机器人在初中的教学

信息技术教学的又一村机器人在初中的教学,一、机器人内容编写背景,多媒体技术应用,算法与程序设计,数据管理技术,网络技术应用,人工智能初步,信息技术基础,高中信息技术课程组成,必修,选修,2学分,2+X学分,12345,信息获取信息加工与表达信息资源管理信息技术与社会,高中人工智能的目标,通过人工智能的学习，学生应能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。,初中小学的怎样定位,机器人的教学为高中人工智能教学做好知识的铺垫,二、机器人教学进入信息技术课堂的必要性,1、智能机器人作为教具的特点技术的综合性：智能机器人是众多技术的集成体，更是信息技术的集成体。技术的先进性：智能机器人被公认为21世纪的技术制高点之一，集成了众多领域的先进技术。技术的自我更新性：智能机器人发展的终极目标是创造出类人机器人，还有漫长的路要走，在此过程中，智能机器人能自主全方位吸收其他领域的最新技术成果。自主体验性：学生在实现挑战性的智能机器人项目和比赛过程中，培养动手能力、创造能力、协作能力、综合能力和进取精神。兴趣性：几乎每个青少年都喜欢机器人，从而激发学生对科技的浓厚兴趣，使他们关注科技的相关知识及科技的发展。,2、中小学开展机器人教学的益处,（1）普及机器人知识的需要。要破除对机器人的神秘感，提高全社会对机器人的认识，促进机器人在社会各领域的应用，必须通过加强机器人学科教学，使机器人知识普及化。（2）深入开展信息技术教育的需要。开展机器人教育，有助于克服信息技术教育的一些弊端。一是避免片面强调软件工具应用技能的学习而造成的程序设计思维素质培养的缺失。二是避免重“软”轻“硬”、重模仿轻创新、重实践轻理论。,（3）与国际接轨的需要。日本、美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响，已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。要赶超世界教育先进水平，必须大力加强机器人教育。（4）迎接智能机器人时代的需要。据预测，21世纪中期，人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智能时代。最近10年，有关机器人的研究与应用水平将取得重大突破。机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整；开展机器人教育，有助于使我们不至于在机器人时代落伍。,3、是算法和程序设计教学的补充,80年代初，我国开展中小学计算机教育之初时，程序设计教学内容是计算机教育诞生的基础。程序设计教学是本学科中知识性较强的教学内容，相对于技能性比较强的部分应用软件的教学会更有生命力，程序设计教学在培养学生分析问题、解决问题能力及建立科学的思维方式上，有着其它学习内容不可替代的作用。在程序设计教学中结构化程序设计思想的建立和算法教学的实施，对学生分析问题、解决问题能力的培养作用是超学科的。不过在以前的程序设计教学中侧重语言教学，学生学习语言的两极分化的问题非常严重，削弱了程序设计教学的作用。语言只是算法的一种表现形式，算法分析和结构化的程序设计思维方式对学生将是终身受益的。,随着智能机器人教育在中小学信息技术教育中的出现，使得程序设计教学得到了更好的发展，解决了以往程序设计教学中存在的一些问题。使得程序设计教学在培养学生信息素养和综合能力上的作用得到了更充分的体现。用机器人的教学作为程序设计教学的启蒙内容，可以降低程序设计教学入门的门槛。在学习为机器人编写程序的过程中，学生会获得成功的喜悦、会建立成功的信心，从而取得程序设计学习的兴趣。将智能机器人作为程序设计学习的载体，会从根本上解决程序设计学习之初就已经形成的两极分化问题。智能机器人使程序设计的学习与信息技术的前沿领域紧密的结合在一起，从而提高了学生的学习兴趣，激发了学生的学习积极性。,三、教材的编写意图,本着以算法和程序设计为主要内容，弱化具体语言教学的思想设计教材。因为具体语言只是算法的一种表现形式，有些机器人编程环境中就有图形化编程，为我们弱化语言教学提供了有力支持，另外具体机器人的编程语言也有所不同。编写“认识机器人”这章的内容，主要目的是让同学们了解机器人概念、机器人原理、机器人历史、应用等内容；通过让智能机器人完成几个由简单到复杂的小任务来学习操作控制机器人，了解机器人的基本组成，掌握机器人的编程和机器人的一般工作原理；进一步使学生在第一章程序设计初步的基础上理解、掌握算法分析、算法的流程图表示、结构化程序设计。,教材的呈现方式,本章首先提出实际问题，然后对问题的进行算法分析，再用流程图把算法表示出来，最后利用机器人编程环境进行编程和调试，让机器人来模拟完成的方式呈现的如下图。目的是让学生了解计算机、机器人及自动控制在解决实际问题的步骤和一般过程。,问题提出,分析解决问题的算法,表示算法,调试-利用机器人模拟解决问题,四、教材的内容安排及目标,本章一共6节，每节安排2学时。本章的教学的目标（1）知识方面：了解机器人概念、原理、发展与应用等方面的基本知识。（2）能力方面：能对简单问题进行算法分析，能用流程图表示算法，能编写机器人程序，能在调试机器人过程发现问题、分析问题、解决问题。（3）情感方面：真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用，积极参加机器人编程教学活动，参加机器人有关比赛、机器人百科知识赛等各种课外活动,养成关注科技知识和科技的发展习惯。,第一节、认识机器人本节首先让同学们了解什么是机器人、机器人的产生、发展、种类及其广泛的应用，使学生产生想了解和学习机器人的强烈欲望。然后结合具体教学用的机器人，让学生了解机器人的一般组成及工作原理。第二节、机器人走直线本节主要了解机器人的编程环境，掌握机器人的简单操作，初步掌握机器人直行的工作原理。同时理解机器人的“电脑”执行命令与“执行机构”完成命令之间存在的差异。,第三节、机器人走正方形本节首先了解机器人转弯的工作原理，通过走正方形的任务的编程，让学生理解循环语句Fornext的使用方法。第四节、机器人认路本节主要介绍传感器的概念与作用，使学生掌握声音、红外传感器的使用方法，进一步掌握条件语句的用法，通过任务的分析与实践理解机器人认路的工作原理。,第五节、机器人走迷宫本节介绍红外或碰撞测障传感器的使用方法。根据人在黑暗中行走的方法来分析机器人走迷宫的工作原理，它是一个比较综合任务，要求在一个永远循环中不断地检测周围的障碍信息来确定行走的策略。第六节、机器人灭火本节介绍火焰传感器的使用方法。通过机器人灭火任务的分析，掌握分析复杂问题的方法，理解机器人探测火焰与扑灭火焰的工作原理。,五、对教学的建议,教师进行教学时应具有的相关知识和技能在能力方面，教师应具有一定的动手、自学能力，有较强观察、分析问题的能力。敢于尝试，不怕失败。对知识要求我认为应有一定程序设计基础，最好具有电子技术、数字模拟电路等知识。能理解传感器的工作原理。熟悉一种机器人的使用和编程。,教师如何利用教材进行教学教材中没有涉及具体的机器人，因此大家在课前的准备中要对每节