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（吉林省长春市东北师大附中）
摘 要：机器人教育是培养学生创新与实践能力的优秀平台,但是在机器人教育的普及方面,受场地及实验器材等原因制约,效果不理想.尝试应用Proteus仿真系统,将程序设计的学习与智能机器人硬件系统建立联系,在初中信息技术常规课堂中开展机器人教学实验,尝试通过机器人教学,解决信息技术教学中存在的一些问题.
关键词：初中信息技术；机器人教学；机器人教育；仿真Proteus
近年来,机器人作为一个融合多学科内容的学习领域,在培养学生创新、实践能力方面,得到了学校以及信息教师的重视,特别是2003年颁布的普通高中新课程标准将“简易机器人制作”列入中小学选修内容,使得我国机器人教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新台阶.很多学校开展了机器人教学,并且在常规课堂中进行了智能机器人的教学尝试.
一、机器人教育的价值
1.增加了信息技术教学的“技术”含量
基于机器人技术的教学内容,包括了数学、电子、程序、机械、自动控制等相关领域的内容,通过机器人技术的学习,可以让学生了解硬件及软件协调工作的基本原理,认识基本的电子元器件、简单电路设计、程序设计、基本算法等方面知识,了解智能机器人处理信息的全过程,这样的内容设置,有利于整合信息技术中的科技含量,普及机器人科学与技术知识,消除学生与现代科技的隔膜.
2.有利于培养学生的科学素养、创新精神、实践能力
学生在机器人的学习过程中,通过完成任务,探究问题、激发创造的论文范文,享受创造的乐趣.通过机器人培养学生的想象力、批判思维能力以及在实践中不断创新的能力.机器人制作强调心智与动作技能的结合,强调理论与实践的统一.学生通过动手操作,能充分地提高自己的设计与制作能力、技术探究能力以及利用技术解决实际问题的能力.教育机器人是科学教育与现代信息化教育中重要的教学载体,对培养学生的创新精神、实践能力及研究性学习能力发挥着十分重要的作用.
3.引导学生进入技术世界,增强其社会适应性
机器人课程引导学生关注社会,提高了学生学习技术的兴趣与责任感,学生在学习中,能够更深切地感受到信息时代技术发展给社会带来的变化,感受到日常生活中技术的存在,更理性地看待技术,并利用技术更广泛地参与社会生活,提高对未来社会的适应性.
二、对机器人教育的认识
彭绍东①教授认为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理论与实践.智能机器人的本质是单片机技术,是指在程序控制下,控制外部电路以及机械装置,并利用传感器检测外部数据,自动完成一定操作的智能设备.智能机器人技术融合了机械造型、电子传感器、计算机软硬件和人工智能等众多先进技术,综合了多学科的发展成果,代表了高新技术的发展前沿.作为信息技术与通用技术的交集,智能机器人教育已经成为促进学生动手与动脑相结合、培养学生创新精神和实践能力的智能平台,对学生理解技术、使用技术、应用技术解决实际问题等技术素养的提高具有奠基、引领的作用.
我校从2007年开始机器人教育,但是由于设备、场地等原因,只能有少数的同学参与到机器人项目的学习.2013~2014学年上学期,我在初二的三个班级中进行了“智能机器人教育走进常规课堂”的教学实验,尝试将智能机器人引入到信息技术的常规教学中,让更多的学生接触到智能机器人的内容.
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三、虚拟技术为机器人教学提供支持
虚拟技术是利用计算机多媒体技术,通过计算机软硬件的支持下生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等多种感官参与的环境.在教学过程中,我们使用了Proteus仿真软件,它是著名的EDA（Electronic Design Automation）工具,从原理图布图、代码调试到单片机与论文范文电路协同仿真、PCB设计,是目前唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件合为一体的设计平台,Proteus虚拟技术为程序设计与智能机器人的硬件控制系统架起了一座桥梁.在机器人教学中应用仿真软件,有很多优点：
1.为学生提供了更多实验、探究的机会
虚拟系统中所创设的实验环境,可以更多地给学生提供尝试、探索的机会,不用担心会损坏设备、造成人员伤害,摆脱了对硬件设备的依赖,同时也避免了意外因素干扰影响实验结果的不利现象,更符合学生自主建构的学习方式.
2.为程序设计与算法教学找到了更有生命力的契合点
信息技术学科需要加强程序与算法内容的教学.程序与算法是解决问题的一种方法、一种思维,在中学阶段进行相应的教学,对培养学生的逻辑思维、创新能力是极为有益的.在机器人的教学过程中,通过仿真系统,将抽象的程序直观化,提高了学生对程序设计学习的兴趣.
四、教学实例分析——创意“心”型彩灯
任务：在下图所示的仿真环境中,编程实现“心”型小灯创意闪烁.
教学目标：能够独立编程,实现“心型”小灯的创意闪烁.掌握程序的编译方法；掌握仿真系统的调试,能够理解“心”型小灯的电路原理.
教学重点：程序的编写与调试是重点,难点是程序与电路之间关系的理解.
教学策略：为降低学生编程的难度,老师提供了程序的主体框架,学生可在此基础上修改和补充；虚拟结合：将学生编译生成的文件,下载到实际的电路中,进行演示,让学生理解仿真系统与实物之间的关系；鼓励学生尝试,通过仿真效果检验所写的程序是否正确.
教学过程：（略）
五、来自学生的教学反馈
学期末,我让学生同时提交一份Word文档,谈一下这学期的课堂收获与教学建议.在此,摘录部分同学的反馈内容与大家分享.
冯××：我对这个学期的这门单片机课程很感兴趣,它能用电脑中C语言控制现实中的电路,这让我很感兴趣.
耿××：这学期的微机课我收获很大,学会了编程序,课余的时间也变得丰富起来,希望下学期有更精彩的内容.
王××：我觉得金老师的这个课很有意思.它不仅开启了我们的物理电学思维,而且对我们今后的各科学习会有许多好处,回归学生爱创造的天性.
魏××：老师,我想这一学期的信息课是我收获最多的信息课,您带我们走进了真正的科技世界,学习了真正的信息语言.希望老师能够将仿真系统的课程要领继续传授给我们,很期待接下来更神奇的计算机语言！
于××：本学期教学内容很让人感兴趣,内容丰富,引人深思,不过希望老师能多进行指导,希望下学期还能继续做这类程序.
赵××：希望期末过后展开兴趣小组,在程序上可以教一些更难的、比较贴近生活的,兴趣小组可以教一些自己动手做的.
周××：老师,我很喜欢你在课堂上所教的东西,很实用,我很愿意学您的课程.老师,下学期还要你教哦.
王××：学习单片机课程让我体会到了一个全新的计算机世界.看到自己的劳动成果,甚是欣慰.希望在以后的学习过程中,能更深入地了解单片机技术,制作出自己的作品.
学生对这一学期的学习内容很感兴趣,下一步需要做的工作是继续完善相应校本教材的开发,调整教学内容与方法,和同学们一起收获学习与创造的乐趣.
参考文献：
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［5］彭绍东.论机器人教育（上）（下）［J］.电化教育研究,2002（6）：3-7,2002（7）：16-19.
作者简介：金书辉,男,1971年4月出生,博士,就职学校：吉林省长春市东北师大附中,研究方向：教育技术.
总结：本论文是一篇免费优秀的关于机器人教学论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
乐高机器人引用文献:
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