第一篇：简易机器人教学实践
简易机器人教学实践
四川绵阳中学 阳春
【内容摘要】
机器人教育在国外已普遍开展，在“世界机器人王国”的日本，除了每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容，每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛外,日本机器人教育是从娃娃抓起。为了赶超世界教育先进水平，近年来我国也大力加强了机器人教育。【关键词】机器人教育 自主探究 创新
比尔·盖茨曾预言“机器人即将重复个人电脑崛起的道路。点燃机器人普及的“导火索”，这场革命必将与个人电脑一样，彻底改变这个时代的生活方式。”
机器人教育在国外已普遍开展，在“世界机器人王国”的日本，除了每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容，每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛外,日本机器人教育是从娃娃抓起。为了赶超世界教育先进水平，近年来我国也大力加强了机器人教育。教育部于2003年调整信息技术课程设置内容，增添了信息技术教育中的人工智能与机器人课程，机器人教育已越来越受到重视。
主要结论与观点
机器人教育集趣味性、实践性、综合性、科学性、探究性为一体，深受广大青少年学生的喜爱，它集计算机、声、光、电等多种技术，可以让学生全面接触传感器、计算机软硬件、人工智能、自动控制、电子技术和机械工程等多个学科高新科技知识。智能机器人教学进入课堂可培养青少年学生综合素质。
我校的机器人教学还处于探索阶段，在校本课程中我们开设了两个与机器人有关兴趣活动。一个是采用简易机器人为器材，引导学生入门，培养学生爱好的兴趣课，另一个就是采用专业乐高积木的机器人竞赛班。从单纯的为了竞赛的获奖，提高学校声誉为目的，到提高了学生的综合素质为目的，从发现现象、探索证实到全面展开研究，到初步成果的体现，证实了中学智能机器人教学实践活动能有效提高了学生的综合素质。探索出了一条全面提升全体学生综合素质的新路子。
二、探索过程
国外机器人教学实验证明，机器人竞赛不仅活动主题有趣，更重要的是其问题解决方案是开放性的，学生可以用不同的方法达到同一个目标，因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培养学生的开放性思维。
我校早在03年初，就开始参加了四川省机器人竞赛。建立了机器人活动室，成立机器人实验小组进行了机器人足球、机器人灭火、机器人创意、FLL工程赛等多个机器人实验活动，几年来，取得了相当优异的成绩，在2011年4月，更是代表中国参加了在美国举行的FLL机器人世界锦标赛，并获得了金牌。但是机器人竞赛在大多数同学的眼中还是非常神秘与高端的。为了让更多学生体验、感悟和实践，学校从10年开始的校本教材的第二课堂中，就开设了机器人兴趣课。由于是针对大多数同学的课程，所以我们采用的是国内一家公司的简易机器人器材，相比乐高，使用起来是有许多不便，但这也影响不了学生的兴趣。老师边学边教和同学们一同学习机器人的程序设计，一同探究改装机器人，一同研究比赛方案，许多时候都是学生编出了更好的程序、首先发现一些传感器的特性、想出更好的机器人改装方案。两年多来，我校结合自己的实际，制订了完备的活动计划和实施方案：兴趣课每周有固定两节课活动时间以及节假日部分时间，更是修建和装备了多个机器人活动室。在活动过程中辅导教师尽量避免详细的讲解，只是提出每次活动具体的任务和要求，让学生自己设法解决，只是在涉及到安全等重要方面时教师才重点讲解和亲自操作。因为参加机器人实验的学生都是自主报名参加，对机器人实验具有浓厚的兴趣，积极性较高，通过机器人课外活动同学们普遍可以获得如下感受：
1．自己制作的机器人能够按照设计要求完成动作时的喜悦。
2．从策划，设计到制作，测试等一系列的开发过程均由自己亲手完成的成就感。3．体验参加机器人竞赛时的紧张与激动的心情。
4．可以向具有无限开发潜力的机器人领域进行永无止境的挑战。
