，開展適合學(xué)情的教學(xué)方法

（1）采用任務(wù)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)習(xí)虛擬機(jī)器人因為面對的是計算機(jī)，學(xué)生的興趣肯定不如面對看得見、摸得著的實體機(jī)器人，那么在教學(xué)中可以通過設(shè)置一系列由易至難的任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在完成任務(wù)中體會成功，任務(wù)難度的提高還能激發(fā)學(xué)生的挑戰(zhàn)欲望。同時可以開展對抗賽，如跑道競速、漫游金字塔等都非常適合開展比賽，讓學(xué)生在競技中體會快樂，激發(fā)興趣。

（2）輔以實物機(jī)器人教學(xué)，全面提高學(xué)生能力。學(xué)生通過虛擬機(jī)器人軟件掌握到一定基礎(chǔ)知識和技能后，將一些興趣濃，動手能力強(qiáng)的學(xué)生選拔進(jìn)學(xué)校的興趣小組參加各類比賽。讓他們的想法和創(chuàng)意在實體機(jī)器人身上得到體現(xiàn)。

教育是各種文化的融合，機(jī)器人教育的意義和價值是通過具體的智能機(jī)器人課程教學(xué)來實現(xiàn)的，也就是通過課程的開發(fā)和教師的教學(xué)實踐來實現(xiàn)的。機(jī)器人課程與傳統(tǒng)的以知識傳授和技能培養(yǎng)為目標(biāo)的課程不同，機(jī)器人任務(wù)的設(shè)計、制作、調(diào)試具有實踐性強(qiáng)、探索性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)的特點，在校本課程、信息科技、勞技、科技活動的創(chuàng)新板塊中，在信息技術(shù)與課程的整合中，在各類課程的研究性學(xué)習(xí)活動中，機(jī)器人主題都能找到創(chuàng)造和發(fā)展的空間。

在普通高中開展機(jī)器人教育可以說才剛剛起步，無論何種形式的機(jī)器人課程，都必須通過教師創(chuàng)造性的勞動來開發(fā)。在機(jī)器人教育進(jìn)入中小學(xué)課程教學(xué)模式的探索中，仍然需要一線教師不斷的努力和教育主管部門的大力支持。教師主體意識、責(zé)任感，主體能動力量和創(chuàng)造精神的提升使教師的課程開發(fā)能力、教學(xué)實踐能力、創(chuàng)新能力得到跨越式的發(fā)展。教師的發(fā)展帶來的是課程的發(fā)展、學(xué)校的發(fā)展，最終是學(xué)生的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]舒慧東.我國中小學(xué)機(jī)器人教育研究評述.中國教育信息化：基礎(chǔ)教育，2007.

[2]張國民.虛擬機(jī)器人在中學(xué)教育中的應(yīng)用研究.浙江師范大學(xué)，2009.

（作者單位 江蘇省句容市高級中學(xué)）

編輯 謝尾合