衡水中学高考励志标语| 河南中考时间| 2018高中分不分文理科| 绍兴市职教中心贴吧| 江苏省有几个县市| 二本软件工程工资高吗| 心理咨询证怎么考| 旅行的意义作文800字| 足球解说mp3| 2016江苏分数段| 研究生二战报考点要求| 大学挂科必须重修吗| 2018年南京市租房补贴| 复旦大学自主招生条件| 地理专业 自主招生| 得了癌症血常规正常吗| 输变电状态检修规程| 麦吉尔大学高考| 什么是学考和选考| 预测2017高考分数线| 大学三分钟演讲小故事| 买交强险免车船税骗局| 艺术生文化课如何提高| 河南教师资格证是统考| 纳兰性德论文方向| 中国终会成为足球强国| 网络教育两年了考了| 健康生活每一天的ppt| 北服2018文化多少分| 城市排名2018最新排名| 石河子大学药学调剂| 重庆初升高自主招生| 有关环保的短新闻| 高考前老师应该怎么做| 高中选课大学对应专业| 考博与考研| ios倒计时软件| 电脑有什么专业| 2017陕西中考状元| 普通高校报考智慧平台| 小学生数学报答案1380| 天津天运人力资源网| 驾驶证科目一考试题c1| 6月sat2考试时间2018| 2016全国3卷英语| 铁路职业中等专业学校| 公历与农历区别| 2017年执业医师资格考试时间| 手机挣钱工作有哪些| 我的青春800字叙事| 表情三巨头传到日本| 广东省自学考试| 伤官配印 格局差异| 复旦大学 浙江省 最低| 跟男朋友在一起100天| 暑期补课班是上一天吗| 考研初试一般在哪考| 广东工业大学 全国排名| 高考前表白还是高考后| 一年级健康饮食手抄报| 理综时间分配| 2018山西艺考时间安排| 去加拿大读研条件| 深圳民办小学学费| 高考导数分布| 2018年学考成绩| 天津鞍山道小学学区房| 资质证书挂靠| 语言教育的重要性| 国内长途搬家| 郑州国师高考怎么样| 2017高考语文古诗鉴赏| 夏季幼儿园温馨提示| 励志作文1000字大学生| 公务员报名费多少钱| 2018安徽高中会考大纲| 麻城2018房价会涨吗| 小说录入接单任务大厅| 中国改革新模式| 合肥一中国际班招生| 高桥小区2018年会拆吗| 如何申请去国外读博| 2018安徽艺孝多少人| 高三能请假吗| 2018高三二模| 工服申请书怎么写| a阅读pp竞品分析| 中国创新创业大赛2018| 0分考生徐孟南| 高考没有被录取| 2018年渔具展会时间表| 世界贸易战的消极影响| 2017上海大专自主招生| 上海环球雅思学校好吗| 16年江苏高考语文作文| 合肥市2018中考分数线| 高一地理笔记手写图| 漏电断路器有什么用| 立案书的步骤| 抓住萨达姆的人下场| 考上北大的女孩的语录| 2018证券从业报名时间| 河南理科文科分数线| 长沙职业学校| 大学录取通知书设计| 广东会考| 河南理科二本公立大学| 2018年召开什么哪两会| 我的青春里有努力800字| 1984年高考理科数学| 高考复读 户籍迁入广东| 四年级下册三单元作文| 高中物理100个黄金模板| 毕业寄语简短| 甘肃2017高考一分一段| 2017法语高考| 2018安阳市中考一模| 商业公函格式范文图片| 廉江市实验学校分数线| 幼儿故事大全短篇| 艺术生高考满分多少| 2017北京语文高考作文| 社会青年高考 初中毕业| 怎样有助于晚上睡眠| 郑州2018托福考试地点| 南大在职研究生mba学费| 2018顺义一模理综| 重庆上半年省考| 同等学力英语阅读理解| 喝什么牛奶能减肥| 为什么江苏要考小中考| 2017盐城三模生物| 我选择面对作文800字| 全国文综卷最高分| 往年中考录取分数线| 初中数学卷子| 2018年5月12 会计考试| 河南大学研究生院宿舍| 2018世界杯冠军热门| 马克思基本原理简答题| 中国社会组织评估等级| 2018广东省高考分数线| 计算机专业考研英语几| 国内认可高的美国大学| 中科院的博士工资高吗| 会计中级报名查询入口| 合肥高中最低分数线| 复旦大学mba考试科目| 温州地铁m1线| 百度颜值评分| 有匠心的12个字名言| 暑期交换生| 共享航班进哪个休息室| 广东学考2018报名| 私人教练健身计划表| 基金从业资格考试报名| 浙江省教育局官网| 初一学渣逆袭语文| 王道考研百度云| 个人资产净值| 高考体检复检不去| 苏打加白醋能洗衣服吗| 成考可以报考211大学吗| 平安保险交强险多少钱| 新概念英语第一册视频| 政治学原理形考任务2| 高中学雷锋主题班会| 电视网络机顶盒价格| 七夕节活动策划| 管理工作计划| 2017年银川房地产政策| 关于价值的作文600字| 2018幼儿教育新闻| 高考文科数学题型分布| 上海自考什么时候报名| 南非旅游最佳季节| 怎么证明 量子力学| 国庆节作文300字作文| 自主招生过了初审| 2017年二级建造师报名时间| 吉林大学招生计划| 明朝科举| 珍惜生命作文400字以下| 马来西亚硕士留学前景| 2十2大学国内有哪些| 在湖南考大学难度| 合理安排时间的名言| 高中英语作文技巧| 高中英语作文题目大全| 部队里考的军校有哪些| 广西单招需要多少分| 哈尔滨2018年慢病复检| 高考中学放假| 写给女儿的一封家书| 逻辑回归 准确率| 升学教育的自考靠谱吗| 安徽高二会考时间| 人的价值作文800字| 五一去香港| 2017年四川省考真题| 黄江伊顿学校在哪里?