讓機器人走入“尋常百姓家”

陳寬平

機器人教學是以創新教育理論為指導，以培養學生的創新思維、科學品質、探索精神、實踐能力為目標的學科，對提高學生的探索、協作和創新能力具有極大的促進作用。然而在大多數人眼中，機器人距離日常生活非常遙遠，被冠以“高大上”的名號，因此在學校開展機器人教學非常困難。

其實機器人并不神秘，市面上機器人的種類非常多，形狀、價格、軟件、用途各不相同。 教師只要找準定位，在中學生中開展、普及機器人教學并非難事。下面結合我在高中幾年從事機器人教學的經歷，談談如何在中學階段進行機器人教學定位。

培養目標

首先，教師要明白進行機器人教學的目的何在。是培養機器人參賽選手，還是在學校進行機器人普及教學？

毋庸置疑，機器人教學的主要任務應是后者，即從最簡單的原理入手到掌握編寫程序，從了解機器人各處模塊的作用到組裝完整的應用型機器人成品，讓所有學生都能感受到機器人的魅力，提高創新思維能力，這才是中學階段進行機器人教學的根本目的。

教學器材

目前，機器人教學器材可分為兩類：一種是有基本形狀的機器人，這類機器人的結構主要包括主板、各種傳感器、運動裝置以及發聲器等功能模塊。這些模塊由廠家組裝成一個整體，不能改裝，只能通過編寫程序實現固定的功能，學生很難加入自己的創意，不宜作為教學使用。

另一類是沒有固定形狀、只有一堆零部件的積木式機器人，包括控制器、傳感器、伺服機等各種元件，采用模塊化結構，可進行編程，能根據需要組合成不同種類的機器人。這種機器人特別適合教學，教師既可以選擇單一部件就其功能進行教學（如講傳感器時，可把各種傳感器列出，展示其功能），也可以組裝各種形狀的綜合機器人。

積木式機器人便于學生掌握機器人的結構、計算機編程、傳感器等知識，學生根據自己的想象自主搭建各種形狀的機器人，更利于發揮創新能力。這類機器人市場上有很多，我校就使用智慧天下等套裝機器人。

教學軟件

機器人是一種可編程、多功能操作機，也是為了執行不同任務而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統。所以編寫機器人程序是機器人教學必不可少的一個環節，也是機器人教學的最高層次。

機器人編程平臺很多，在教學中多采用QBASIC語言、匯編語言、C語言、LOGO語言等，可滿足小學、中學、中等職業教育、大學等不同階段學生學習編程的需要。

在中學階段，特別是剛開始接觸機器人的農村中學，推薦使用LOGO語言。一般機器人廠家都有自己的LOGO語言和仿真系統，可在計算機屏幕上創建虛擬機器人及場地環境，編寫、調試程序并控制機器。當學生設計能力達到一定水平后，可以學習更高一級的編程語言，以實現更強大的功能。

教學內容

機器人教學的內容非常豐富，建議從兩條主線進行。一條線是機器人結構教學：從傳動裝置、傳感器、控制器各部件逐漸到組裝成各種外形的機器人。另一條線是運用軟件編寫程序，實現各種功能。

比如先實現按黑色軌道尋跡、避障、避懸崖等功能，慢慢向走S或8字形、機器入庫等中等難度的功能，接下來進行機器人篩選、滅火等功能，最后實現走迷宮、足球比賽等高難度功能，從易到難，從簡單到復雜。

課程開設

將機器人教學歸類到通用技術課程中有兩個好處：一是通用技術在新課標大綱要求中有名分，開設課時可計入學生學分;二是可借助通用技術實驗室進行實驗。憑借這兩點，機器人教學即可順利進入課堂。

由于機器人是一門創新性很強的課程，如果僅限于課堂，很難達到教學的真正目的。可在課堂之外開辟第二課堂——成立機器人興趣小組，組織學生積極開展小組活動，定期舉辦比賽。

機器人教學并不神秘，也不需要花很多錢，只要教師做好規劃，合理配置，“高大上”的機器人一定可以走入“尋常百姓家”。