智能机器人教学实验的设计与实施

智能机器人教学实验的设计与实施内容摘要论述高中智能机器人教学实验活动在新课程教学中的重要意义，介绍创建智能机器人教学实验基地的方案设计与实施过程，研讨采用信息技术整合课程方式进行教学的方法，分析机器人教学活动对培养学生的实践技能和创新思维的作用，揭示机器人的教学给信息技术教育带来新活力，促使智能机器人成为学生能力与素质培养的智能平台，对实验活动中如何提高学生的科学素质进行探讨，为进一步开展教学研究奠定基础，并前瞻高中智能机器人教学的发展方向。关键词：智能机器人教学实验设计与实施

在21世纪高新科技飞速的发展的今天，教育大力提倡开展创新意识，创新精神和创新活动，中学智能机器人项目竞赛方兴未艾。作为省示范高中和全国百强中学的东风一中，正开展着智能机器人教学实验，和人工智能进入中学信息技术课堂等教学实验。创建了智能机器人教学实验基地，并在教学活动的几年的时间里，组织参加多项省智能机器人全国选拔赛等，获得机器人灭火机器人足球赛等的佳绩，编制校本教程讲义集开展教学实验，承担相应省级课题项目取得良好进展。高中智能机器人技术融合了造型技术、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件和人工智能等众多先进技术，充分地体现了当代信息技术多个领域的先进技术，是信息技术的重要内容，更是智能技术的结晶。智能机器人的教学内容给信息技术基础教育带来新的活力，使智能机器人成为中小学生能力、素质培养的智能平台。一．智能机器人学科教学的意义智能机器人教学的作用主要体现在以下方面。1．使学生了解智能机器人这个信息技术前沿领域的发展和应用状况，了解智能机器人的概念和工作方式，破除学生对智能机器人的神秘感，为进一步学习智能机器人技术的有关知识打下基础。

2．使学生掌握为一种智能机器人下载程序的方法，了解智能机器人的传感器和驱动装置的作用。理解体会程序是智能机器人的灵魂，了解体会智能机器人是怎样在人的指挥下工作的。学习为一种智能机器人编写程序，通过为机器人编写程序学到科学而高效的思维方式，提高规划能力，提高学生的分析问题和解决问题的能力。3．通过完成项目任务和比赛项目，使学生在为智能机器人扩充功能的过程中学习有关数字电路方面的知识，在组装扩展机器人的过程中培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。

4．实现与国际接轨的需要。日美国等发达国家高度重视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水平，必须大力加强机器人教育。5．迎接智能机器人时代的需要。机器人的广泛应用将极大促进信息教育改革。开展智能机器人教育，有助于使我们在智能机器人时代走向世界前列。教育智能机器人是目前欧美国家流行的用于培养学生动手能力，计算机应用能力，和创新思维的学习工具。人工智能体现着未来高科技发展方向。建立以计算机技术为核心的智能机器人教学实验课题，是作为省示范高中的我校势在必行的教学研究项目。智能机器人教学，对培养学生动手能力和创造能力有积极的作用，研讨如何引导他们学会观察、学会表达、学会思考、学会创新，适应新课程改革的需要，符合新课程标准素质教育的要求。二、智能机器人教学活动我们学校已经在近两年开展智能机器人教育中得到了充分的体现。东风一中开展智能机器人教学实验，是现代教学高科技尖端技术在高中的教学实践，“十一五”规划中“电教信息化”的创新之路，是《技术课程标准》实施培养高科技人才启蒙的学科整合。机器人教学理念是现代教育发展的趋势，该课程以专门课程和学科渗透整合的方式，使学生掌握机器人基本知识与基本技能，增强动手能力，培养团队协作精神、锻炼意志品质，激发创新精神，培养科学兴趣。机器人学科教学，是东风一中普及机器人知识的重要课程。