河北師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 劉妍妍 吳育飛

機器人教育為STEAM教育提供了一個新的實踐平臺,在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計制作“自平衡機器人”項目時，從初步識別零部件，到理解原理，動手組裝部件，學(xué)習(xí)編程，調(diào)控機器人執(zhí)行動作，在這個過程中將各個學(xué)科不同的實踐過程和精神內(nèi)涵進行融合,使學(xué)生能夠主動獲取知識,尋求解決問題的方法,合作完成任務(wù)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生解決問題的能力、創(chuàng)新思維能力和合作學(xué)習(xí)的能力。

組裝和運行過程中容易出現(xiàn)的問題是：①EV3自平衡機器人組裝過程中極易出現(xiàn)接線錯誤；②EV3自平衡機器人無法站立平衡行走；③EV3自平衡機器人無法執(zhí)行正確的口令動作等。

①出現(xiàn)接線錯誤的原因，一方面是由于EV3自平衡機器人需要用到6根黑色扁平的接線，外觀一樣且數(shù)量居多；另一方面是因為在搭建圖紙上并沒有明確標(biāo)注電機和傳感器需連接EV3程序塊中的具體端口，在這種情況下極易出現(xiàn)接線錯誤。因此，在組裝前首先要查看相關(guān)資料，明確電機和傳感器連接EV3程序塊中的具體端口；其次，為了區(qū)分連接不同電機和傳感器的接線，連接過程中可以用小標(biāo)簽對電纜進行標(biāo)注，從而保證接線的正確。最后，為了使機器人更加美觀，要選擇長度適中的電纜進行連接，便于對接線進行歸并整理。

②自平衡機器人無法站立行走的原因：一是EV3自平衡機器人編程較復(fù)雜，在編程中出現(xiàn)了錯誤；二是電機和傳感器連接EV3程序塊中的具體端口不對應(yīng),接線錯誤；三是機器人在測試過程中電量不足。因此，在測試前，首先要對機器人進行正確的編程，EV3自平衡機器人編程對小學(xué)生是非常困難的，可以直接從樂高頭腦風(fēng)暴軟件中下載對應(yīng)編程至EV3程序塊中來解決編程問題；其次，在測試前要仔細檢查電機和傳感器是否連接到正確的端口，是否將顏色傳感器接入1號端口,陀螺儀接到2號端口，觸動傳感器接入3號端口，紅外傳感器接入4號端口，兩個大型電機分別接入A、D端口，中型電機接入C端口；最后，每次測試前都要將EV3自平衡機器人充滿電，以保證測試過程正確進行。

③機器人可以站立平衡行走，但有時會出現(xiàn)無法執(zhí)行正確的口令動作的問題，例如：顏色傳感器識別藍色顏色塊兒時沒有執(zhí)行順時針旋轉(zhuǎn)而是出現(xiàn)逆時針旋轉(zhuǎn)的動作。這是由于前光值程序運行時，環(huán)境直射光對識別顏色干擾。因此，測試時適合放在室內(nèi)漫射光環(huán)境操作，或者用一張白紙適當(dāng)遮擋直射光線。

為了達到更好的效果，EV3自平衡機器人在教學(xué)中應(yīng)注意以下幾點：①對于初次學(xué)習(xí)機器人制作的學(xué)生，在教學(xué)內(nèi)容上要增加相關(guān)基礎(chǔ)知識和原理的普及和學(xué)習(xí)，特別是做好程序設(shè)計的“掃盲”教育。②許多因素都會影響EV3自平衡機器人的效果表達，要把握好各影響因素之間的協(xié)同關(guān)系以及適切與優(yōu)化程度。③對于這種集成度較高的作品，課堂中要充分發(fā)揮教師指導(dǎo)下學(xué)生的主體作用，鼓勵學(xué)生敢于“犯錯”，從多次嘗試過程中試錯、對比、糾正，并逐步實現(xiàn)作品結(jié)構(gòu)、性能、執(zhí)行過程的逐步完善。