活动式教学下智能机器人课的教学模式
2014-08-04郭恒武
郭恒武
【摘要】 信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
【关键词】 活动式；教学模式；智能机器人
中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1671-0568 （2014）19-0085-03
信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，我们万万不能把信息技术教育按照学习一门学科的老办法去讲、去学、去考，那将窒息孩子们的创造精神。实际上通过信息技术的定义以及信息技术课的性质，我们都已经知道信息技术并不只是利用计算机上上网、编编程，或是处理一下文件，学习一些软件，这只是信息技术的一个应用方面。信息技术不仅包括信息交流与搜索，网页制作、编程、设计制作多媒体作品等，还包括利用计算机进行信号的采集与处理、自动化控制、机器人技术、通过网络进行监控等与我们的生产、生活密切相关的应用。从理论上讲，信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用等技术，是一门综合性很强的技术，是人类科学探索与应用的一个重要方面。计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。那么作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》 （以下简称《标准》）中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
下面笔者就以《标准》中的人工智能初步模块（机器人）做一课程设计，采用活动式教学模式来设计一堂课。
《标准》指出学生通过对人工智能初步模块的学习，应能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。
首先，笔者先让学生回忆上一节课学习的有关制作机器人的配件及程序功能面板、工具、主要图标。为了让学生在一种轻松的活动气氛中学习、制作机器人，在网上收集了一些轻音乐作为上课的背景音乐，并设计了以下几个环节：
1. 教师演示一些机器人作品，创设情境，激发兴趣。
针对该课的教学内容和目标，课前制作好一段机器人表演的录像片。并给学生讲解现实生活中机器人，比如车库的自动门或红绿灯，街头的取款机，学校的复印机，自动售票机等，这样学生就感到非常好奇！原来我们身边存在这么多的机器人，提问“那老师我们也可以做机器人吗？”答案是肯定的。
2. 教师通过演示一个具体的实例（课前教师已经设计好的竟速车），讲解程序让学生学习编写程序的基础知识。
要求：让设计的机器人快速前进，在规定的转弯处转弯，然后一最短的时间返回起跑区。（在机器人行驶过程中不能有任何外界参与）。
演示场地：
设计思路：先以最快的速度运动，车子到达黑线之前，让小车减速，然后，进行光值的测量，进行转弯，转弯时要注意重心的控制。
设计的程序：
3. 提出任务，让学生用所学知识设计机器人进行足球比赛。
分组：七个人为一个大组，其中三个人搭建机器人模型（两个机器人），四个人编写程序。
任务：在指定场地纸上搜索足球，并将球射入对方球门。
比赛足球是一个电子球，这种电子球可以发射红外光。（直径约为7.5cm，见下图）
机器人高度不能超过22cm，占用的地板面积不超过220平方厘米。
比赛时间：分上下两场，各10分钟，有五分钟中场休息时间。
场地介绍：场地边界会放置墙壁，墙壁涂成黑色，球门宽度45cm，球门两侧涂成灰色。
制作材料：
4. 学生根据提出的任务进行讨论、分析解决新问题的方法，培养协作精神。（在这一过程中教师成了活动的组织者，辅导学生以完成任务。）
搭建模型组：（见左图）
程序组：
开球：防止机器人双击球或跑错方向，为了做到这点，机器人在碰到球之前需要跑动大约15cm的距离，击球之后它必须停止一秒钟后才可以再去追球。
扫描足球：
进攻与防守方向的判别：
5. 学生以小组形式进行足球比赛。
6. 学生交流，大家谈一下心得和体会，获胜的组对大家进行即兴演讲说出设计原理及难点。
一个组的学生回答：通过制作机器人形象懂得了齿轮知识，例如为了加快机器人的速度，我们采用大齿轮带动小齿轮，深深感觉到机器人就在我们身边，提高了我们的动手实践能力，学习到一些课本上学不到的知识，利用了信息科学来回答问题。
机器人作为尖端科技的象征，兼顾多种学科，包括机械工程、电子、电脑、信息技术等，教师应鼓励学生去大胆接受新的科学技术。学生学会通过图形化的人工智能语言去解决新的问题，提高了信息素养，对科学技术具有浓厚的兴趣。
课后作业（长期题）用机器人设计制作一个自己的智能化家居控制系统。
提示：可以利用安装传感器来测试室温、灯光，根据室内温度、明暗的变化，让电扇自动转起来，灯自动点亮。光电传感器就像光束传感器，当有人走近时，车库的门就会自动打开等等人工智能系统。