它是破除学生对机器人的神秘感，促进高中生领略机器人在社会领域发展趋势，培养青少年智能机器人专门人才的探索。机器人应用领域前景广阔，解决问题并非有定式可寻，解决这类问题需要开放式思维、经验的积累、归纳推理并形成新的经验。校内机器人教学包括简易机器人组装、编程控制、电子电路焊接、调试、人机交互等，在掌握机器人原理、结构、功能、程序控制、使用方法后，提高机器人创新应用的研制能力，为省内普通高中开设智能机器人教学探索新路。(1)．以校内外科技活动为动力，以科技活动班方式教学校内高一和高二年级自愿报名，从中选拔四十余名同学，以科技活动班的方式教学。在我校自筹自建的机器人教学实验基地，每周专职教师进行固定课时的教学，系统规划教学目标、教学内容进度、教学实验材料准备、教学日志记录等，教学内容包括机器人的基本原理与工作过程、常用传动机械、电子控制系统、单片机控制电路、机器人环境适应与辨识等等，将先进的多媒体教学设备配置到实验基地：大屏幕和液晶投影仪、无线扩音麦克风、功率放大器、DELL便携笔记本、激光电子教鞭、PentiumIV兼容学生工作站、“未来之星”、“能力风暴”、“纳英特NL200”等教学机器人组装套件，运用于教学实验中。购置教学资源服务器server03，并配置信息技术与美术教学资源专用服务器server03，在教学网建立专用共享教学文件夹，将机器人图文资料、程序软件等提供在线教学服务，机器人教学基地专用教室作为环境保证。(2)．在信息技术教学中开展智能机器人教学活动新课标高中人工智能教学作为高科技新领域的尖端教学尝试，我们制订了普及型教学计划，在高一年级理科实验班教学了“逻辑代数初步”、“结构化程序NS流程图”、“音频收发器实验”、“人工智能机器视觉”、“机器学习”、“规划问题求解”等，组织同学们现场观摩机器人灭火比赛，机器人足球比赛等，侧重在提高学习兴趣、激发创新灵感、鼓励动手实践三方面，使教学活动收到良好效果。(3)．开展电子电路实验增强活动效果开展实验电子电路实验，在校内机器人教学实验基地进行。从认识半导体器件如二极管三极管工作原理入手，指导学生们学习机器人电子系统中的放大电路、单片机、组合逻辑电路、时序电路等。如我们辅导学生组装“双电机六脚虫机器人”和“单电机避障车”、“足球攻守机器人”等。在组装“双电机六脚虫机器人”实验时，辅导学生动手制作一个由单片机和继电器等组成的简单自动控制系统，将预编的程序下载后写入编程器中，使简易机器人在同学们手中真的动起来了。理论辅导理论辅导制作练习创新改造完成任务环境适应理论辅导制作练习理论辅导制作练习创新改造完成任务环境适应(4).教学辅导机械传动模型制作实验建立实验室。在校科技楼五楼开辟一间专用教室，搭建简易机器人教学实验环境讲练教室。辅导同学们成功组装、自行装配了几十套简易机器人的齿轮传动、蜗杆传动机构、曲柄摇杆装置，并将机械手安装组合成简易机器人。(5).以信息技术课内容之一的方式开展C语言教学程序设计是中小学校信息技术学科教育的重要内容之一，但C语言和汇编语言用于教学机器人，对我们还是首次尝试，尽管学校自八十年代开展信息技术教育之初就是以程序设计为主要教学内容的。配合教学实验，我们配置SCSI大硬盘3块，用于配置阵列存储，扩展存储空间。为解决调试C的接口转换、竞赛机器人的选型和调试。接口技术创新研究实验。引进机器人教学视频、图文、软件等资源，购进正版教学辅导教材等相关资料。针对学生中具有PASCAL程序设计能力的同学，首先进行C语言程序培优教学试验，不但指导学生结合机器人机型研究图形化编程界面、程序设计伪代码、还组织教师自编C语言校本教程，按章节编写印发讲义，分程序的三种基本结构教学、数组与函数、结构体和共用体等，并剖析保障高中生机器人编程和C语言教学的效果，并研究在其它学科的学习中产生正负迁移现象。在教学实验过程中，我们体会到程序设计课程在培养学生分析问题、解决问题的能力和培养学生创造性思维上起着非常重要的作用，程序设计这一现代工具为基础教育带来的一种培养综合能力的新方法和新手段，适合高中信息技术教学。