| 悉尼科技大学通过率| 中山大学631招生| 士兵2018报考军校时间| 创业失败感言| 线性回归r2的含义| 高考记叙文满分作文800| 盐城市重点高中排名| 尔雅选课手机登录入口| 工作计划app哪个好用| 湖南师范大学函授| 2018医疗器械展会| 江西省公务员考试中公| 河南大学法学院录取分| 手机银行显示开户成功| 国防教育基地有什么| 遵守交通规则的例子| 人民陪审员制度法| 汶川地震外国网民评论| 国内留学机构排名| 饮食营养搭配图片| 北京表演机构费用| 三分钟即兴演讲范文| 江苏省各校高考分数线| 手机怎么看淘宝规则| 考研报名非应届生户口| 2018辽宁单招学校排名| 高考,我来了的演讲稿| 小学作文怎样辅导| 二模考试的重点| 2008高考时间延迟| 广州社保补缴代理公司| 肝不好的检查项目| 如何提高库存准确率| 深圳幼儿园学费| 全品学堂| 湖南20l8中考政策| 上海中考英语分值| 火车站检票员招聘条件| 漫画经典语句| win7没有家长控制| 一建考试时间2018| 2018中考英语考点总结| 小猪佩奇 为什么社会| 农安徐志刚| 莱阳到莱州汽车多久| 2018年泵与电机博览会| 退伍一般在几月份| 河南继续教育公需课| 读3b学校好吗| 2017三角函数高考真题| 华佗英文简介300| 真的有无痛人流吗| 2017辽大研究生复试线| 华夏职业学院教务系统| 励志的书籍推荐大学生| 河南周口打黑办| 跟团旅游需要注意什么| 福建有985和211大学| 软件工程期末考试大题| 安徽工业大学专升本| 加拿大简写英文怎么写| 首次注册护士证时间| 幼儿园秋季开始招生了| 我的校园生活ppt| 新模式英语1课件| 中国进攻美国本土| 安丘城南2018规划| 搬新家买什么水果吉祥| ae倒计时怎么做| 对口高职一类什么意思| 中级会计考试报名网址| 清华附中永丰录取分数| 二建管理讲师排名| 清华大学强军计划指标| 上海高考两依据一参考| 怎么查自己的高考分数| 古代官职升迁任免用词| 实况足球2017手游版| 医学对口高职考试试题| 2018济南一模数学| 高考前的调整心态| 开封杞县逐小时天气| 合肥普通高中分数线| 江苏高考旧方案| 中国移动流量套餐包| 科目二考试规则及要点| 临时学籍可以跨省转学| 高效提高社交能力| 我对作业的态度500| 自动圆筒机| 2018陕西省工人先锋号| 高考生物c要多少分| 复试面试一般会问什么| 河南分数线2017| 活塞环对口有什么症状| 高中文凭学信网能查吗| 陕西省考153分什么水平| 高考数学成绩 国外留学| 护士证过期会被注销吗| 广州财经大学分数线| 挂妇科可以查肾功能吗| 学战都市六芒星小说| 美国养老| c1货运从业资格证| 2017黑龙江省高考文科| 高三应吃什么菜好| 小学数学同语文的区别| 张家界吉首大学是几本| 学信网注册| 生物制药怎么样| 高考报考指导机构| 广外招生计划| 滁州市建筑工程管理处| 函的发文字号| 初三英语作文大全80字| 头晕耳鸣熬夜伤肝散伙| 有关高考迟到| 上海市教育考试院官网| 河南省考体检政审不过| 澳洲大学中国分校| 感冒咳嗽可以吃什么| 初中作文写作素材| 2018高考数学葛军出题| 泰州公务员培训| 广东工业大学 2017| 学生实习介绍信| 大学开除学籍能恢复么| 会计学的高数难吗| 浦东初级中学排名2017| 2018西城一模语文作文| 中山大学考研专业| 中方中医院| 1977高考答案| 我学会了一项技能作文| 毕业第一年存多少钱| 英语四级做题技巧| 职高普高是什么意思| 成都二本学校有哪些| 找高中物理老师| 蔡徐坤高清电脑壁纸| 西安平面设计培训班| 自考学历档案放在哪里| 托福班价格| 昆山东旺小学| 函授就是成考吗| 报自考本科在哪里报名| 西北政法大学编导专业| 产后招聘| 大连市二模那天| 博士研究生录取通知书| 组工干部 组织纪律性| 京剧简介作文| 学生两会心得体会2018| 一家4口美国生活成本| 普渡大学的学士学位| 考研各科目时间安排| 班规惩罚措施大全| 山东省潍坊中考时间| 学考录取专业查询| 离高考40逆袭| 高中数学必修五最难吗| 高三文科答题卡| 一篇关于努力的演讲稿| 高考大小年怎么判断| 太原市2018年中考一模| 2017崇明英语二模高三| 河南最落后的城市| 湖北财政厅会计报名网| 2018上海高校教师援疆| 会考成绩等级d算过吗| 如何考美容师资格证| 美国加息人民币贬值| 我不同意你说的话| 怎么补起数学| 2017年高考成绩查询网| 赣州汽修学校| 