三、通过课题的研究我们得到以下成果：
1、智能机器人教学活动有助于培养学生自主探究学习习惯
一个完整、能够完成任务的机器人，往往要用光、声、电、机械等各种器件，机器人因涉及多门类、多学科的知识和原理，通过教学可以拓展学生各学科的专业知识，又可将各学科的知识横向联系起来，对各学科所学知识起到巩固作用。首先，机器人教学实践活动中，学生按照图形要求或设想将几十种、甚至上百种零配件搭建成一个完整的能执行任务的机器人，每一个搭建步骤都必须自己或小组协同完成，这大大提高了学生应用各种工具的技巧和灵活的动手能力、空间想像能力。其次，在搭建前要构思巧妙完成的方式、方法和途径，对可行性要进行分析，得出最佳方案。最后，编写智能机器人执行任务的程序。学生要将任务分解成许多的小任务按步骤实施，即要编写出许多的小程序然后将机器放到场地中调试。此时要认真、仔细观察行走路线和机器人各部件的工作状态，然后根据完成任务和执行情况进行分析，对程序和部件进行更改，如此反复，直到能理想完成任务。在这一过程中，学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力都得到了培养。
2、通过“合作学习”培养学生的创新能力
合作学习是指教学过程中进行小组合作探究的一种学习形式。通过讨论、交流等形式，加深每个学生对所学知识的理解。使学生始终有一种参与感，从被动接受转为主动探索。它既能调动学生学习的积极性，又能充分发挥学生之间协调互补的作用。因此，通过合作学习培养学生合作、自主、创新的精神，是整个合作学习的主要目标。
合作学习有利于发挥特长，发展个性，并使每位学生都能在集体中发挥自己的聪明才智。合作学习的形式有利于培养学生的创新精神。根据中学生好胜心强的特点，积极培养勇于思考，勇于探索，勇于创新的人才。我们应更深入研究运用这种方法，有意识地培养学生成为适应社会发展的高素质的“创新型”人才。以“小组合作学习”为途径，对培养学生的创新意识、创新思维及创新人格有着重要的作用。
3、通过机器人实验活动培养学生对多门学科知识的整合能力，普及机器人教育有助于提高学生的综合素质
机器人的世界是丰富多彩，奥妙无穷的，在活动中，学生既动手又动脑，这种“做中学，学中做”的形式学生很喜欢，以此为契机，我们充分挖掘机器人与其他各学科的相关性，激发学生学习科学知识的强烈欲望，引导学生主动走进课本。机器人实验融合了数学、物理、化学、生物、信息技术等多门学科的知识，同时非常适合设计各种活动项目，这样正好弥补平时教学过程中学生主动应用知识情景比较少的不足。所以在设计活动项目的过程中，有意识的设计一些与科学学科相关的内容，特别是物理化学方面，比如杠杆、齿轮配比、轮子和轮轴、梁、摩檫力、重心等。我感觉在智能机器人与其他学科整合的教学领域中还大有潜力可挖，希望能以此作为一种全新的教学平台，发挥出越来越重要的作用。
第二篇：简易机器人制作的有效教学实践与探索p3300字
学校论文
开展通用技术选修课“简易机器人制作”的
有效教学实践与探究
安徽省阜阳第一中学 李亚东
[摘 要] 通过通用技术选修课”简易机器人制作”的教学，激发了学生学习兴趣、通过在“做中学”、“学中做”的教学方式，以及突出以学生是学习的主体，有效的学习必须建立在学习者自身的主观能动上，这是学习或教学当中的一个最根本的问题。同时要发挥教师的主导作用，在课堂上有效的时间内培养了学生的动手能力、创新能力。通过同学小组间的机器人的竞赛，增强了学生的合作意识，培养了学生的团队精神，以及对科技的兴趣。对于全面提高学生的综合素质大有裨益，特别在技术素养方面。从而达到课堂的有效教学效果。
[关键词] 激发 培养 做中学 学中做 合作
主体
有效教学
在加强学生素质教育、培养学生学习兴趣、动手能力、自我学习能力、创新能力以及与国际素质教育接轨的背景下，机器人有关教学走入了中学。而我校在也开始了通用技术选修课“简易机器人制作”的有效教学实践与探索。