【摘要】 信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
【关键词】 活动式；教学模式；智能机器人
中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1671-0568 （2014）19-0085-03
信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，我们万万不能把信息技术教育按照学习一门学科的老办法去讲、去学、去考，那将窒息孩子们的创造精神。实际上通过信息技术的定义以及信息技术课的性质，我们都已经知道信息技术并不只是利用计算机上上网、编编程，或是处理一下文件，学习一些软件，这只是信息技术的一个应用方面。信息技术不仅包括信息交流与搜索，网页制作、编程、设计制作多媒体作品等，还包括利用计算机进行信号的采集与处理、自动化控制、机器人技术、通过网络进行监控等与我们的生产、生活密切相关的应用。从理论上讲，信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用等技术，是一门综合性很强的技术，是人类科学探索与应用的一个重要方面。计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。那么作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》 （以下简称《标准》）中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
下面笔者就以《标准》中的人工智能初步模块（机器人）做一课程设计，采用活动式教学模式来设计一堂课。
《标准》指出学生通过对人工智能初步模块的学习，应能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。
首先，笔者先让学生回忆上一节课学习的有关制作机器人的配件及程序功能面板、工具、主要图标。为了让学生在一种轻松的活动气氛中学习、制作机器人，在网上收集了一些轻音乐作为上课的背景音乐，并设计了以下几个环节：
1. 教师演示一些机器人作品，创设情境，激发兴趣。
针对该课的教学内容和目标，课前制作好一段机器人表演的录像片。并给学生讲解现实生活中机器人，比如车库的自动门或红绿灯，街头的取款机，学校的复印机，自动售票机等，这样学生就感到非常好奇！原来我们身边存在这么多的机器人，提问“那老师我们也可以做机器人吗？”答案是肯定的。
2. 教师通过演示一个具体的实例（课前教师已经设计好的竟速车），讲解程序让学生学习编写程序的基础知识。
要求：让设计的机器人快速前进，在规定的转弯处转弯，然后一最短的时间返回起跑区。（在机器人行驶过程中不能有任何外界参与）。
演示场地：
设计思路：先以最快的速度运动，车子到达黑线之前，让小车减速，然后，进行光值的测量，进行转弯，转弯时要注意重心的控制。
设计的程序：
3. 提出任务，让学生用所学知识设计机器人进行足球比赛。
分组：七个人为一个大组，其中三个人搭建机器人模型（两个机器人），四个人编写程序。
任务：在指定场地纸上搜索足球，并将球射入对方球门。
比赛足球是一个电子球，这种电子球可以发射红外光。（直径约为7.5cm，见下图）
机器人高度不能超过22cm，占用的地板面积不超过220平方厘米。
比赛时间：分上下两场，各10分钟，有五分钟中场休息时间。
场地介绍：场地边界会放置墙壁，墙壁涂成黑色，球门宽度45cm，球门两侧涂成灰色。
制作材料：
4. 学生根据提出的任务进行讨论、分析解决新问题的方法，培养协作精神。（在这一过程中教师成了活动的组织者，辅导学生以完成任务。）
搭建模型组：（见左图）
程序组：
开球：防止机器人双击球或跑错方向，为了做到这点，机器人在碰到球之前需要跑动大约15cm的距离，击球之后它必须停止一秒钟后才可以再去追球。
扫描足球：
进攻与防守方向的判别：
5. 学生以小组形式进行足球比赛。
6. 学生交流，大家谈一下心得和体会，获胜的组对大家进行即兴演讲说出设计原理及难点。
一个组的学生回答：通过制作机器人形象懂得了齿轮知识，例如为了加快机器人的速度，我们采用大齿轮带动小齿轮，深深感觉到机器人就在我们身边，提高了我们的动手实践能力，学习到一些课本上学不到的知识，利用了信息科学来回答问题。
机器人作为尖端科技的象征，兼顾多种学科，包括机械工程、电子、电脑、信息技术等，教师应鼓励学生去大胆接受新的科学技术。学生学会通过图形化的人工智能语言去解决新的问题，提高了信息素养，对科学技术具有浓厚的兴趣。
课后作业（长期题）用机器人设计制作一个自己的智能化家居控制系统。
提示：可以利用安装传感器来测试室温、灯光，根据室内温度、明暗的变化，让电扇自动转起来，灯自动点亮。光电传感器就像光束传感器，当有人走近时，车库的门就会自动打开等等人工智能系统。