看到程序设计应用的效果，体验成功的乐趣。程序是智能机器人的灵魂，让中学生通过为机器人编程序来学习程序设计的知识是程序设计教学入门的最好方法。在学习为机器人编写程序的过程中学生会获得成功的喜悦、会建立成功的信心，从而取得程序设计学习的兴趣。将智能机器人作为程序设计学习的载体，会从根本上解决目前程序设计教学中存在的问题。智能机器人对学生引发的程序设计的兴趣还会对算法的学习打下良好的基础，使学生通过程序设计更好的学习有关的算法知识。二、构筑智能机器人教学综合平台，培养学生动手能力学习为智能机器人编写程序是以智能机器人为平台的学习内容之一，在编程序的过程中学生要了解智能机器人的功能、结构和工作原理，并根据要机器人完成的任务来编写程序。学习者要了解机器人的各种传感器，并通过编程序来控制传感器，使机器人感知外界的环境信息，并对感知的信息做出决策和响应，以使机器人完成规定的任务。学习为机器人编写程序的过程可以用拟人的方法循序渐进的进行。如将机器人的硬件看作一个孩子，C51单片机是其大脑，而学习为机器人编程序的过程是学生赋予机器人行走、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能的过程。学生在学习的过程中始终感受着失败和成功，喜悦之情必然转化成学习的动力和兴趣。智能机器人作为培养学生综合能力的平台，除了要具有中学程序设计教学的程序设计语言系统和编辑系统。还要有适当的硬件功能。语言系统应该是具有结构化程序设计的语言系统，学生在学习编程的过程中要能够学到程序设计的三种基本结构即顺序结构、选择结构和循环结构的功能。硬件要具有很好的可扩充性和可塑性，适合学习有关的硬件知识，便于培养学生的动手能力。三、改编实验教程讲义，填补机器人课程缺项普通高中技术实验教科书通用技术选修教材《简易机器人制作》，内容包括计算机、传感器、机械等技术，程序设计采取全图形界面的流程图编制方法。但该教材对程序设计及编程语言、接口等未予深入研讨。我们根据所选机型和C语言编程环境改编了实验教程，形成了有特色的讲义集。智能机器人教学是培养学生动手能力的舞台。学生除了要具有学生程序设计语言系统和编辑系统。还要有适当的硬件功能。例如辅导学生自己认识电子元件，集成电路，光电传感器，及机械传动器件。并能进行安装，调试。通过智能机器人的学习掌握许多科学知识。智能机器人作为信息技术教学，会给信息技术教育带来新的内容、新的思考和新的活力。借助智能机器人学生可以进行多项目的研究性学习。智能机器人体现的知识的综合性，使他不仅会成为信息技术教育的载体，也会成为中小学课程整合的新载体。我们初步对高中两个班教学效果对比实验列表：分组每组学生完成简易组装掌握C语言环境适应组胜任环境适应性编程理科学期成绩第一期1248411稳80%第二期202171118小结2期优近似近似虽然智能机器人课外教学活动在高中教学时间中受到一定限制，学习任务紧，学习压力大。但是高中学生思想活跃，知识面广，动手能力强，接受新事物快，只要合理利用好时间，一定能够开展好智能机器人教学。东风一中开展智能机器人教学课题，通过创建智能机器人教学实验基地、硬件原理教学、安装实验、C语言教学、电子电路焊接组装实验等课外活动，在高一年级开设每50人组成一教学班，在实践中研讨总结，建立高中人工智能课题教学研究资料库，形成宝贵的校本资源，并为同类学校开展机器人教学活动提供导航参考。四．让人工智能教学成为高中信息技术教学的先导东风一中探索机器人学科课程、教材、教法、实验的策略，是将智能机器人活动与信息技术教学整合，重点针对单片机扩展板功能探究，教学实验的方法和教材编写探路。机器人活动主题不仅有趣，更提供开放性的问题解决方案，鼓励学生充分发挥想象力、创造力，培养学生的开发性思维。让人工智能教学成为高中信息技术教学的先导，具有重要教学实验意义。