简易机器人制作课程现今仅作为通用技术选修内容，本身有很强的实践性、趣味性、开放性，结果的多样性，学生感兴趣的往往是最终制作出的各式各样机器人作品。由于受限于机器人系统的知识结构体系，机器人本身涉及的知识较多，且对中学生而言较难掌握，加之不同的学校设备器材采购有限，不可能满足每一个学生动手操作实践的需求。那么如何在课堂上进有有效、高效的教学，让学生快速入门，并掌握大量的复杂的很深的相关知识，是摆在我面前的一个难题。目前，我从开展通用技术选修课“简易机器人制作”作为切入点，做了一些教学实践与探究。
一、教学策略、教学思路方面
简易机器人制作的教学内容复杂，而且有一定的难度，超出高中学生的知识范围。其制作不仅仅以零件的组装，电路的焊接，功能的调试三部分构成，对于没有任何电子制作基础的学生而言，每一环节都会给他们造成了很大的困难。在有限的时间内若学生不太容易做出成果，再加上要编程，很容易导致学生失去信心，因此笔者采取以下策略：
（1）小组合作学习，形成竞争机制，突出以学生为主体
简易机器人的制作教学与其他学科最大不同之处在于不是也不能以讲授为主，而是以实践为主，是考察学生的综合知识的掌握和运用能力，是学生综合素质的体现，是把知识转化为能力的过程。教师所扮演的角色是引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者，是师生共同参与的一次很有特色的有效教学活动。老师不能代替学生，越俎代庖，主要要培养学生的自主、独主、创新的能力，要学生亲历亲为才是最佳的方法和途径。过多的讲授，学生会被老师的思维牵制，不利于学生思维的自由发挥，创新能力的培养。学生要逐渐学会团队合作与分工的高效性和自我独立思考，为每一位同学搭建自我展示的舞台。通常四到六人为一组，要求同学搭配互补，这样安排有个最大的好处：动手能力和发散思维的同学可以与细心的同学互补，在互补中共同进步。一个同学要担任组长，组长要负责测试结果的记录，并寻找成功和失败的原因，把记录与其他组进行交流和分析，优化形体结构、组装流程、系统控制的基本原理及客观和主观存在的干扰因素。每组为了能达到最优效果，组内形成了内部的驱动力，从而在学生主动合作学习中有积极地情感体验，从而也潜移默化地培养了学生的自主合作精神与意识，进而把课堂还给了学生，学生成为课堂的主人，而教师则成了引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者。
（2）按部就班，循循善诱
比如，在机器人的制作教学内容，分成三个方面。一是结构零部件的组装；二是软件的编程；三是整机的调试。学生拿到手的材料全部都是散件，根据包装的图示，学生要进行组装。机器人零件较多，组装比较耗时，刚开始学生组装好的平均时间是近一个小时，而且零件装反的情况极为普遍，导致机身整体不协调。例如，不同部位的螺丝选取，上下肢方向的一致性等等。经过不断的熟悉和磨合，学生最后的组装时间都能达到三十分钟之内。软件的编程是整个活动流程中最为关键的部分，学生都没有太的软件编程的经验，我们就采用可视化VJC编程软件来降低难度。逐步逐步的选择操作动作对象与软件的相互转换。这种使抽象的C语言用可视化的操作的方法得到了推广和应用。（3）自主探究、欲擒故纵，自我感悟、和教师的画龙点睛的引导、指导
把课堂交给学生。对于学生提出的问题，我的回答大多都是：行不行，自己先试试，做一做就知道了。这样可以培养学生的自主、独立的思考意识，不能什么问题都来问老师，对老师有太强的依赖。当同学取得了一个个小小的进步成功后，就会瞬间产生了很大的成就感，再加上教师及时、恰当的表扬激励，这样对于其他同学来说却是一个不小的刺激，导致后面凡是遇到问题，同学们都是积极想象和思考，这种不甘落后的精神会感染了整支队伍，对问题的主动探究起到了极大的促进作用。机器人的电子元件包含了声音传感器、红外线传感器、超声波、蓝牙传感器等重要的传感器，在学习时我没有马上告诉学生它们的功能，而是设定教学目标，让学生不断的摸索和尝试，学生通用NTX等控制器及机器人运行时的各种数据的变化、对比，学生很快就能区分开来，而且印象特别深，使学生在“做中学”，在“学中做”，亲历亲为，把学习的主动权及学习目标交给学生，教学效果特别显著。
