智能机器人学科教学的探讨

1、.：.；智能机器人学科教学的讨论摘要：随着信息技术教育课程与教材改革的深化和人工智能技术的开展，人们已逐渐认识到，在信息技术教育中浸透机器人学科知识与机器人运用前景方面的教育已势在必行。本文拟就机器人教育的定义和机器人的学科教学作一次尝试性讨论。关键词：机器人教育 定义 人工智能 1 引言随着智能机器人技术的开展，智能机器人的教育走入中、小学校曾经成为能够和必然趋势。机器人的教育也必将给信息技术根底教育带来新的活力。智能机器人会成为青少年才干、素质培育的智能平台。2 机器人教育的定义机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的实际与实际。 该定义的英文表述为：Robot-Bas

2、ed Education is the theory and practice of studying and utilizing robots to optimize the effect of education and the way of teachers and students work. (Peng Shaodong, March. 2002) 该定义的了解中值得留意的几个问题：1机器人教育有实际和实际两大领域 实际方面，机器人教育有本身的实际根底与根本实际，能构成相对独立的学科实际体系与方法体系。实际方面，机器人教育是指以机器人为主要教学内容或教学工具而开展的教与学活动，这些活

3、动是在详细实际的过程中逐渐完成的。 2开展机器人教育有两大目的。 一是优化教与学的效果，二是优化教师与学生的劳动方式。前者强调以较少的教育投入包括人力、物力、财力、时间等获得较大的教育效果主要指学生的知识获得、技艺构成、情感培育等。后者是指采用机器人这种教与学的劳开工具，能改善教学方式与方法，减轻师生的劳动强度，缩短劳动时间，提高劳动效率。 4机器人教育强调人工智能技术的运用，是信息技术教育的新开展。 机器人教育的中心根底是人工智能技术在教育中以物化、人性化、智能化的方式加以利用。而人工智能技术是信息技术开展的一次艰苦飞跃。信息技术教育未来开展的趋势必然是向机器人教育重心转移。 5机器人教育的

4、普及，将引起人类教育的艰苦变革。 主要表如今：有肋于构建新的教育哲学与教育体系；有肋于改革教育思想、方法、课程、教材与评价体系；有助于提高教育质量。3 机器人学科教学3.1 为什么要开展机器人学科教学机器人学科教学，是指把机器人学看成是一门科学和一种现代社会成员应该掌握的文化，在各级各类教育中，以专门课程或学科浸透整合的方式，使一切学生都掌握关于机器人学的根本知识与根本技艺。 加强机器人学科教学，具有如下几个方面的必要性： 1普及机器人知识的需求。要废除对机器人的奥秘感，提高全社会对机器人的认识，促进机器人在社会各领域的运用，必需经过加强机器人学科教学，使机器人知识普及化。 2提高机器人运用程

5、度的需求。机器人的运用中，存在着着编程控制、管理维护、人机关系等一系有待处置的任务。只需操作者了解机器人的原理、构造、功能、运用方法、本卷须知，才干提高机器人的运用效能。 3提高机器人研制才干的需求。机器人的研制，需求一大批懂得多学科知识的专门人才，特别是要不断学习与运用最新科研成果。这有赖于多方式多层次的机器人教育。 4加强机器人专业建立的需求。开展机器人学科教学，有助于为机器人专业建立创设良好的环境。机器人学科课程、教材、教法的研讨，能为机器人专业系列课程的改革提供参考。 5深化开展信息技术教育的需求。开展机器人教育，有助于抑制信息技术教育的一些弊端。一是防止片面强调软件工具运用技艺的学习

6、而呵斥的程序设计思想素质培育的缺失。二是防止重“软轻“硬、重模拟轻创新、重实际轻实际。 6与国际接轨的需求。日本、美国等一些兴隆国家高度注重机器人学科教育对高科技社会的作用和影响，已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。要赶超世界教育先进程度，必需大力加强机器人教育。 7迎接智能机器人时代的需求。据预测，21世纪中期，人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代。最近10年，有关机器人的研讨与运用程度将获得艰苦突破。机器人的广泛运用将极大促进社会消费力的开展与产业构造的调整；机器人的制造与销售将成为一个新的经济增长点。开展机器人教育，有助于使我们不至于在机器人时代落伍。 3.