探索智能机器人教学，为人工智能机器人课程的全面开设创设良好的环境。探索机器人学科课程、教材、教法、实验的研究，深入开展信息技术教育整合，我们力求避免重“软”轻“硬”、重模仿轻创新、重实践轻理论倾向。从初级教学模型、到智能“未来之星”“纳英特NL200”等，引导学生创新思维，培养科学与创新相结合的实践模式，使课程达到省内同级水平，与国际接轨，迎接智能机器人时代。智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响，他们在中小学的信息技术教育中都不同程度地对学生进行智能机器人知识的教育。在他们的课程中有让学生认识机器人的教学内容。目标是让学生认识各种由计算机控制的机器人的作用，让学生分组讨论有关机器人的功用和局限性及可能对人类产生的影响等问题。美国教育界公认，智能机器信息技术教育将扮演不可或缺的重要角色。当高中生具有了这方面的素质，将来可以更容易地适应各种技术革新，也更容易在未来的信息时代获得成功。教学实验的开展，从如下方面进一步进行：建立高中智能机器人教学实验基地。系统指导学生完成电子电路的简单设计、焊接与电路调试。建成机器人教学资源库，将集成实验资料、制作教学课件、教学教材、研究教学案例、教学录相、教学参考资料、教学元数据等，形成高中生机器人教学资源体系。探索高中生机器人C语言程序设计教学，形成教学课程标准试用版，形成专项研究课题论文报告。启动智能机器人编程方案，组织参加省赛和全国竞赛，获得参赛经验。预计教学实验的实验方法、过程与课程，为省内智能机器人教学探索作贡献，填补该课程省市级与东风教育集团实验教学课标的缺项。我国中小学智能机器人教育方兴未艾，有识的信息技术基础教育的决策者和工作者应该抓住这一教育改革创新的先机，将信息技术教育推进到一个新的水平。有超前意识的教育工作者，应该关注新技术教育发展趋势，思考未来社会对人才培养的需求，并为培养高素质的人才打好基础。

参考文献甘国胜《中小学智能机器人教学的意义》，/g1xxjs/教学论文，2021

社会实践报告系别：班级：学号：姓名：作为祖国未来的事业的继承人，我们这些大学生应该及早树立自己的历史责任感，提高自己的社会适应能力。假期的社会实践就是很好的锻炼自己的机会。当下，挣钱早已不是打工的唯一目的，更多的人将其视为参加社会实践、提高自身能力的机会。许多学校也积极鼓励大学生多接触社会、了解社会，一方面可以把学到的理论知识应用到实践中去，提高各方面的能力；另一方面可以积累工作经验对日后的就业大有裨益。进行社会实践，最理想的就是找到与本专业对口单位进行实习，从而提高自己的实战水平，同时可以将课本知识在实践中得到运用，从而更好的指导自己今后的学习。但是作为一名尚未毕业的大学生，由于本身具备的专业知识还十分的有限，所以我选择了打散工作为第一次社会实践的方式。目的在于熟悉社会。就职业本身而言，并无高低贵贱之分，存在即为合理。通过短短几天的打工经历可以让长期处于校园的我们对社会有一种更直观的认识。实践过程：自从走进了大学，就业问题就似乎总是围绕在我们的身边，成了说不完的话题。在现今社会，招聘会上的大字报都总写着“有经验者优先”，可还在校园里面的我们这班学子社会经验又会拥有多少呢？为了拓展自身的知识面，扩大与社会的接触面，增加个人在社会竞争中的经验，锻炼和提高自己的能力，以便在以后毕业后能真正真正走入社会，能够适应国内外的经济形势的变化，并且能够在生活和工作中很好地处理各方面的问题，我开始了我这个假期的社会实践-走进天源休闲餐厅。实践，就是把我们在学校所学的理论知识，运用到客观实际中去，使自己所学的理论知识有用武之地。只学不实践，那么所学的就等于零。理论应该与实践相结合。另一方面，实践可为以后找工作打基础。通过这段时间的实习，学到一些在学校里学不到的东西。因为环境的不同，接触的人与事不同，从中所学的东西自然就不一样了。要学会从实践中学习，从学习中实践。