实际上，运用欲擒故纵的目的就是让学生自主的课堂上，探究其中的奥妙，加强学生解决问题的能力，运用开放性思维和切身生活体验来感悟把复杂的事情简单化，相似的事情类比化，专业的事情简单通俗化。如果教师直接给出的问题答案，并不是学生记忆最深刻的，只有学生自己动脑思考，亲身探究，归纳和总结所得到的知识才是真正属于自己的，这样理解了的知识能可能转化为创新能力。从而有效地提高了教学效果。这样可以让自己的每一节课都成为有效的、高效的课堂。
二、有效教学的感悟与反思
1、设定教学目标。教师必须使学生明白学习内容有哪些，什么是必须理解的，学习究竟要达到什么目的。
2、通过机器人制作的教学，使学生真正培养了学生科技创新能力，提高了学生的科学技术素养，提升了学生多学科综合知识应用能力，升华多元化处理问题的手段和思维方法，对其他学科的学习起到辅助和促进作用，从而实现了学生学习能力的迁移。机器人学科是个多学科的高度综合学科，这就会使学生为了把某个项目做好，就会提升他对相关项目的学科的学习兴趣。如：数理化、外语等，从而从学生内心深处激发他的学习兴趣与动力。
3、培养严谨的学习态度，形成学生良好的观察习惯以及耐心专注力 例如，在机器人制作时，大多数学生都非常集中注意力，对机器人的运行，进行仔细观察。不断地尝试，看看设置传感器的灵敏度不够够；观察电机的转速是否一致，是否是导致轮子的转速出现偏差使传感器失效；是否是电池的电量不足，传感器达不到太快的传感信号等等。学生们得到的是都是他们经过大量的实践、观察、归纳的结果，通过不断的尝试，不断的调整和修正，最终机器人按照目标完成预定任务。在这一过程中使学生的意志在实践中得到锻炼，观察能力、耐心专注力得到了提高，心态得到了磨砺。记得有个学生对我说：“老师，从机器人选修课中，我学到了很多，我看到了自身的不足，尤其是我急躁的性格是我的致命伤。虽然理科是我的强项，但每次都拿不到高分，很多不该错的就是由于马虎导致自己的成绩没有整体的提高。但我一定努力的改正自己的不足。”听到这番话，我由衷的感慨：如果这项活动能够持续的开展，这种有效教学模式会使更多的学生，提高自我认知，这对以后的学习乃至人生都有重要的意义。
4、帮助学生挖掘自我潜能，培养学生的合作意识和团队精神，树立正确的技术观，价值观，世界观，合理规划未来
不同的学生都有自己的不同的特长，如果教师能够有效的开发学生的这些潜在的能量，深入广范的挖掘，把课堂还给学生，进有高效的课堂教学与有效的课外辅导，学生真的可以创造出一些不可思议的作品。从这一部分的教学中，学生可以发现自己的兴趣在哪里，对其今后的人生规划发展奠定了稳健的基石，使学生明确人生的长期奋斗目标与短期的奋斗目标，由盲从走向独立，由平淡走向激昂，由理想走向成功，对其一生都会产生深远的广泛的积极影响。
参考文献：
[1] 乐 高《NTX编程指南》 [2] 乐 高《简易机器人搭建》
第三篇：通用技术之简易机器人制作
《通用技术之简易机器人制作》
课程简介
本阶段课程是能力风暴C系列课程体系中适用于普通高中通用技术选修课《简易机器人制作》的配套实验活动书。本书按照《简易机器人制作》教材章节分布，分成单片机机器控制程序、单片机与传动机械、单片机与控制电路、简易机器人的设计与制作四大单元开展该选修课程的教学，其中针对每个单元下每一小节的课程内容设计出典型的教学活动项目，并以任务为主线，由易到难螺旋式地向学生呈现知识点、培养解决实际问题的能力。课程依据
《技术课程标准（实验）》、苏教版《简易机器人制作》。课程案例
教学活动指南
第四篇：开展通用技术选修课简易机器人制作的教学实践与探索p
学校论文
开展通用技术选修课“简易机器人制作”的
有效教学实践与探究
安徽省阜阳第一中学 李亚东
[摘 要] 通过通用技术选修课”简易机器人制作”的教学，激发了学生学习兴趣、通过在“做中学”、“学中做”的教学方式，以及突出以学生是学习的主体，有效的学习必须建立在学习者自身的主观能动上，这是学习或教学当中的一个最根本的问题。同时要发挥教师的主导作用，在课堂上有效的时间内培养了学生的动手能力、创新能力，如通过同学小组间的机器人的竞赛，增强的学生的合作意识，培养了学生的团队精神，以及对科技的兴趣。对于全面提高学生的综合素质大有裨益，特别在技术素养方面。从而达到课堂的有效教学效果。