【摘要】 信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
【关键词】 活动式；教学模式；智能机器人
中图分类号：G632文献标识码：A文章编号：1671-0568 （2014）19-0085-03
信息技术教育是培养学生创新精神和实践能力的一个极好的途径，我们万万不能把信息技术教育按照学习一门学科的老办法去讲、去学、去考，那将窒息孩子们的创造精神。实际上通过信息技术的定义以及信息技术课的性质，我们都已经知道信息技术并不只是利用计算机上上网、编编程，或是处理一下文件，学习一些软件，这只是信息技术的一个应用方面。信息技术不仅包括信息交流与搜索，网页制作、编程、设计制作多媒体作品等，还包括利用计算机进行信号的采集与处理、自动化控制、机器人技术、通过网络进行监控等与我们的生产、生活密切相关的应用。从理论上讲，信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用等技术，是一门综合性很强的技术，是人类科学探索与应用的一个重要方面。计算机技术与现代通信技术一起构成了信息技术的核心内容。那么作为信息技术课如何才能在传统的信息技术课的基础上达到信息技术教育的目的，正如《普通高中信息技术课程标准》 （以下简称《标准》）中提出的信息技术基础的五个模块，包括“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”和“人工智能初步”。我们可以选择一些课程来充实，完善或补充传统信息技术课程学习的不足，使学生对信息技术的学习更全面、更具体、更生动。
下面笔者就以《标准》中的人工智能初步模块（机器人）做一课程设计，采用活动式教学模式来设计一堂课。
《标准》指出学生通过对人工智能初步模块的学习，应能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。
首先，笔者先让学生回忆上一节课学习的有关制作机器人的配件及程序功能面板、工具、主要图标。为了让学生在一种轻松的活动气氛中学习、制作机器人，在网上收集了一些轻音乐作为上课的背景音乐，并设计了以下几个环节：
1. 教师演示一些机器人作品，创设情境，激发兴趣。
针对该课的教学内容和目标，课前制作好一段机器人表演的录像片。并给学生讲解现实生活中机器人，比如车库的自动门或红绿灯，街头的取款机，学校的复印机，自动售票机等，这样学生就感到非常好奇！原来我们身边存在这么多的机器人，提问“那老师我们也可以做机器人吗？”答案是肯定的。
2. 教师通过演示一个具体的实例（课前教师已经设计好的竟速车），讲解程序让学生学习编写程序的基础知识。
要求：让设计的机器人快速前进，在规定的转弯处转弯，然后一最短的时间返回起跑区。（在机器人行驶过程中不能有任何外界参与）。
演示场地：
设计思路：先以最快的速度运动，车子到达黑线之前，让小车减速，然后，进行光值的测量，进行转弯，转弯时要注意重心的控制。
设计的程序：
3. 提出任务，让学生用所学知识设计机器人进行足球比赛。
分组：七个人为一个大组，其中三个人搭建机器人模型（两个机器人），四个人编写程序。
任务：在指定场地纸上搜索足球，并将球射入对方球门。
比赛足球是一个电子球，这种电子球可以发射红外光。（直径约为7.5cm，见下图）
机器人高度不能超过22cm，占用的地板面积不超过220平方厘米。
比赛时间：分上下两场，各10分钟，有五分钟中场休息时间。
场地介绍：场地边界会放置墙壁，墙壁涂成黑色，球门宽度45cm，球门两侧涂成灰色。
制作材料：
4. 学生根据提出的任务进行讨论、分析解决新问题的方法，培养协作精神。（在这一过程中教师成了活动的组织者，辅导学生以完成任务。）
搭建模型组：（见左图）
程序组：
开球：防止机器人双击球或跑错方向，为了做到这点，机器人在碰到球之前需要跑动大约15cm的距离，击球之后它必须停止一秒钟后才可以再去追球。
扫描足球：
进攻与防守方向的判别：
5. 学生以小组形式进行足球比赛。
6. 学生交流，大家谈一下心得和体会，获胜的组对大家进行即兴演讲说出设计原理及难点。
一个组的学生回答：通过制作机器人形象懂得了齿轮知识，例如为了加快机器人的速度，我们采用大齿轮带动小齿轮，深深感觉到机器人就在我们身边，提高了我们的动手实践能力，学习到一些课本上学不到的知识，利用了信息科学来回答问题。
机器人作为尖端科技的象征，兼顾多种学科，包括机械工程、电子、电脑、信息技术等，教师应鼓励学生去大胆接受新的科学技术。学生学会通过图形化的人工智能语言去解决新的问题，提高了信息素养，对科学技术具有浓厚的兴趣。
课后作业（长期题）用机器人设计制作一个自己的智能化家居控制系统。
提示：可以利用安装传感器来测试室温、灯光，根据室内温度、明暗的变化，让电扇自动转起来，灯自动点亮。光电传感器就像光束传感器，当有人走近时，车库的门就会自动打开等等人工智能系统。