圖形化控制的機器人程序設(shè)計教學(xué)方法分析

劉新征

摘要：機器人控制技術(shù)是當(dāng)前關(guān)乎工業(yè)自動化、機器人應(yīng)用等行業(yè)非常關(guān)鍵的技術(shù)，主要的目標(biāo)是借助機器人運動編程實現(xiàn)控制，讓機器人可以根據(jù)人類的要求完成指令，達到自動化的目的。機器人在應(yīng)用中可以代替部分人力勞動，讓人類從體力、機械、勞動性的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中解脫出來，從而專注于創(chuàng)造。本文在掌握圖形化控制機器人程序設(shè)計的基礎(chǔ)上分析教學(xué)方法，為機器人教學(xué)提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：圖形化控制;機器人;程序設(shè)計;教學(xué)方法

針對機器人圖形化控制程序教學(xué)來說，無論是程序設(shè)計的思維，還是圖形化程序控制，都是教學(xué)中的重點內(nèi)容。在學(xué)習(xí)中會具有一定的難度，所以教師要結(jié)合簡單有效的教學(xué)方法，為學(xué)生的學(xué)習(xí)進步提供一定條件，促進教學(xué)效果提升，幫助學(xué)生深入探究科學(xué)技術(shù)的原理與思維，為學(xué)生創(chuàng)造更加豐富的條件。

一、小組合作探究學(xué)習(xí)

在機器人程序設(shè)計教學(xué)中，小組自主合作探究是一種非常簡單便捷的方法，在探究期間可以讓學(xué)生深入了解程序設(shè)計思維，并掌握基礎(chǔ)的問題解決方法等。結(jié)合當(dāng)前教學(xué)來看，許多課堂中采用的多是傳統(tǒng)教學(xué)方法，而這種方法大部分依賴于課本上概念類的知識與例子。在這種教學(xué)條件下，無法激發(fā)學(xué)生的興趣與主動性，無法滿足程序設(shè)計的教學(xué)要求?？梢圆捎每茖W(xué)合理的方法引導(dǎo)學(xué)生研究，才是教學(xué)中的重點。結(jié)合當(dāng)前教學(xué)背景來看，國家正在大力倡導(dǎo)全國中小學(xué)開展青少年科技創(chuàng)新教育，而教育機器人也是在此背景下誕生的。

結(jié)合教育機器人市場來看，無論是種類還是教育方法都非常多，例如市面常見的樂高，以及中鳴、能力風(fēng)暴等等。而大部分家長對于機器人的教育效果也非常贊同，通過機器人教育可以有效加強學(xué)生們的動手能力以及思維能力，培養(yǎng)學(xué)生對科技研究的興趣，還能激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維，促進創(chuàng)造力的提升，這種思維的養(yǎng)成，主要得益于圖形化程序控制。借助這種方式，滿足學(xué)生的探究心理，讓學(xué)生對機器人控制產(chǎn)生興趣，從而掌握多種程序設(shè)計方法。雖然在機器人程序設(shè)計教育中是圖形化的，但教育的意義在于幫助學(xué)生掌握程序設(shè)計思維。結(jié)合實際教學(xué)來看，適用于青少年機器人圖形化程序控制設(shè)計學(xué)習(xí)的方法有很多，其中合作探究是一種簡單便捷的方法。

小組合作探究雖然聽起來非常的簡單，并且能夠快速的達到教學(xué)目的，但是在實踐活動開展中，擁有較高的要求，既要擁有堅實的理論依據(jù)，還要包含有效的實踐訓(xùn)練，才能促進學(xué)生探究能力的提升。在教學(xué)中，教師可以通過將學(xué)生分組競技的方式來培養(yǎng)學(xué)生的競爭意識，推動探究積極性提升。還能通過分組研究，互幫互助的方式，讓學(xué)生見識其他同學(xué)的思維與操作，從而促進個人見識的提升。而在教學(xué)中教師需要注意的是，無論選擇了哪種合作探究模式，都要本著激發(fā)學(xué)生自主性與探究性的原則，在尊重學(xué)生思維角度及發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，開展教學(xué)活動。而不能將引導(dǎo)學(xué)生自主探究作為一種形式上的思想。既要滿足教學(xué)的基本需求，還要突破傳統(tǒng)教學(xué)的限制，從而提升教育效果。

