能力风暴机器人实践教学之点滴

当六年级上册的信息技术课本发到我手中，我翻开一看，怎么是讲能力风暴人编程。这在我以前的教学课本中从来没见过，我只记得我是在读大学才接触编程。编程对小学生来说是讳莫如深的。让小学生学习机器人软件，这行吗？带着疑问：我仔细通读了教材，然后上网查找了相关机器人学习的资料，这才认识到：机器人随着信息技术的应用与普及，已经离我们越来越近了。全国已举办多期“中国青少年电脑机器人竞赛”活动，它能够培养学生的动手、创新的能力。我们现在已经落后了，而且课本中介绍的能力风暴人是可视化的JC语言操作系统，而且是图形化交互式语言，学生易于理解和操作。既然起步晚，就要赶快动手。

一、下载机器人软件，给学生创设软件平台

因为首次教学，我依次按照课本从网上下载了VJC1.5和SVJC1.0系统，试着运行后，发现VJC1.5只是一个编辑平台，还需要一个实体机器人AS-M连接后才能查看所编程的情况进行加以验证，这对我们的教学非常不利，同时我们多媒体资源非常贫乏，要让教师拥有一个实体机器人模型都很难办到。所以我改用SVJC1.0系统，它又称能力风暴机器人仿真系统。它由VJC1.0与仿真系统两大部分组成。在实践教学过程中，我发现学生运行这个软件后，无法看到机器人的行走轨迹，只好借助仿真系统中的添加?蛐图带来帮助识别机器人软件。这给学生的学习带来不便。有没有显示机器人行走轨迹的能力风暴机器人的仿真系统？于是，我又在网上搜索，网上提供这种软件资料不是很多。功夫不负有心人，终于在新疆教研信息网上搜到了兵直222团提供的VJC1.5系统软件及其学习资料，我如获至宝，然后安装到教师机，经过试运行，一切都很理想，我依照例程编了机器人走五角星程序，然后运行仿真系统，最底下多出两行，型号及机器人参数设置（角度、红外线、显示轨迹、保存显示轨迹），选中显示轨迹，从左下角拖出机器人，运行成功了。我又给学生机全部安装了VJC1.5系统，并卸载了以前的SVJC1.0。学生的学习能力风暴人机器人已经搭设好。

二、从生活中了解和认识机器人

在对机器人背景知识介绍时，我引入了中央10套《走进科学》栏目中，曾经报道了一个叫“黎元”的机器人为病人实施先天性心脏病的治疗，医生们遥控“黎元”为病人实施手术定位，并获得了手术的成功。然后我又播放各种机器人的幻灯图片，让学生逐步认识到，在我们身边，还有这么多智能机器人和人类生活有着密切的关系，让学生对机器人有了一个感性的认识。接着我又展示了中国学生队员在2001年4月美国举办的“国际机器人灭火比赛”中的报道，中国学生采用的机器人平台是广茂达的机器人专家研制的能力风暴智能机器人，这种全球领先的平台使中国学生如虎添翼，取得了良好的成绩。现在我们学习的就是这种能力风暴机器人。通过对学生提问，以进一步加深学生对机器人的认识：说说你对机器人了解多少，它有什么特点？对人类的生活有些什么影响？未来的机器人又是什么样子？在背景知识介绍完时，并布置任务学生利用课余时间去图书馆、上网或者看电视来查阅机器人的资料。你对机器人的学习感兴趣吗？

三、实践操作，建构图形化的编程方法

（1） 熟悉界面，边练边学。

能力风暴人机器人教学首先需要学生了解系统界面，如果单纯让学生自己摸索，学生会走很多弯路，而且教学的意义也并不很大。因此，我采用讲解―演示法，着重讲解了模块库和流程图生成区及仿真运行的平台程序，让学生动手试一试、练一练，用搭积木的形式让学生把各个模块拖到流程图区，然后再进入仿真系统，运行验证自己这样做的结果是对的还是错的。学生的兴趣很快调动起来。这是学生学习能力风暴机器人的入门篇。教学任务是让学生熟悉界面，学会运用模块和仿真程序的进入和退出，学会调试该界面。