[关键词] 激发 培养 做中学 学中做 合作
主体
有效教学
在加强学生素质教育、培养学生学习兴趣、动手能力、自我学习能力、创新能力以及与国际素质教育接轨的背景下，以及最近几年来，国内省级的、国家级的，以及国际的FLL、VEX大赛，机器人各种竞赛活动如火如荼的开展着，而我市这一块才刚刚起步，我校在这一块也开始了通用技术选修课简易机器人制作的有效教学实践与探索。
简易机器人制作课程现今仅作为通用技术选修内容，简易机器人的制作本身有很强的实践性、趣味性、开放性，结果的多样性，学生感兴趣的往往是最终制作出的各式各样机器人作品。由于受限于机器人系统的知识结构体系，机器人本身涉及的知识较多，且对学生而言较难掌握，加之不同的学校设备器材采购有限，不可能满足每一个学生动手操作实践的需求。那么如何在课堂上进有有效、高效的教学，让学生快速入门，并掌握大量的复杂的有很深的相关知识，是摆在我面前的一个难题。目前我校乃至我校教学这一块尚处空白，怎么办？就这一块，我从开展通用技术选修课简易机器人制作作为切入点，做了一些课堂的有效教学实践与探究。
（注：从我校去年选拔优秀学生首次参加全省的青少年机器人比赛，其中参赛的项目分别是简易机器人的制作及机器人足球的竞赛。并取得省四个二等奖、一个三等奖的较好成绩，参加此项目的学生在创新意识和动手操作能力等多方面都有了很大的提高。这些都得益于有效、高效课堂学习的教学实践。）
一、教学策略、教学思路方面
大赛中的简易机器人制作和机器人类竞赛比选修课本的教学内容复杂，而且有很深的难度，超出学生的高中知识范围。不仅仅以零件的组装，电路的焊接，功能的调试三部分构成，对于没有任何电子制作基础的学生而言，每一环节都会给他们造成了很大的困难。在有限的时间内若学生不太容易做出成果，再加上要编程，很容易导致学生失去信心，因此笔者采取以下策略：
（1）小组合作学习，形成竞争机制，突出以学生为主体
简易机器人的制作和机器人类竞赛教学与其他学科最大不同之处在于不是也不能以讲授为主，而是以实践为主，是考察学生的综合知识的掌握和运用能力，是学生综合素质的体现，是把知识转化为能边的过程。教师所扮演的角色是引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者的作用，是师生共同参与的一次很有特色的有效教学活动。老师不能代替学生，越俎代庖，主要要培养学生的自主、独主、创新的能力，要学生亲历亲为才是最佳的方法和途径。过多的讲授，学生会被老师的思维牵制，不利于学生思维的自由发挥，创新能力的培养。学生要逐渐学会团队合作与分工的高效性和自我独立思考，为每一位同学搭建自我展示的舞台。通常四到六人为一组，要求同学搭配互补，这样安排有个最大的好处：动手能力和发散思维的同学可以与细心的同学互补，在互补中共同进步。一个同学要担任组长，组长要负责测试结果的记录，并寻找成功和失败的原因，把记录与其他组进行交流和分析，优化形体结构、组装流程、系统控制的基本原理及客观和主观存在的干扰因素。虽然比赛是有团体的也有个人独立参与的，但是前期的合作是个人迈向成功重要的一步。每组为了能达到最优效果，组内形成了内部的驱动力，从而在学生主动合作学习中有积极地情感体验，从而也潜移默化地培养了学生的自主合作精神与意识，进而把课堂还给了学生，学生成为课堂的主人，而教师则成了引导者、指导者、组织者、帮助者、合作者。
（2）按部就班，循循善诱
比如，在机器人的制作教学内容，分成三个方面。一是结构零部件的组装；二是软件的编程；三是整机的调试。学生拿到手的材料全部都是散件，根据包装的图示，学生要进行组装。机器人零件较多，组装比较耗时，刚开始学生组装好的平均时间是近一个小时，而且零件装反的情况极为普遍，导致机身整体不协调。例如，不同部位的螺丝选取，上下肢方向的一致性等等。经过不断的熟悉和磨合，学生最后的组装时间都能达到三十分钟之内。软件的编程是整个活动流程中最为关键的部分，学生都没有太的软件编程的经验，我们就采用可视化VJC编程软件来降低难度。逐步逐步的选择操作动作对象与软件的相互转换。这种使抽象的C语言用可视化的操作的方法得到了推广和应用。