而且在中国的经济飞速发展，又加入了世贸，国内外经济日趋变化，每天都不断有新的东西涌现，在拥有了越来越多的机会的同时，也有了更多的挑战，前天才刚学到的知识可能在今天就已经被淘汰掉了，中国的经济越和外面接轨，对于人才的要求就会越来越高，我们不只要学好学校里所学到的知识，还要不断从生活中，实践中学其他知识，不断地从各方面武装自已，才能在竞争中突出自已，表现自已。在餐厅里,别人一眼就能把我人出是一名正在读书的学生,我问他们为什么,他们总说从我的脸上就能看出来,也许没有经历过社会的人都有我这种不知名遭遇吧!我并没有因为我在他们面前没有经验而退后,我相信我也能做的像他们一样好.我的工作是在那做传菜生,每天9点钟-下午2点再从下午的4点-晚上8:30分上班,虽然时间长了点但,热情而年轻的我并没有丝毫的感到过累,我觉得这是一种激励,明白了人生,感悟了生活,接触了社会,了解了未来.在餐厅里虽然我是以传菜为主,但我不时还要做一些工作以外的事情，有时要做一些清洁的工作，在学校里也许有老师分配说今天做些什么，明天做些什么，但在这里，不一定有人会告诉你这些，你必须自觉地去做，而且要尽自已的努力做到最好，一件工作的效率就会得到别人不同的评价。在学校，只有学习的氛围，毕竟学校是学习的场所，每一个学生都在为取得更高的成绩而努力。而这里是工作的场所，每个人都会为了获得更多的报酬而努力，无论是学习还是工作，都存在着竞争，在竞争中就要不断学习别人先进的地方，也要不断学习别人怎样做人，以提高自已的能力！记得老师曾经说过大学是一个小社会，但我总觉得校园里总少不了那份纯真，那份真诚，尽管是大学高校，学生还终归保持着学生的身份。而走进企业，接触各种各样的客户、同事、上司等等，关系复杂，但我得去面对我从未面对过的一切。记得在我校举行的招聘会上所反映出来的其中一个问题是，学生的实际操作能力与在校理论学习有一定的差距。在这次实践中，这一点我感受很深。在学校，理论的学习很多，而且是多方面的，几乎是面面俱到；而在实际工作中，可能会遇到书本上没学到的，又可能是书本上的知识一点都用不上的情况。或许工作中运用到的只是很简单的问题，只要套公式似的就能完成一项任务。有时候我会埋怨，实际操作这么简单，但为什么书本上的知识让人学得这么吃力呢？这是社会与学校脱轨了吗？也许老师是正确的，虽然大学生生活不像踏入社会，但是总算是社会的一个部分，这是不可否认的事实。但是有时也要感谢老师孜孜不倦地教导，有些问题有了有课堂上地认真消化，有平时作业作补充，我比一部人具有更高的起点，有了更多的知识层面去应付各种工作上的问题，作为一名大学生，应该懂得与社会上各方面的人交往，处理社会上所发生的各方面的事情，这就意味着大学生要注意到社会实践，社会实践必不可少。毕竟，很快我就不再是一名大学生，而是社会中的一分子，要与社会交流，为社会做贡献。只懂得纸上谈兵是远远不及的，以后的人生旅途是漫长的，为了锻炼自己成为一名合格的、对社会有用的人才.很多在学校读书的人都说宁愿出去工作，不愿在校读书；而已在社会的人都宁愿回校读书。我们上学，学习先进的科学知识，为的都是将来走进社会，献出自己的一份力量，我们应该在今天努力掌握专业知识，明天才能更好地为社会服务。实践心得：虽然这次的实践只有短短的几天，而且从事的是比较简单的服务工作，但是通过与各种各样的人接触，还是让我学会了很多道理。首先是明白了守时的重要性。工作和上学是两种完全不同的概念，上学是不迟到很多时候是因为惧怕老师的责怪，而当你走上了工作岗位，这里更多的是由于自己内心的一种责任。这种责任是我学会客服自己的惰性，准时走上自己的岗位。这对我以后的学习生活也是一种鞭策，时刻牢记自己的责任，并努力加强自己的时间观念。其次让我真实的体会到了合作的重要性。虽然我工作的只是小小的一家餐厅，但是从点单到制作到递送到结帐这一环环的工作都是有分工的，只有这样才能使整家店的工作效率都大大的提高。以前虽然在书上看见过很多的团队合作