皮欣

摘 要：近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能機(jī)器人被應(yīng)用在了小學(xué)課堂教學(xué)的過程當(dāng)中。老師在課堂上通過提出問題、講述教學(xué)模式，來(lái)引導(dǎo)小學(xué)生進(jìn)行問題思考，發(fā)揮學(xué)生的課堂自主性，讓學(xué)生參與到教學(xué)模式中去。同時(shí)，小學(xué)機(jī)器人教學(xué)在一定程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，通過機(jī)器人實(shí)驗(yàn)操作，提高了動(dòng)手能力和解決問題的能力。就小學(xué)機(jī)器人教學(xué)案例進(jìn)行探討，闡述了以下教學(xué)安全中的教學(xué)策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：基于案例；小學(xué)機(jī)器人；教學(xué)策略

一、小學(xué)機(jī)器人教學(xué)策略的實(shí)際案例

（一）《智能節(jié)能扶梯》的教學(xué)案例

在深圳市“機(jī)器人進(jìn)課堂”觀摩研討會(huì)上有一堂公開課，講述了《智能節(jié)能扶梯》的教學(xué)案例，具體的教學(xué)思路如下：

1.學(xué)習(xí)背景

在各地鐵、商場(chǎng)，人們常常發(fā)現(xiàn)自動(dòng)扶梯在沒人的時(shí)候也在運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣的做法會(huì)很費(fèi)電。為此，設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)能扶梯至為關(guān)鍵，該扶梯在有人的時(shí)候就轉(zhuǎn)，沒人的時(shí)候就停。

2.具體的設(shè)計(jì)方案

①在入口處安裝一個(gè)人體紅外傳感器，一旦感應(yīng)到有人，就運(yùn)行30秒。在30秒之間，持續(xù)檢測(cè)是否有人跟上，若有人跟上，則跳出程序，重新開始，再運(yùn)行30秒。缺點(diǎn)是未能考慮第二項(xiàng)，且人數(shù)較多時(shí)不實(shí)用，若兩人并排進(jìn)樓梯分別走出，則第一個(gè)人走出即停止。②通過判斷電梯上的人數(shù)來(lái)控制電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)。如果人數(shù)大于零，則電梯運(yùn)行；等于零，則電梯停止運(yùn)行。入口和出口處各用一個(gè)人體紅外傳感器。程序設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置變量初始值為0，入口處每進(jìn)1人，則變量加1，出口處每出1人，則變量減1。判斷變量是否大于零。缺點(diǎn)是未能考慮第三項(xiàng)，且人數(shù)較多時(shí)不實(shí)用，若有人并排進(jìn)電梯，則計(jì)數(shù)只算一次，導(dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。③采用重力感應(yīng)。在扶梯的每個(gè)踏板下方都安裝一個(gè)觸動(dòng)傳感器，只要有人上，踩動(dòng)踏板觸動(dòng)傳感器感應(yīng)到信號(hào)，則電梯啟動(dòng)，一旦離開則停止。此方案考慮比較周全，程序設(shè)計(jì)也簡(jiǎn)單直觀，容易理解，但是模型搭建不夠直觀。

（二）《導(dǎo)盲機(jī)器人的制作》的教學(xué)案例

本案例是關(guān)于軌跡識(shí)別傳感器的應(yīng)用，要求學(xué)生通過編程和搭建，讓導(dǎo)盲機(jī)器人按規(guī)定路線完成一次軌道行走，先通過仿真系統(tǒng)展示，然后在實(shí)際場(chǎng)地中加以調(diào)試，其教學(xué)過程如下：

1.學(xué)習(xí)背景

很多城市馬路兩旁的人行道上，都鋪設(shè)有帶有顏色的盲人專行道。盲人看不見盲道，有什么辦法可以設(shè)計(jì)出一個(gè)導(dǎo)盲機(jī)器人，幫助盲人順著盲道安全行走呢？