（3）自主探究、欲擒故纵，自我感悟、和教师的画龙点睛的引导、指导
把课堂交给学生。对于学生提出的问题，我的回答大多都是：行不行，自己先试试，做一做就知道了。这样可以培养学生的自主、独立的思考意识，不能什么问题都来问老师，对老师有太强的依赖。当同学取得了一个个小小的进步成功后，就会瞬间产生了很大的成就感，再加上教师及时、恰当的表扬激励，这样对于其他同学来说却是一个不小的刺激，导致后面凡是遇到问题，同学们都是积极想象和思考，这种不甘落后的精神会感染了整支队伍，对问题的主动探究起到了极大的促进作用。机器人的电子元件包含了声音传感器、红外线传感器、超声波、蓝牙传感器等重要的传感器，在学习时我没有马上告诉学生它们的功能，而是设定教学目标，让学生不断的摸索和尝试，学生通用NTX等控制器及机器人运行时的各种数据的变化、对比，学生很快就能区分开来，而且印象特别深，使学生在“做中学”，在“学中做”，亲历亲为，把学习的主动权及学习目标交给学生，教学效果特别显著。
实际上，运用欲擒故纵的目的就是让学生自主的课堂上，探究其中的奥妙，加强学生解决问题的能力，运用开放性思维和切身生活体验来感悟把复杂的事情简单化，相似的事情类比化，专业的事情简单通俗化。如果教师直接给出的问题答案，并不是学生记忆最深刻的，只有学生自己动脑思考，亲身探究，归纳和总结所得到的知识才是真正属于自己的，这样理解了的知识能可能转化为创新能力。从而有效地提高了教学效果。这样可以让自己的每一节课都成为有效的、高效的课堂。
二、有效教学的感悟
1、设定教学目标。教师必须使学生明白学习内容有哪些，什么是必须理解的，学习究竟要达到什么目的。也就是说，要让学生把他们将要克服什么困难弄清楚，并且把注意力都集中在克服这种困难上。同时积极给学生提供自我展现的舞台，获得体验成功的乐趣以及在失败中成长的财富。我校在2011年第一次代表阜阳市参加全省机器人比赛，取得二个全省二等奖，以及个人第三名的成绩，使阜阳市在机器人项目上实现了零的突破。同时也为这几个学生获得参加中国科技大的自主招生的资格。2012年，第二次代表阜阳市参加全省机器人比赛，成绩稳定，并在其项目有所突破。获得了二个省二等奖，一个省三等奖。
2、真正培养了学生科技创新能力，提高了学生的科学技术素养，提升了学生多学科综合知识应用能力，升华多元化处理问题的手段和思维方法，对其他学科的学习起到辅助和促进作用，从而实现了学生学习能力的迁移。机器人学科是个多学科的高度综合学科，这就会使学生为了把某个项目做好，就会提升他对相关项目的学科的学习兴趣。如：物理、化学、数学、外语等，从而从学生内心深处激发他的学习兴趣与动力。
尽管各学科之间的知识体系有很大的差别，但都有内在的联系，对于一项成果的产生要运用多学科的知识来解决。“简易机器人的制作及机器人相关的比赛”教学为学生提供了知识综合应用的平台，实现知识的融会贯通。更重要的一点是，通用技术必修2中涉及的所有内容都可以通过机器人制作体现出来，对后期课堂教学的深入奠定了良好的基础。例如，机器人的搭建组装涉及到结构对整体的影响。有的学生在制作好之后发现机器人不走直线，喜欢往一个方向偏移，而且左右摇晃严重。这些问题反映了学生在组装过程中，可能由于电池盒安装的位置偏高，导致重心不稳出现摇晃。左右摇摆说明零部件在用螺丝连接时，某一部分螺丝拧的过紧，前后摆动频率不一致。这一系列存在的现象恰恰可以结合教材中谈到的“影响结构稳定性的因素”来分析解决。再如机器人零件的安装需要有明确的流程，某些流程中的时序允许环节颠倒，但有些必须要按照固定的顺序进行。所以这样可以使同学们对流程的认识更加清晰透彻，能够很好的体会到合理的流程对生活和生产中的重要影响。
3、培养严谨的学习态度，形成学生良好的观察习惯以及耐心专注力