二、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)

結(jié)合當(dāng)前機器人市場來看，控制方法是各式各樣的，不僅擁有自己的編程語言，且互不兼容，在市場上并沒有統(tǒng)一的制定標(biāo)準(zhǔn)。而在這種背景下，隨著機器人應(yīng)用的場景增多，編程方法也逐漸復(fù)雜，學(xué)生們要適應(yīng)各種各樣的機器人編程，這就需要應(yīng)用到圖形化控制，降低教學(xué)難度，促進學(xué)生理解。所以在學(xué)習(xí)中，教師需要結(jié)合多種方法引導(dǎo)學(xué)生研究思考，才能實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。圖形化編程既是一種客戶端，通過源代碼編輯工具來編輯，生成腳本，并讓機器人執(zhí)行指令。也是一種較為簡單的教學(xué)手段，可以將復(fù)雜的機器人編程具象化，從而讓機器人程序設(shè)計變得更加簡便。想要達到這一目標(biāo)，就要讓學(xué)生有明確的目的，通過科學(xué)方法的設(shè)計與實踐活動訓(xùn)練，形成內(nèi)在驅(qū)動力，從而推動學(xué)生探究學(xué)習(xí)。

任務(wù)驅(qū)動法屬于一種理論性的教學(xué)思想，將任務(wù)作為主要目標(biāo)，以學(xué)生為主體，由教師主導(dǎo)，圍繞特定思想或教學(xué)計劃等內(nèi)容開展研究，幫助學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)資源，達到教學(xué)目標(biāo)。這種方法可以構(gòu)建一種高效學(xué)習(xí)的氛圍，讓學(xué)生在完成任務(wù)期間收獲知識與技能的提升。從理論上講，任務(wù)驅(qū)動教學(xué)可以彌補傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，將傳統(tǒng)的理念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化理念，讓學(xué)生從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?，從而?gòu)建一種多維互動模式的思想，促進探究式學(xué)習(xí)的深入。在實際教學(xué)中，教師可以提前為學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)的資源包，例如任務(wù)課件、思維線索、操作悉知，以及相關(guān)的視頻介紹與教程等等，并借助教師所積累的資源來完成教學(xué)任務(wù)。

三、“以賽代練促進學(xué)習(xí)”綜合教學(xué)

圖形化控制的機器人程序設(shè)計教學(xué)是一種新型的教學(xué)方法，通過方法可以幫學(xué)生理解抽象的機器人知識，結(jié)合教師的教學(xué)手段，促進學(xué)生創(chuàng)造力、思維能力的提升。在實際教學(xué)中，通過競賽來推動教學(xué)效果的落實，能夠達到良好的教學(xué)效果。在競賽中可以培養(yǎng)學(xué)生的競技精神，以及思維的活躍性。但是結(jié)合當(dāng)前教學(xué)來看，部分就是在采用這種方法的時候過于心急，導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)偏離軌道。而在當(dāng)前背景下，競賽的主要目標(biāo)是促進學(xué)生核心素養(yǎng)的提升，鍛煉學(xué)生思維能力，以及創(chuàng)新能力等，并且這種方法也是融合小組學(xué)習(xí)的高效手段。為了響應(yīng)全國范圍少年科技創(chuàng)新教育要求，許多活動會組織學(xué)生開展競賽，例如常見的WER-J工程挑戰(zhàn)賽、FLL工程賽、綜合技能賽、編程無人機賽等，在學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)后參與賽事，可以推動學(xué)生競爭意識的提升，以及探究思想的培育。

結(jié)束語

程序設(shè)計教學(xué)是一種較為復(fù)雜且鍛煉思維能力、實踐能力的教學(xué)，在實踐教學(xué)中，教師要結(jié)合簡單快速的教學(xué)方式，幫助學(xué)生了解圖形化控制的機器人程序設(shè)計，將抽象機器人程序知識變得更加直觀化，在符合學(xué)生發(fā)展規(guī)律以及學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上，鍛煉學(xué)生思維與創(chuàng)造力。無論是通過合作探究、任務(wù)驅(qū)動以及以賽代練促學(xué)，都要以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為目標(biāo)，為教學(xué)創(chuàng)造良好的條件，構(gòu)建高效教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生整體的提升。

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