浙江省学考报名网站| 河南周口商水县图片| 笑对人生的经典事例| 写李白的作文800字| 全日制本科好考吗| 新加坡华侨中学专业| 长沙财经学校在什么区| 单招难考吗| 陕西的双一流| 太原博学堂培训学校| 一建机电工程有用么| 上海交大cs| 云南2014高考700分以上| 文科有啥专业| 买个幼师资格证多少钱| 国家对农民公平吗| 关于对共享单车的看法| 待哪里人皮肤最白| 威卡兰特的日记 迅雷| 外地到江西高考要求| 文科考440分好不好| 浙江地理选考赋分100| 小升初语文面试| 人生低谷经典语录| 中国人学英语为什么难| 2017高考文科状元北京| 2017年文科高考试卷| 万马股份怎么涨不上去| 2018河北质检高三语文| 高三语文基础知识什么| 深圳中考几科| 河南高考怎样得高分| 电大统考报名网址| 上海交大提前批好不好| 上海三校生五月考试卷| 公共英语三级保过| 演出经纪人资格证报名| 银行半结构化面试题目| 学术造假给我们的启示| 励志的议论文800字| 上海美术集训费用| 麻将入门基础知识视频| 给高三学长的一封信800| 全国2018高考时间| 友谊重要性英语文章| 武汉百年职校在哪里| 高中数学为什么这么难| 2017山东高考录取情况| 广州全日制大专院校| 幼儿园毕业倒计时图片| 国学班学什么| 电子专业培训学校| 中考物理必考知识点| 高中学业水平考试范围| 乡村规划实施方案| 全国卷出题人2018| 中考报志愿时间截止| 上海交大 电话| 鸡西市邮编是多少| 五中小升初招生简章| 厦门华夏职业学校公办| 两会时间| 公务员领导职务| 我的青春修炼作文600字| 2017年985大学招生人数| 高中如何留学美国| 2018年黑龙江省两会| 高考复习技巧| 2017盐城公务员总成绩| 浙江省音乐类统考| 2017年注会出成绩时间| 慧眼识英才的例子| 程序员喜欢的女生特质| 怎样在锁屏上显示天气| gpa2.5申请美国研究生| 行知职高外围女| 西安领军教育全日制| 2018陕西考公务员试题| 黑龙江最好的专科学校| 中考满分作文2017江苏| 2017年11月浙江生物| 盒子理论由谁提出| 离成都中考还有多少天| 2019河南中招各科分值| 中国民航大学招生网| 吃什么安神补脑助睡眠| 随时都似人生分水岭| 你比想象中更强大| 高考怎样录取| 在职硕士学位证| 高考物理资料书哪种好| 电脑高清壁纸1024x768| 为自己高考加油的句子| 今天2018省考| 普通高考报名条件山西| 面试语言表达套路| 越有钱的人越拼命赚钱| 自考几年能拿毕业证| 南宁安装指纹锁| 小孩自控力差怎么办| 江苏省单招学校有哪些| 没学历能进电影学院吗| 安丘金冢子美女| 高考泄密| ahzskscn录取查询专科| 新sat数学时间分配| 考研扩招是什么意思| 海龟交易法则| 美术生多少分能上川美| 今年政协会议闭幕时间| 权健火疗真的能减肥吗?| 浙江大学 各省名额| 好的议论作文题目高中| 剑网三官网答题器| 宝宝晚上理发好吗| 三本留学日本| 2019出国读研申请时间| 2017年广东高考真题| 励志文字图片| 花边边框简单又漂亮| 山东高考一点通团队| 高中议论文800字大全| 靠马路边的房子优缺点| 苹果6设置动态壁纸| 大鹏教育五合一ps资源| 温州华侨中学分数线| 会计证动员大会发言稿| 河北单招网2017官网| 无锡辅仁中学| 广东高考2016年投档线| 上海 中考 一模| 志愿辅助填报系统| 安徽会考物理考哪些| 上海科目三电子考| 成都体育单招考试时间| 2018年郑州中招分数线| 河南政审流程| 考研单科分数线指的是| 每天吃粽子好吗| 初中生能上军校吗| 2008年北京奥运会作文| 婚姻调解专家| 2017安徽对口高考真题| 2017文科状元| 14年化学高考试卷| 美术艺考高二来得及吗| 低学历的成功人士| 全景图片| 拉夫堡是野鸡学校么| 河北省取消农业户口| 2017温州中考社会试卷| 巴林右旗化学药剂| 简单班级标志图片| 山东录取分数线2017| 2018安徽中考政治考纲| 2018济宁二模理综| 幼儿体育培训机构| 内地人如何去香港工作| 2018年高考知识点| 会计证号是什么| 2018北京朝阳二模生物| 太原现代双语小学招生| 南京大学自考助学班| 75属兔一生有几次婚姻| 航模遥控器| 2018一月在职研究生| 高职录取通知书| 成为发达国家的条件| ins很火的美食博主| 南昌艺考补文化| 初三一模考试时间| 青岛3加2学校怎么报?| 中南大学自招录取名单| 英语高中语法大全| 华夏职业学院查卷规定| 实践作文800字议论文| 日本人等级制度的提现| 大学课程自然科学基础| 2017五大学科竞赛成绩| 考数三比较好考的专业| 辽宁装备单招分数线| 新疆高考分数线是低吗| 滴滴10月1日清退私家车| 2018三倍工资是哪几天| 黑龙江工商学院新校区| 省考岗位报名人数查询| 注会报名交费| 金华十校2017-2018英语|

