机器人创新课程设计探析论文

机器人创新课程设计探析论文机器人创新课程设计探析论文 1mBot机器人介绍 mBot是一款为素质教育而生的低门槛 机器人小车 是实现跨学 科综合素质教育STEAM 1 的载体 借助mBot机器人开展教育是培养 学生创新能力的有效途径 2 mBot机器人分为硬件和软件两个部分 硬件是标准化的电子零件 由mBot机械部分 mCore控制板两部分 组成 同时配有一个简易遥控器可供拼装完成后直接 驾驶 软 件部分使用基于Scratch2 0 3 开发的图形化编程软件mBlock 通过 蓝牙直接实现操控mBotAPP mBlock根据需求编制一个程序 将其下 载到mCore 由mCore控制mBot机器人完成动作 mBot机器人与智能 玩具的区别在于它可以使用软件mBlock进行二次开发 在其上加载 一些传感器可以实现不同的功能 该次课程设计用3个mBot机器人模 拟制作一个智能交通系统 用实例来讲述创新课程设计过程 2智能交通系统分析 课堂以智能交通系统为主题 激发学生讨论 讨论结果形成一个简 单 完整的交通系统由3个部分组成智能汽车 智能红绿灯 智能车 库 具体功能如下描述 1 智能汽车 用mBot机器人模拟汽车的行 车过程 前进 左右转弯 倒车 同时用指示灯颜色和不同的声音 区分不同状况 以给出警戒和提示 车上安装超声波传感器 便于 安全倒车 汽车的行驶过程用遥控器控制 2 智能红绿灯 根据路 段车流量设置红绿灯间隔时间 绿灯结束后有3s的黄灯闪烁 指示 灯亮 并用LED数码管显示剩余时间 在mBot机器人的主控板mCore 上安装两个设备 一个是LED灯作为红绿灯使用 另一个是4位数码 管用来显示红绿灯时间 用RJ25接口线将两设备与主控板连接 3 智能车库 用超声波传感器来检测有无车辆入库 若有 则用舵机控 制横杆抬起 若无 则横杆落下 若在超声波出现故障时 则用机 械遥感手动控制横杆起落 mCore主控板接3个设备 一是超声波传 感器 用来检测门前有无车辆 二是遥感 便于应急时手动控制 三是舵机 其上安装横杆 接收超声波传感器信号 控制横杆起落 3课程设计 将智能交通系统课程设计分基础 应用 创新3个阶段来讲述 1 智能汽车 对汽车的踩油门 松油门过程用键盘上的 按下 松 开上移键 命令来控制 脱机时 将 按下上移键 松开上移键 命令用红外遥控器上的上下箭头代替 便于脱机控制 由于红外线 遥控器控制命令以判断形式出现 须将其加入条件控制结构 其它 转向功能与前进类似 基础功能完成汽车的机械行驶前进 后退 左转 又转 同时配备相应的指示灯 通过键盘上的4个方向箭头完 成在线控制 使用图形化模块如表1的在线命令 通过学习让学生熟 悉mBlock软件界面 学会图形化模块的拖拽方法和技巧 教学内容 适合小学5 6年级学生 应用级在初级基础上将控制方式改为遥控 器控制 实现脱机运行 模块指令如表1的脱机命令 由在线命令转 为脱机命令模块结构简单 但加入了选择判断 使学生的思路更加 条理 同时查看对应模块生成的arduino程序如表1的Arduino代码 熟悉arduino语法结构 教学内容适合中高年级学生 创新能以初级 为基础 加上应用级训练具有的逻辑思维能力和读代码能力 可以 创造性地实现不同功能 当软件给出的模块结构不能满足要求时 可以在arduino的器IDE手写代码来完成 高级阶段 每个学生的作 品不一样 教学呈现个性化 适合大学生和电子类爱好者 2 智能红绿灯 定义一个变量time用来计时 将红绿灯持续的时 间设置为循环次数 每次延时1秒 将变量time值减1 用LED数码管 显示变量time值 达到计时效果 假设绿灯持续时间为30s 教学内 容属于中级 增加了循环结构和变量设置 红绿灯持续功能用循环 结构来实现 显示时间用变量赋值来完成 对中小学生 变量概念 不易于理解 可用解应用题时的设数知识点来变通 对这部分内容 的创新可以横向拓展 由红绿灯联想到路灯 声控灯 跑马灯 led 显示屏等 3 智能车库 设置3个变量s x y s用于存储超声波传感器测得 数据 x存储摇杆x轴移动的距离 y存储摇杆y轴移动的距离 s小于 10时 表示有车通过 横杆抬起 否则 横杆落下 x大于y表示横 向移动 横杆落下 y大于x表示纵向移动 横杆抬起 其执行ardui no程序如下 等待两秒是保证车安全通过 相比上面教学内容增加 两个难点 一是逻辑关系复杂包含顺序 选择 循环结构的嵌套 在理清逻辑关系的基础上才能驾驭 二是熟悉Arduino编程语言语法 结构 并用其将逻辑关系表达出来 创新应用可在深度上挖掘 设 计出更智能化的作品 4结语 创新教育是一种培养学生创造与创新能力的新型教育方式 提倡在 真实情境下学习 从生活中学习 该次创新教育课程设计内容选自 与学生接触紧密的智能交通系统 以此为主题展开讨论 激发学生 兴趣 引导学生关注生活 树立处处留心皆学问的学习理念 创新 课程采用项目化的教学方式 由智能交通系统为中心 向外发散到 智能汽车 智能红绿灯 智能车库 每个部分又引出更多的知识点 如 智能红路灯引出路灯 流水灯 led灯等 丰富创新课程教 学内容 体现知识有用性 创新课程教学目标区别于传统课程的知 识堆砌 5 强调知识的横向纵向联系 创新课程没有标准答案 每 个学生的想法都是智慧的萌芽 都会得到老师同学的认可 找自己 的存在感 参与意识更强烈 更容易保持学习的激情 增强学习信 心 在学习的过程之中更容易生成新的创意 创新课程是课堂教学 的有效补充 将基础教育获得的碎片化知识整合 结合实际加以应 用 强调知识的有用性 从而调动学生的学习积极性 培养学生的 创新 实践能力 参考文献 1 梁森山 中国创客教育蓝皮书 M 北京 人民邮电出版社 xx 2 万佑红 将国平 机器人教育与大学生创新能力培养的探索 J 电 气电子教学学报 xx 27 4 6 8 3 王同聚 Scratch与机器人共融在教学中的应用与实践 以中