EP机器人编程教学实践研究

EP机器人编程教学实践研究

李振宇

常山县城南中学 324200

摘要：机器人编程教学作为当今时代重要的人工智能教育方向之一，正越来越受到人们的关注。深入研究机器人编程教学实践对于推进人工智能教育、培养学生创新思维与解决问题的能力具有重要的意义。本文将以EP机器人编程教学实践研究为主题，探究机器人编程教学实践中教学设计、教学模式、教学评价等方面的问题。

关键词：EP机器人 编程教学 项目式学习

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中指出人工智能成为国际竞争的新焦点。提出应完善人工智能领域学科布局，设立人工智能专业，在中小学开设人工智能相关课程。2018年教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，提出“加强学生信息素养培育，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”。人工智能教育理念的兴起，机器人编程教学作为重要的人工智能教育内容之一，正成为公共服务领域里新形势下所推崇的趋势。同时，机器人编程教学除了与人工智能教育的密切联系，更是促进教育现代化的新方法。

EP机器人支持开放性软件平台同时还兼容第三方硬件，它的硬件包含有各类传感器和连接模块，可以通过不同的组合变成不同形态的机器人，实现不同的功能，提高了可玩性。教师和学生通过获取传感器模块、TOF视频模块数据，编写程序实现丰富的人工智能应用场景和课程教学需求。本文以EP机器人为例结合 Scratch3.0 编程环境进行教学实践研究。

一、机器人编程教学实践的教学设计

机器人编程教学实践的教学设计是整个教学工作的起点。在教学设计方面，应充分考虑适合不同年龄、不同背景和不同需求的学生群体。在教学内容方面，应注重提高编程技能与应用技能，强调学生的动手能力，一方面在教学内容的设置中增加课程的针对性，另一方面是针对机器人的程序设计进行实践学习、体验及其其它方面的活动，力求实现主客体互动式的学习模式。

传统的程序设计课程，更侧重于编程语言的和算法设计的教学，整堂课学生感觉比较的枯燥乏味，积极性也不高，更谈不上有多少成功的乐趣。而把编程教学与机器人结合起来，所编写的程序是机器人能否正常运转的核心部分，每一个动作都对应一段程序，所见即所得，学生在为机器人编写程序中会即时获得成功的喜悦。因为硬件的加入让学生增强了对编程教学的兴趣，同时，在教学设计中，也要考虑到硬件知识的介绍，软件编程与硬件的接口的适配，编程语言的应用，编程环境的选择等等都是要在教学设计目标中考虑。

1. 编程环境介绍

RoboMaster APP 是为EP机器人量身打造的一款多平台互动应用程序，支持 Scratch3.0 及 Python 3.6 两种编程语言，支持通过 Python 编写虚拟控件，自行设计交互界面，它配置了多种操控方式，内置丰富教学资源，更有多种竞技模式，带来无穷乐趣。

2. EP机器人模块功能

智能中控：拥有强大算力的智能中控同时支持低延时高清图传、人工智能运算、编程开发等功能；发射器：水晶弹和红外光束两种发射方式可供选择；两轴机械云台：云台转动范围可达540°×65°，配合FPV相机开启广阔视野；TOF模块：红外测距范围：0.1-10米；感应装甲：六块感应装甲可实时感应水晶弹击打或红外光束，结合竞技规则，智能判定胜负。底盘：负责机器人的运动和转向，是机器人的执行机构，EP机器人的车轮称为麦克拉姆轮，主要由轮毂、辊子两部分组成，辊子与轮毂呈 45°夹角。

二、机器人编程教学实践的教学模式

传统教学模式下，教师扮演着知识传授者的角色，学生则是知识的接受者。但在机器人编程教学中，教师与学生的角色被重新定义了。在机器人编程教学的过程中，对于教师来说，他们更多地扮演着引导者、设计者、研究者、评价者等多重角色，他们需要从传授知识的角色转变为指导者和支持者的角色。他们不再是唯一的知识来源，而是需要帮助学生发现问题、提出解决方案并帮助他们实现这些方案。教师需要鼓励学生自主学习，掌握独立解决问题的能力。对于学生来说，他们则要从单纯的接受者转变为积极的合作者、实践者和创新者，更多地通过实验、研究、交流等方式积极参与到机器人编程教学实践中。因此，在机器人编程教学实践中，教师和学生要通过协同作业，探索和发现问题，从而共同建立知识并创造解决方案。

本研究者对EP机器人课程内容进行分析研究，结合本校学生的年龄特点、社会阅历、知识储备等学情以及学校的实际情况，采用以“项目式学习”为主的教学模式分析教学任务，让学生在老师的指导下，以小组单位自主探究为主，将一个相对独立的项目进行处理：收集信息、设计方案、实施项目和最终评价，在这个过程中掌握知识，达到教学目的。

三、机器人编程教学实践的效果评价

教学效果评价是机器人编程教学实践的重要一环。课程评价主要以项目过程性评价为主，着重引导学生在学习和实施编程过程中敢于表达自己的想法和意见，给予鼓励性评价，创造性和建设性的问题思考、表达意见和良好的解决问题的能力应该得到鼓励。通常还使用问卷调查、测验等方法对学生的知识掌握、技能运用以及对课程的满意度等方面进行辅助评价。此外，还开展了机器人编程竞赛或其他形式的对战赛事活动，这样通过实践教学的合适方式，能够激励学生创新思维和解决问题的能力，提升学生的实践能力和综合素质。

四、结论

综上所述，机器人编程教学实践的研究与探索有着重要的意义。持续不断地研究和完善机器人编程教学实践的教学设计、教师教学角色、学生参与方式等方面的问题，是培养创新人才、推进人工智能教育的切实需求，也是提升教育现代化的一种新方法。同时，更为重要的是，它将会在未来对的生活产生广泛而深远的影响。

参考文献：

[1].袁加欣孔新梅杜东燕方海光. 中小学人工智能机器人课程教学模式研究[J]. 中国教育信息化, 2022, 28(10):123-128.

[2].赵亚萍. 基于计算思维培养的初中人工智能课程项目式教学模式探究[J]. 西部素质教育, 2021, 7(15):4.

[3].曾安, 余永权, 曾碧,等. 人工智能课程教学模式的探讨[J]. 江西教育学院学报, 2006, 27(6):4.

[4].王晶, 张环, 祝再兴. 混合式教学模式在人工智能课程中的应用研究[J]. 科技视界, 2021(26):2.