普通高中開設機器人課程思考

摘 要：通過對當前普通高中機器人教育的現狀分析，以及在中學進行實體機器人教學的瓶頸問題的研究。針對當前比較流行的虛擬機器人軟件蘿卜圈3D虛擬機器人教學平臺的教學實踐進行了闡述。并結合學校的一些做法探討了在普通高中機器人教育應該如何開展。

關鍵詞：機器人；虛擬機器人；蘿卜圈3D

一、普通高中機器人教育現狀

教育部從2003年就開始把中小學機器人比賽納入到全國中小學電腦制作活動中。在信息技術新課程標準中又將人工智能和簡易機器人制作列入了選修課程。就目前普通高中開展機器人教育主要有這樣幾類：

1.機器人興趣小組。

2.把機器人技術學習放入綜合實踐活動課中。

3.把機器人課程作為信息技術課的內容之一進入中小學信息技術教育課程。

4.作為研究性課程的方式進入普通高中的學生當中。

就當前情況來看以第一種情況進入校園的方式居多。我校從2005年開始一直堅持將參加機器人競賽和教學活動作為學校的一項特色教育來抓，學校一直致力于把機器人特色做深、做精。多年來，我們學校信息技術教研組一直堅持組織學生參加各類機器人賽事并獲多項獎勵。在2012年我校成功地申請了江蘇省機器人創新教育課程基地，這也將是我校將機器人教育推向更高的平臺的一個契機。

二、開展實體機器人教學存在的困難

實體機器人的價格比較昂貴，動輒數萬元，每年還要增加新的配件來滿足教學需求，興趣小組參加比賽資金壓力都很大，更不要說在課堂普及了。另外，實體機器人的教學對場地還有特殊的要求。在目前高考制度下，尤其對普通高中來說，要想在本來就不寬松的教學時間內增加機器人教學實踐是不可能的。所以機器人作為課程內容進入中小學，無論國內還是國外，目前都沒做到普及。

三、如何在普通高中開展機器人教學

當前只有極少數學校將機器人作為一門課程面向全體學生開設。在高中開設的更是鳳毛麟角。其中主要因素是經費、課程時間安排等問題。從機器人硬件設備的購買、部件的配置及維護管理等都需要龐大的開銷。而虛擬機器人作為一種純軟件環境，具有不受實體機器人的硬件、場地限制等一系列優勢，便于大范圍教學的開展和管理。學校可以通過虛擬機器人開展機器人教育，等到時機成熟再由虛擬機器人轉向實體機器人的教學。這種方式既可以推動機器人教育的普及，同時也可以為實體機器人教學打下基礎。因此，虛擬機器人教學可以說是對當前普及機器人教育的首選。

1.蘿卜圈3D虛擬機器人成功應用于教育

目前針對學校教學的虛擬機器人軟件還非常少，其中蘿卜圈3D虛擬機器人是其中的佼佼者，也非常適合高中學生學習。它具有很多的特點：

（1）全3D場景。用戶可自由控制視角的位置和角度進行場景漫游。

（2）逼真的仿真效果。采用虛擬現實技術，高度接近實際環境下的機器人運動狀態，大大簡化了實際機器人調試過程。

（3）實時運行調試。運行時，依據實際運行情況，調整機器人參數，幫助用戶快速實現理想中的效果。

（4）自由靈活的機器人搭建與場地搭建。用戶可自由選擇機器人及其配件，進行機器人搭建，可自行編輯3D訓練比賽場地任務等。

2.結合我校實際情況，開展適合學情的教學方法

（1）采用任務式教學，激發學生的學習熱情。學習虛擬機器人因為面對的是計算機，學生的興趣肯定不如面對看得見、摸得著的實體機器人，那么在教學中可以通過設置一系列由易至難的任務引導學生學習，讓學生在完成任務中體會成功，任務難度的提高還能激發學生的挑戰欲望。同時可以開展對抗賽，如跑道競速、漫游金字塔等都非常適合開展比賽，讓學生在競技中體會快樂，激發興趣。

（2）輔以實物機器人教學，全面提高學生能力。學生通過虛擬機器人軟件掌握到一定基礎知識和技能后，將一些興趣濃，動手能力強的學生選拔進學校的興趣小組參加各類比賽。讓他們的想法和創意在實體機器人身上得到體現。

教育是各種文化的融合，機器人教育的意義和價值是通過具體的智能機器人課程教學來實現的，也就是通過課程的開發和教師的教學實踐來實現的。機器人課程與傳統的以知識傳授和技能培養為目標的課程不同，機器人任務的設計、制作、調試具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，在校本課程、信息科技、勞技、科技活動的創新板塊中，在信息技術與課程的整合中，在各類課程的研究性學習活動中，機器人主題都能找到創造和發展的空間。

在普通高中開展機器人教育可以說才剛剛起步，無論何種形式的機器人課程，都必須通過教師創造性的勞動來開發。在機器人教育進入中小學課程教學模式的探索中，仍然需要一線教師不斷的努力和教育主管部門的大力支持。教師主體意識、責任感，主體能動力量和創造精神的提升使教師的課程開發能力、教學實踐能力、創新能力得到跨越式的發展。教師的發展帶來的是課程的發展、學校的發展，最終是學生的發展。

參考文獻：

[1]舒慧東.我國中小學機器人教育研究評述.中國教育信息化：基礎教育，2007.

[2]張國民.虛擬機器人在中學教育中的應用研究.浙江師范大學，2009.

（作者單位 江蘇省句容市高級中學）

編輯 謝尾合