2.設(shè)計(jì)方案

用軌跡來(lái)模擬盲道，利用軌跡變量來(lái)進(jìn)行識(shí)別。必須先判斷機(jī)器人的位置，再采取對(duì)應(yīng)的策略。若在白線的左側(cè)，則右拐行駛，偏右則左拐，不偏就直行。當(dāng)導(dǎo)盲機(jī)器人位于白線的左邊緣時(shí)，右側(cè)的軌跡識(shí)別傳感器。探頭就可以檢測(cè)到白線，這時(shí)軌跡變量的返回值為2。當(dāng)導(dǎo)盲機(jī)器人位于白線的右邊緣時(shí)，左側(cè)的軌跡識(shí)別傳感器探頭就會(huì)檢測(cè)到白線，軌跡變量的返回值為1。當(dāng)導(dǎo)盲機(jī)器人正位于白線上時(shí)，左右兩側(cè)的軌跡識(shí)別傳感器探頭將同時(shí)檢測(cè)到白線，軌跡變量的返回值為3。當(dāng)機(jī)器人不在白線上時(shí)，左右兩側(cè)的軌跡識(shí)別傳感器探頭將同時(shí)檢測(cè)不到白線，軌跡變量的返回值都為0，判斷之后機(jī)器人就可以采取相對(duì)應(yīng)的策略。

3.模型制作

團(tuán)隊(duì)成員討論，并設(shè)計(jì)出程序，仿真成功之后搭建模型，并以社團(tuán)活動(dòng)的形式開展競(jìng)賽。本案例的教學(xué)要點(diǎn)在于讓學(xué)生明白如何利用軌跡識(shí)別來(lái)判斷機(jī)器人與軌跡的位置，通過判斷機(jī)器人的位置，從而采取相應(yīng)策略，如果機(jī)器人起始時(shí)就沒有放置在軌跡上，能否讓機(jī)器人自動(dòng)尋找軌跡呢？

4.導(dǎo)盲機(jī)器人自動(dòng)尋軌跡的方案解決的問題是：能否讓機(jī)器人自動(dòng)尋找到軌跡呢？

（1）方案一：當(dāng)條件判斷中軌跡變量等于0時(shí)，用變量來(lái)控制直行的時(shí)間，每次直行都多出0.1秒來(lái)擴(kuò)大尋找的范圍。

（2）方案二：條件判斷中當(dāng)軌跡變量等于0時(shí)，加入一個(gè)尋找軌跡的子程序。當(dāng)軌跡變量為1或者2、3時(shí)，只要探測(cè)到軌跡，就將變量歸零，同時(shí)跳出子程序，運(yùn)行主程序。若探測(cè)不到軌跡，則繞圈尋找。注意體會(huì)這里是用變量來(lái)控制直行的時(shí)間。變量越來(lái)越大意味著繞圈越來(lái)越大。這時(shí)可以組織學(xué)生再進(jìn)行拓展。

做好機(jī)器人模型之后，仿真成功，但在場(chǎng)地上測(cè)試時(shí)，往往還會(huì)出現(xiàn)脫軌現(xiàn)象。這個(gè)時(shí)候教師可以提出如何進(jìn)行程序上的優(yōu)化，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理想仿真環(huán)境與現(xiàn)實(shí)的區(qū)別的認(rèn)識(shí)。

二、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在信息高速發(fā)展的今天，讓機(jī)器人走進(jìn)小學(xué)課堂已經(jīng)成為一種教學(xué)改革手段。通過引入智能化機(jī)器人教學(xué)模式，讓小學(xué)生較早地接觸智能化設(shè)備，將會(huì)培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新思維。為此，相關(guān)的教師應(yīng)該積極地依據(jù)教學(xué)案例，發(fā)展一個(gè)適用于本學(xué)校機(jī)器人教學(xué)的模式，積極引進(jìn)機(jī)器人來(lái)到小學(xué)課堂，幫助學(xué)生接觸前沿的技術(shù)和知識(shí)，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

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編輯 段麗君