7、2 机器人学科教学的目的、内容、方式与方法3.2.1 机器人学科教学的目的1知识方面：了解机器人软件工程、硬件构造、功能与运用等方面的根本知识。 2才干方面：能进展机器人程序设计与编写，能拼装多种具有适用功能的机器人，能进展机器人及智能家电的运用维护，能自主开发软件机器人。 3情感方面：培育对人工智能技术的兴趣，真正认识到智能机器人对社会提高与经济开展的作用，积极参与机器人编程竞赛、机器人足球赛、机器人百科知识赛等各种课外活动。 3.2.2 机器人学科教学的内容模块一 机器人概略 包括：机器人概念、机器人原理、机器人历史、机器人与人、机器人与社会等内容。 模块二 机器人编程 包括：学会运用Ja

8、va、Visual C+/C、VBasic、QBasic、MSWLOGO、PROLOG等编程言语及编程平台的运用，学会数据库程序的编写，能面向问题、面向代理进展编程设计，能开发出适用机器人程序。 模块三 机器人硬件 了解机器人的硬件构造体系，重点了解其机械构造、驱动系统、控制系统、觉得系统、通讯系统的原理与构造，学会机器人的模块化组装、控制与维护方法。 模块四 机器人运用 了解机器人的功能、运用领域、运用方法与效能，了解机器人以及其他智能电器的操作、运用与维护方法。能在各种机器人知识与才干竞赛中，发明性地综合运用所学知识。 3.2.3 机器人学科教学的方式机器人学科教学的方式主要有两种：一是专

9、门课程方式，二是学科整合方式。 专门课程方式有如下特点：在学校教学方案与课程安排中有“机器人方面的专门课程，如“机器人编程、“机器人运用、“机器人概论、“机器人学等。配有专业教师。每周按课表开展一系列的有关机器人的课堂教与学活动。有课程评价考核要求。 杭州市浙江大学附属中学作了一次机器人学科教学的尝试，已获得较为胜利的阅历。他们于2002年下半年对保送生班的计算机课改成为“机器人编程课，并自编了教材。该教材以“纳英特积木式机器人这种较简单的教学用编程机器人为主要教具，共安排了16课内容。包括：机器人的定义、分类，“纳英特积木式机器人的构造、组装、运转环境、随机软件，C言语编程与对“纳英特积木式

10、机器人的运转控制，机器人的发光、发声、探测等适用程序的编写，未来机器人展望等。学校还建立了机器人实验室。 学科整合方式是指将机器人教学内容整合到其他课程的教学中，以其他课程的方式开展机器人学科教学。例如，在自然、劳技、物理、语文、信息技术、人工智能等课程中，都可安排一定的章节，引见机器人的某一方面的知识与技术。 华东师大陶增乐教授在全国高等师范计算机教育研讨会举行的“2001全中学小学信息技术教育研讨会上，作了题为的报告。他在报告中提出中小学信息技术课程应以“信息科技素养为目的，在小学、初中、高中的教学中贯穿四条主线：“网络通讯根底知识的学习和运用、“算法与程序设计才干的培育、“常用软件工具的

11、运用、“技术与课程的整合。其中的“算法与程序设计才干的培育中，要求学生能编制简单的机器人程序。 1拓展实际1：自制能说会听的教学机器人 假设他的学习条件较好，拥有一台带声卡、话筒、音箱的多媒体电脑，他无妨在电脑上安装语音识别与合成系统，让电脑学会听懂他的言语，并能说话与唱歌。然后命令电脑进展各种以前他必需用键盘和鼠标才干完成的任务。例如，让电脑充任他的秘书，记录他口述的文章。或让电脑充任钢琴演奏家，自动弹奏愉快的歌曲。还可以安装英语学习软件，让电脑充任教师，自动纠正他英语发音练习中的错误。有趣吗？ 此外，他能在电脑上安装摄像头、图像识别系统，使电脑能识别他的头像、了解他的喜怒哀乐等情感吗？ 2

12、拓展实际2：寻觅“智能代理机器人 目前，智能代理Agent技术在计算机中已有较广泛的运用。如“Office助手中的“大眼夹，瑞星杀毒软件中的“平安助手黄毛狮等。它们可以跟踪检测软件运转形状、智能推测协助 主题、自动采取杀毒行动。 比一比：看谁找到的这种“智能代理型机器人的种类最多，看谁能讲清楚其设置与运用方法，看谁能发现其源程序。 3拓展实际3：给“机器人在网上安个家 实际目的： 学习专题网站的设计、制造、运用方法。 综合本研讨性学习单元的研讨活动成果。 培育基于网络的学习与研讨才干。 实际过程：建立机器人专题网站的过程，可分为6个根本步骤略。 3.2.4 机器人学科教学的方法机器人学科教学的方法很多。各种根本教学方法与综合性教学方法几乎都可用于机器人学科教学。某一方法的详细选用中，应思索教学目的的要求、教材内容的难度、教学对象的学习根底与教学条件的差别。其中，机器人根本实际知识的教学可采用讲授法，机器人编程的教学可采用实验法、义务驱动法，机器人哲学内容的教学可采用讨论法，机器