（2） 运用模块，编写实例。

运用模块来编程比用JC代码来编程相对容易，小学生易于接受。学生们都喜欢玩拼图、搭积木、七巧板游戏，而用模块法来编程，学生容易上手操作，不会对编程产生惧怕心理。采用直观教学法，可让学生明白编程的思想。我出示范例，让学生观察我用了什么模块，为什么要这样做？首先我分别拖出了一个直行模块和一个转向模块，并告诉学生我就用这两个模块就可以让机器人行走，然后学生就会惊讶地看着作，我进入仿真系统，把机器人拖入了黑色的活动区域，机器人行走了，但走得路程很短，能有办法改变吗？直行模块和转向模块参数能发生改变吗？在模块右击会弹出相应模块的设置参数对话框，然后我设置直行参数速度为100，时间为2秒，转向参数速度为80，时间为0.295秒。机器人就沿着我给出的参数往前行走，行走的路程已变得很长了。能让这两个模块编出机器人走正方形吗？让学生参照课本实例，运用模块，自己调试，完成操作。这个过程就是学生学习能力风暴的学习篇，本教学任务就是要让学生掌握编程思想，参数的设置和具体几何图形的编写。

（3） 求同存异，比较教学。

计算机编程的思想是自顶向下、逐步细化的过程，让机器人走正方形，可以采用直行、转向、直行、转向、直行、转向、直行、转向这8个模块来完成。这是程序结构中的顺序结构。这种结构比较直观，学生也比较容易理解，但操作繁琐。程序结构中还有两种结构，选择结构和循环结构。顺序结构、选择结构和循环结构是程序设计的三种基本结构形式。如果让直行、转向模块重复做这些动作时，编写的程序冗长而烦杂，利用循环语句编写这类程序，是解决问题的好方法，可以利用多次循环、直行、转向3个模块来完成。让学生阅读课本循环结构的工作原理，来知道程序是怎么实现的。这能很好地培养和训练学生的发散思维，引导学生的思考信息朝多种方向扩散。这个过程是学生学习能力风暴的进阶篇，本教学任务就是要培养和训练学生的发散思维和严谨的算法设计。

（4） 举一反三，创新思维。

能力风暴人的教学所倡导的思想就是创新。所以教学的最终目的是应用和创新。当学生们学完了走正方形、走圆形、走五角形之后，可以出示任务，让学生试着去完成走六边形、走奥运五环、一笔画铅笔、画花朵、画水壶等简单图案，熟练后甚至还可以画东方明珠等复杂的图案。在学完所有模块后，应该给学生出些有挑战性的项目内容，如越障跑、叫人起床、找房门，让学生尝试，教师可以帮助学生进行程序分析，然后让学生自己设计出程序的模块图。虽然难度很高，对学生的挑战性极大，但正是由于这种创新，人类社会才会有进步！我们提倡学生创新！这个过程是学生学习能力风暴的高级篇。教学中只对学有余力的学生和对机器人编程有发展潜力的学生来教学。

四、实践教学中的思考和反思

1. 机器人实践教学过程中，教师要善于和学生沟通，要充分认识自己的教学主体――学生，并掌握学生的知识结构和认知规律。如果违备这些规律，学生就不能很好地配合教师，完成教与学这一教学环节。

2. 教师要精通教材，备好教材，用好教材，但又不能拘泥于教材，教材中给出的实例毕竟有限、单一，教师备课时就要慎重选择学生易于接受的实例，如走五角星、一笔画铅笔、计算1―100的和霓虹灯等等。教师也要给自己定出目标，搜集相关的学习机器人资料，参考实例，有所创新地教学。

3. 机器人教学中要遵循循序渐进、由浅入深的原则，把握教学中的度。就像走楼梯台阶，一步一步往上走，既不原地踏步，也不能一步跨几个台阶。教师在上课前要把握好学生的学习状态以及知识的难易程度。在讲完直行模块和转向模块后，就要开始讲循环模块，一层层递增。同时，这对教师的自身素质也是考验。如果教师自己都不熟悉机器人图形化模块编程思路，那学生不就更困惑了吗？

4. 处理好等待型和主动型学生的关系。主动型学生非常好学，接受能力非常强，当教师刚讲完这个实例，他们过几分钟就能完成，同时还满脑子有很多问题，愿意主动尝试和探索问题，但在课堂纪律方面喜欢表现自己。而等待型学生则刚好相反，等待教师分配学习任务，怎么操作，碰到一些小问题，都要问教师，但他们课堂纪律非常好。我采用分层任务的方法来解决这两种学生的差异。在处理这两者关系，既要保护好主动型学生的求知欲、探索欲，同时也要鼓励等待型学生向主动性学生学习，不能挫败他们的学习积极性。

总之，机器人教学是一个逐步摸索、逐步实践的过程，在没有任何经验可借鉴的情况下，在课堂教与学的互动过程中，不断探索、不断反思、不断改进，这样才能让机器人教学有一个蓬勃的发展和更好的进步！我们要不断地创新！