学生机器人展示对社团活动开展的促进作用

学生机器人展示对社团活动开展的促进作用 作者：张林

来源：《科教导刊·电子版》2013年第24期

摘 要 机器人是信息技术发展的前沿领域，是一门具有高度综合渗透性、前瞻未来性、创新实践性的学科，蕴含着极其丰富的教育资源。学生在学习智能机器人的过程中，可以充分培养动手能力、创新能力、综合能力和协作能力。智能机器人内容的开设将给信息技术学科的教学带来新的活力。同时，学生学习智能机器人过程，是学校开展科技教育的最有效途径之一。目前我省正在进行新一轮的基础教育课程的改革，信息技术课程也正面临着改革与创新，而引入智能机器人教育将给信息技术教育带来新的活力。

关键词 机器人 社团 展示 教学

中图分类号：G647 文献标识码：A

2012年10月，我校计划开展第二届“奇思妙想” 科技创新实践之机器人展示活动，这是学校落实教育部 “技术教育创新人才培养计划”的一部分，当时，机器人社团活动刚起步，学生还处在入门阶段，在短时间里让学生拿出作品进行全校性的展示，对机器人社团的教师和同学来说都是个不小的挑战。这既是一种压力，更是一种动力，这促使教师更加投入地去研究教学，努力提高教学效率，促使学生更加生动地去熟悉机器人套件，掌握搭建技巧和编程技巧。 为了本次展示活动，机器人社团的师生投入了大量的时间和精力，考虑最多的就是如何在规定的时间内尽快搭建并调试出完成任务的机器人。对这些刚刚接触机器人才半年的学生来说，要在规定的时间高质量的完成任务，教师的正确指导固然重要，但学生如何快速搭建，在不同环境下调整到适合的参数，这对学生来说要求也非常高。

1确定适合展示的机器人项目

发现和明确方向是解决问题的前提，机器人展示活动要想取得成功，必须先确定能引起学生兴趣、可以实现一定人机互动的机器人项目。要求每组学生讨论之后提出1～2个搭建项目。学生在讨论中曾提出搭建可直立行走的机器人、光电避障机器人、机器手捡物机器人等。但这些项目中有的受器材和环境的限制，有的难度超出了中学生的现有能力，不能顺利实现，最后，师生共同探讨选定了用参加省机器人10人迎面接力赛的项目进行展示。

2构思如何搭建机器人

模仿是人类与生俱来的一种最基本的学习和构思能力，在对一件新事物的接触和学习过程中设当的模仿必不可少。

模仿的特点在于“仿”，而联想法的特点是在模仿基础上实现“移”。对于十人接力赛的机器人，学生先是模仿了搭建手册中的小车作为雏形，在此基础上思考如何才能让小车跑的更快一些。学生们开动脑筋，进行实践，最后想到用一组齿轮进行传动，将大齿轮装在电机上，带动轮子上的小齿轮，使小车跑的更快。

奇特构思法的特点在于“奇”。同学们在按图施工完成之后，感到用手动的方式启动电机，过于简单，并且在按下启动按钮后，电机要隔1～2秒才能运转，既浪费了时间又不好准确掌握启动的时机，于是学生们又开始讨论，进行实验，最后选择了用声音传感器来启动电机的运行。

3装配结构和编制程序

初学者在智慧天下机器人的搭建过程中，往往是边构思边装配，你中有我，我中有你。学生的构思是否可行，需要动手装配来检验，进一步的构思则建立在现有的装配基础上。在装配完成之后，程序的编制也是很重要的，程序不正确则会使组装完成的机器人无法实现原先设定的功能；而正确的程序可以使同一个机器人实现数个不同的功能。在机器人的组装和编程过程中，学生认真、投入的精神令人难忘，可以说是“学而忘归”。本来该5点结束的活动，往往是6点才依依不舍地离开。

4反复的测试、评估和优化

刚搭建完成的机器人，无论在结构上还是在程序上都会或多或少存在一些问题，需要不断进行技术测试。本次活动中展示的机器人，既要实现既定功能，又要有较强的环境适应性，这些都需要通过不断的测试来验证。十人接力赛的机器人都是利用光传感器来读取赛道上的反射光，这在教室里的小赛道上测试过许多次都没有问题，但是就在将要展示的前几天，学生将所有的机器人拿到实地进行彩排，这时才发现机器人在大赛道上极易受环境光线的影响，因为在实地赛道上临近窗户的光线强，远离窗户端光线较弱，机器人光传感器在这两个点上读取到的反射光的强度值相差极大，这就意味着机器人的展示将无法进行，同学们这段时间的努力将要白费，一时间大家的情绪跌落到了谷底。

但是，在参加活动的学生中，一位叫丁致远学生一直没有放弃，一直在寻找光传感器易受干扰的原因。他发现这主要是因为：光传感器安装的稍微高了一点，同时光传感器的边缘是圆弧状的，因此强光源对光传感的干扰极大。他提出了降低光传感器离地面高度，使光传感器的抗干扰能力就极大提高。经过几次测试和改进，他的这个优化很快就成功了，大家的士气又重新振作了起来。

在开展机器人社团活动中，指导学生正确使用和维护机器人套件。自本项活动开展以来，笔者十分注意教育学生要爱护这批来之不易的机器人套件。要求每次活动中，若有零件掉落要及时找回，活动结束时，要将零件放回材料箱内并清点，装配中正确操作。社团中的学生如今

已经养成了一种好的习惯，每次活动完毕，将桌面整理干净，零件放入材料箱内，将箱子放回原处。

通过机器人展示活动，无疑使社团的教学上了一个台阶，同时也证明了任务驱动和项目教学法在机器人教学中的适用性和有效性。接下来，我们还应该积极探索、研究和应用于机器人教学的灵活、有效的教学方法，推动机器人社团活动的深入开展。