基于案例的小學機器人教學策略

皮欣

摘 要：近年來，隨著科學技術的進步，智能機器人被應用在了小學課堂教學的過程當中。老師在課堂上通過提出問題、講述教學模式，來引導小學生進行問題思考，發揮學生的課堂自主性，讓學生參與到教學模式中去。同時，小學機器人教學在一定程度上激發了學生的學習熱情，通過機器人實驗操作，提高了動手能力和解決問題的能力。就小學機器人教學案例進行探討，闡述了以下教學安全中的教學策略，以供參考。

關鍵詞：基于案例；小學機器人；教學策略

一、小學機器人教學策略的實際案例

（一）《智能節能扶梯》的教學案例

在深圳市“機器人進課堂”觀摩研討會上有一堂公開課，講述了《智能節能扶梯》的教學案例，具體的教學思路如下：

1.學習背景

在各地鐵、商場，人們常常發現自動扶梯在沒人的時候也在運轉，這樣的做法會很費電。為此，設計一個節能扶梯至為關鍵，該扶梯在有人的時候就轉，沒人的時候就停。

2.具體的設計方案

①在入口處安裝一個人體紅外傳感器，一旦感應到有人，就運行30秒。在30秒之間，持續檢測是否有人跟上，若有人跟上，則跳出程序，重新開始，再運行30秒。缺點是未能考慮第二項，且人數較多時不實用，若兩人并排進樓梯分別走出，則第一個人走出即停止。②通過判斷電梯上的人數來控制電梯的運轉。如果人數大于零，則電梯運行；等于零，則電梯停止運行。入口和出口處各用一個人體紅外傳感器。程序設計時設置變量初始值為0，入口處每進1人，則變量加1，出口處每出1人，則變量減1。判斷變量是否大于零。缺點是未能考慮第三項，且人數較多時不實用，若有人并排進電梯，則計數只算一次，導致計數錯誤。③采用重力感應。在扶梯的每個踏板下方都安裝一個觸動傳感器，只要有人上，踩動踏板觸動傳感器感應到信號，則電梯啟動，一旦離開則停止。此方案考慮比較周全，程序設計也簡單直觀，容易理解，但是模型搭建不夠直觀。

（二）《導盲機器人的制作》的教學案例

本案例是關于軌跡識別傳感器的應用，要求學生通過編程和搭建，讓導盲機器人按規定路線完成一次軌道行走，先通過仿真系統展示，然后在實際場地中加以調試，其教學過程如下：

1.學習背景

很多城市馬路兩旁的人行道上，都鋪設有帶有顏色的盲人專行道。盲人看不見盲道，有什么辦法可以設計出一個導盲機器人，幫助盲人順著盲道安全行走呢？

2.設計方案

用軌跡來模擬盲道，利用軌跡變量來進行識別。必須先判斷機器人的位置，再采取對應的策略。若在白線的左側，則右拐行駛，偏右則左拐，不偏就直行。當導盲機器人位于白線的左邊緣時，右側的軌跡識別傳感器。探頭就可以檢測到白線，這時軌跡變量的返回值為2。當導盲機器人位于白線的右邊緣時，左側的軌跡識別傳感器探頭就會檢測到白線，軌跡變量的返回值為1。當導盲機器人正位于白線上時，左右兩側的軌跡識別傳感器探頭將同時檢測到白線，軌跡變量的返回值為3。當機器人不在白線上時，左右兩側的軌跡識別傳感器探頭將同時檢測不到白線，軌跡變量的返回值都為0，判斷之后機器人就可以采取相對應的策略。

3.模型制作

團隊成員討論，并設計出程序，仿真成功之后搭建模型，并以社團活動的形式開展競賽。本案例的教學要點在于讓學生明白如何利用軌跡識別來判斷機器人與軌跡的位置，通過判斷機器人的位置，從而采取相應策略，如果機器人起始時就沒有放置在軌跡上，能否讓機器人自動尋找軌跡呢？

4.導盲機器人自動尋軌跡的方案解決的問題是：能否讓機器人自動尋找到軌跡呢？

（1）方案一：當條件判斷中軌跡變量等于0時，用變量來控制直行的時間，每次直行都多出0.1秒來擴大尋找的范圍。

（2）方案二：條件判斷中當軌跡變量等于0時，加入一個尋找軌跡的子程序。當軌跡變量為1或者2、3時，只要探測到軌跡，就將變量歸零，同時跳出子程序，運行主程序。若探測不到軌跡，則繞圈尋找。注意體會這里是用變量來控制直行的時間。變量越來越大意味著繞圈越來越大。這時可以組織學生再進行拓展。

做好機器人模型之后，仿真成功，但在場地上測試時，往往還會出現脫軌現象。這個時候教師可以提出如何進行程序上的優化，加強學生對理想仿真環境與現實的區別的認識。

二、結束語

總而言之，在信息高速發展的今天，讓機器人走進小學課堂已經成為一種教學改革手段。通過引入智能化機器人教學模式，讓小學生較早地接觸智能化設備，將會培養學生的探索和創新思維。為此，相關的教師應該積極地依據教學案例，發展一個適用于本學校機器人教學的模式，積極引進機器人來到小學課堂，幫助學生接觸前沿的技術和知識，以促進學生的全面發展。

參考文獻：

[1]王小根，張爽.面向創客教育的中小學機器人教學研究[J].現代教育技術，2016，26（8）.

[2]王同聚.中小學機器人教學評價方法的探索[J].教育信息技術，2015（6）.

編輯 段麗君