智能机器人活动在初中阶段的教学尝试

张 超

(山东省平原县第三中学 山东 德州 253100)

1.过程与感想

“机器人灭火”项目具有挑战性和趣味性，目前在许多国家已经推广的一项国际赛事，它模拟的是如果家庭失火时用机器人灭火的一个过程，在比赛模拟过程中首先要求学生制作一个智能机器人，找一个蜡烛模拟火源放在事先准备好的“房间”，并让学生利用机器人尽快将其扑灭。

这种模拟比赛老师之前也没有接触过，刚开始也不知道从哪里着手，因此只能和学生一起进行学习研究讨论有关问题。第一，要完成机器人灭火任务，我们将从以下几个部分准备：(1)寻找火源;(2)灭灭;(3)回家;(4)重新搜索。随后再准备器材进行机构搭建，最后，把搭建好的机器人进行程序设计和调试。整个过程比较复杂，可能是连续往返的，在调试后也可能会推翻以前的设计，不断改进，争取解决最佳的方案。

经过老师和学生的多次搭建，机器人的主体被组装好后，学生在将两个轮子放在机器人上时，机器人立刻显得生动形象，这时学生们的脸上洋溢着成功的喜悦。让学生学习搭建机器人的过程也是学习和享受快乐的一个过程。一切搭建准备好后接下来就把线连接好，该机器人出场参加比赛了，进行比赛的环节，所有指导老师是不允许留在比赛现场的，所有这些比赛都必须由学生亲自调试，这完全取决于学生的整体素质。于是，我打开了相应的编程软件，并向学生们仔细解释了智能机器人所涉及的各种模块：红外探测模块、复眼模块、灰度测量模块、触摸模块、电机模块和风扇模块等，详细介绍每个模块的接线点直到他们理解为止。最后，确保在确保没有任何问题后才安装电池。

为了顺利完成灭火任务，还需要对程序进行控制，把灭火程序下载好以后，老师将安装好的机器人放在场地上，学生有意识地形成一个圈，期待神圣的时刻到来。我看到小赵弯下腰，小心翼翼地向声音启动器吹了一声，机器人立刻像箭一般冲出去，撞向场地的边缘挡板上，一直向前钻，似乎不把挡板推到就誓不罢休。每个人都被这个场景所逗笑，其中一个同学反应很快，他立刻跑过去，拿起仍在挣扎的机器人，然后关掉电源。经过这次测试，每个人都意识到让机器人灭火并不容易。有必要让机器人走这路线。首先，我们需要学习如何确定和修改传感器的灰度值和火焰参数。每次修改它时，都必须重新加载程序，然后重复测试直到获得最佳参数。在机器人比赛时还要考虑到机器人的惯性和速度影响，而电源电压变化起着关键作用，为了解决这些问题的出现，我们需要不断进行测试和调整，在整个过程就是一个不断解决问题的过程，调试过程中充满乐趣，机器人制作也是知识和实践相结合，充分体现出了解决问题的思维方法，使学生受益，同时在机器人调试方面学到了宝贵的经验。经过这次的实验比赛，使我们学到如何去面对挑战，克服困难，找到解决问题的方法，教会我们如何面对失败，正确认识自己，获得成长经验;教会我们如何合作，共同努力，取得成功时的喜悦。

2.难点与困惑

第一，机器人教育目前处于初步试验阶段，还没有形成一套完整的教学体系，这是我们面临的最大难点。机器人教育几乎是一个基于智能机器人比赛的实践活动课。老师缺乏系统的理论研究。由于市场上没有合适的教学材料，在平时应用中只是依靠产品说明书或者用户指南来指导。对于适合初中生学习特点的机器人教育课程和教学专家缺乏指导。因此，无论是教者还是学者都是摸索着进行，而且学习效率都不是很高。

第二，机器人教育是一项科技技术要求比较高的课程，具有很强的特殊性，这就需要更多的经济投入，因此，在教学环节所需要的产品具有技术含量高以及产品的价值也高，不能在很多地方得到充分开展起来，甚至在经济较发达的地区也尚未广泛开设。

第三，作为新兴的机器人教育课程，这就需要有较高的知识水平、大量的时间和精力去了解学习，在我国现阶段教育体制和升学压力下，学生的投入是不能保证的。

3.智能机器人活动的教学建议

经过机器人的辅导实践活动，提出以下四点教学建议：

(1)建议有关部门逐步加大投入，使中小学机器人教育得以广泛开展，就像起初信息技术课程开设一样，从没有到有，逐渐分阶段的成长壮大起来。

(2)建议有关方面根据学生的实际情况编写一些教材，同时考虑到教材的多样性和通用性，并考虑其可操作性。

(3)机器人教育的开展需要学校的支持。机器人活动需要大量的投入，这就更离不开学校的支持与重视。

(4)开展学校之间有关机器人教学活动的交流与学习机会，为了学生了解机器人打造一个学习的平台，提高他们对科技知识体系的认知。

4.结束语

随着我国科学技术的发展应用，智能机器人广泛用于教育行业。智能机器人教育不仅可以让学生在实践过程中获得更多的科技知识，还可以培养他们的合作精神和良好的心理素质以及动手能力。它还可以提高学生的观察能力和思维能力等综合能力。与此同时，机器人创新教育的出现，作为一个开放的平台，将成为一种信息技术教育，学生不断创新，机器人教育在中学信息技术课堂中的应用，必将为培养中国科技领域的优秀创新人才发挥作用。