这些经过机器人制作课堂教学的学生在观察能力、耐心专注力方面都有了显著的提高。敏锐的观察能力、耐心专注力是每个人不可缺少的素质，是人的非智力因素，对学生的学习起着很大的作用，这些都可以从后天的实践中培养、提高。例如，在机器人制作时，大多数学生都注意力非常集中，对机器人的运行，进行仔细观察。不断地尝试，看看设置传感器的灵敏度不够够；观察电机的转速是否一致，是否是导致轮子的转速出现偏差使传感器失效；是否是电池的电量不足，传感器达不到太快的传感信号等等。学生们得到的是都是他们经过大量的实践、观察、归纳的结果，通过不断的尝试，不断的调整和修正，最终机器人按照目标完成预定任务。在这一过程中使学生的意志在实践中得到锻炼，耐心专注力得到了提高，心态得到了磨砺。记得在去年的比赛结束后，获奖的学生对我说：老师，虽然这次比赛我的成绩不理想，但我学到了很多，通过这次比赛我看到了自身的不足，尤其是我急躁的性格是我的致命伤，虽然理科是我的强项，但每次都拿不到高分，很多不该错的就是由于马虎导致自己的成绩没有整体的提高。虽然这次又没拿到好成绩，但我一定会认识到自己的不足，努力的改正。听到这番话，我由衷的感慨：如果这项活动能够持续的开展，这种有效教学模式会使更多的学生，提高自我认知，这对以后的学习乃至人生都有重要的意义。
4、帮助学生挖掘自我潜能，培养学生的合作意识和团队精神，树立正确的技术观，价值观，世界观，合理规划未来
不同的学生都有自己的不同的特长，如果教师能够有效的开发学生的这些潜在的能量，深入广范的挖掘，把课堂还给学生，进有高效的课堂教学与有效的课外辅导，学生真的可以创造出一些不可思议的作品。从这一部分的教学中，学习可以发现自己的兴趣在哪里，对其今后的人生规划发展奠定了稳健的基石，使学生明确人生的长期奋斗目标与短期的奋斗目标，由盲从走向独立，由平淡走向激昂，由理想走向成功，对其一生都会产生深远的广泛的积极影响。
参考文献：
[1] 乐 高《NTX编程指南》 [2] 乐 高《简易机器人搭建》
第五篇：STEM理念下的简易机器人教学研究
STEM理念下的简易机器人教学研究
● STEM教育与机器人教育
1.STEM教育
STEM教育理念是当前国际上颇有影响力的教育思想之一，这一理念强调科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个领域的交叉融合与运用。在STEM教育中，科学素养是重点，是为学生将来进一步从事科学研究打基础的；技术素养和工程素养则是在实际的社会分工中普遍体现的，它以明显的应用特点为科学研究提供工具和思路；数学素养是STEM教育的基础，技术深入、工程论证、科学推理和建模都需要数学作为基础。[1]
2.简易机器人教育
作为高中通用技术课程的选修模块，“简易机器人制作”课程的开设成为当前中学进行素质教育的突破口。有些高中甚至面向全体学生开设机器人课程，让机器人教育进入课堂，进入每位学生的生活学习中。这一活动的综合性以及知识技术应用领域的广泛性，为培养学生的动手能力、逻辑思维能力、分析和解决问题的能力、合作能力等提供了良好的平台。
3.STEM与机器人教育的整合
STEM教育建立在集成其他学科知识，并融合成一个新的整体框架的基础上，它把这一整体的最佳结合点展现在学生面前，这也正体现了当前机器人教育的诉求。
STEM理念下的机器人教学充分体现了学科的综合性、实践性，其核心价值在于对学生创造思维以及实践能力的培养（如图1）。而这种价值的成功与否，关键在于课程体系中教学设计、教学模式和教学方法是否具备创新性。
● STEM理念下的简易机器人教学活动设计
STEM理念下的简易机器人教学需要放在“活动”的结构中来实施课程。而依据传统教学模式开展的机器人教学则很少考虑“活动”在整个教学过程中发挥的作用。美国国际技术教育协会提出了STEM取向的课程架构，以工程问题解决为主轴，再辅以技术（设计）、数学与科学相关知识，发展专题导向的教学模式，以培养学生科学知识整合的能力并激发学生学习工程的兴趣。它利用工程设计的方法把课程中需要学生掌握的科学知识和方法集合成具体的项目，通过解决核心问题的活动使学生经历科学探究以及工程设计的过程，给学生呈现的课程任务是一个需要执行产生最终产品的一项或多项任务，产品可以是一个问题的解决方案、一个模型或者一个成型的设备，而项目活动的高潮则是一个口头或者书面形式的产品展示以及具体的活动过程介绍。[2]
基于这一理念，结合简易机器人教学的实际需求，在整个活动过程中，教师始终以系统问题解决为中心，通过任务驱动，在创设的情境中明确目标，通过活动的实施与评价，实现系统问题的解决，STEM理念下的简易机器人教学活动设计如图2所示。需要特别说明的是，在情境创设过程中必须要明确学习目标，学习目标既是教学活动的起始点，也是教学活动的最终落脚点，是对学生参与学习活动后，在认知知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观领域获得成长的预期，同时目标的设计也要能体现学生对STEM理念学习的强调。例如，在使用超声波传感器进行感应接力的实际应用中，关于超声波传感器的工作原理和程序编写过程中涉及的分支结构均属于知识范畴，且前者属于感知科学范畴，后者属于编程技术领域。具体的设计过程将通过“机器人接力赛”的教学案例进行分析。
● “机器人接力赛”教学案例
STEM理念下的简易机器人教学，采用项目教学法实施教学，硬件采用Lego mindstorms NXT教育机器人套件以及配套的可视化编程软件。学生在学习本项目前已经对乐高构建有了一定的经验，熟悉了编程软件的基本操作，并有了使用传感器的经验。教师可以将班级中的48名学生分成16个小组，每个小组3名学生，4个小组作为一个团队参加比赛。
1.活动主题：机器人接力赛
2.活动目标（如右上表）
3.活动设计
“机器人接力赛”的任务将由4台机器完成，学生自主设计不同角色的机器人，共同完成机器人接力，场地如图3所示，1号机器人从起点出发，到达2号接力点时，1号机器人停止，2号机器人前进，依次类推，最后4号机器人在终点处投放物体。
机器人活动的项目设计作用在于从活动理论的角度去考虑机器人教学活动如何建构。总体而言，活动设计包括活动内容和活动流程设计两部分：活动内容的设计包括对任务、规则、分工以及工具等的设计；活动流程则是对具体活动完成序列的规定，该序列有助于活动实施过程的有序组织。
4.活动实施
（1）情境设计（10分钟）。研究阶段实际为对问题的深入理解和界定。教师在该阶段引导学生关注运动途中的巡线问题以及接力过程的感应，给出模拟流水接力的问题情境，将学生带入问题。学生通过《机器人接力赛任务说明》以及实体场地获得对该任务的深入理解，以团队讨论的方式梳理解决问题的关键点以及可能的解决方案。同时，教师讲解关键知识点，如光电传感器的原理及基本的使用方法等。
（2）活动计划（10分钟）。对问题解决的过程进行规划，包括明确定义问题、对问题解决进行任务的拆解和分工、时间规划、资料的收集和整理等。这一阶段的重要工作是由小组合作转变为团队合作，不同小组之间要讨论不同角色的机器人结构特点以及感应前一个或后一个机器人的方式。
（3）结构设计与调试（60分钟）。按照任务要求搭建机器人并编写程序代码，其中包括对相关知识点的学习过程以及传感器的应用。将载入程序的机器人放入实体场地进行调试，对方案中结构搭建或程序编写方面存在的不足进行实时修正。
（4）比赛总结（10分钟）。即任务完成情况的展示和项目管理过程的报告及讲演，以团队为单位演示机器人在实体场地中完成接力任务的全过程，并对团队合作过程进行口头报告。
机器人课程在培养学生的STEM素养方面具有独特的优势，在机器人教育中体现STEM理念也将是未来教育的发展方向。如何更好地在具体的课程中实施这一理念，是值得广大机器人教育者认真思考与研究的问题。
参考文献：
[1]许松彦.STEM教育视野下的智能机器人竞赛活动实施[J].中国信息技术教育，2015（04）.[2]李杨.STEM教育视野下的科学课程构建[M].金华：浙江师范大学，2014.[3]吴秀凤，陈奕贤.STEM理念下中小学Arduino机器人教学模式研究[J].福建电脑，2015（5）.[4]王同聚.中小学机器人教学模式的探索与实践[J].教育信息技术，2014（9）.基金项目：本文系江苏省现代教育技术研究2015重点课题“简易机器人校本课程的研究与开发”（课题编号：2015-R-41544）阶段性研究成果。
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