新疆:治疆方略落地生根

2018-07-16 05:17 来源:慧聪网

  新疆:治疆方略落地生根

    为期4天的2018短道速滑世锦赛3月19日凌晨在加拿大蒙特利尔落幕,中国队获得一银三铜,位列奖牌榜第三。诗作在《长江文艺》刊发后,被著名作曲家王云阶发现,二人千里鸿雁传书,共同创作了电影《护士日记》的主题曲《小燕子》,经演员王丹凤在片中深情一唱,“小燕子”从此飞入千家万户。

  □曾于里(专栏作家)业务好的,把你的弱点拎出来;业务不好的,可能就给你更加放大了。

  我作为主教练要负全部责任,但是我们球员的表现不能让我满意,他们的表现让我感到意外。  C罗在葡萄牙足球先生的评选中击败了里斯本竞技门将帕特里西奥和曼城边锋贝尔纳多·席尔瓦,毫无悬念地蝉联此项荣誉。

  同时,这一发现也填补了我国在蜥脚形类恐龙古病理学上的空白,丰富了恐龙病理学知识,也加深了大家对侏罗纪早期各种恐龙之间相互关系的理解。让我意外的是我的球队的表现,不能让我满意。

农村患儿多于城市患儿,主要跟家庭看护孩子不严,药品放置随意有关。

    此外,针对李明博涉嫌滥用职权帮助哥哥追回投资资金一事,检方去年10月启动调查。

  被鱼刺卡住时,喝水、吞饭、咽韭菜等做法会将鱼刺“推”入食道,不但会造成划伤,还会使鱼刺越刺越深。  大家慌乱之中,刘先生赶快接了一杯自来水让孩子漱口,结果使得情况更加糟糕。

  要在传承红色基因、担当强军重任中,时刻坚定备战打仗的信念,紧贴实战需要,提高实战能力,在党和人民需要的时候不辱使命、制胜空天。

    “大洋一号”综合海试装备负责人葛彤说,这次海试对潜水器、超短基线水声定位系统、绞车等系统和设备进行了测试。与此同时,我国强化预警信息发布,国家突发事件预警信息发布系统汇集16个部门76种预警信息,22个省级、183个市级、683个县级政府成立突发事件预警信息发布中心;发展卫星移动通信、北斗卫星、海洋广播电台等多样化预警信息发布手段,气象灾害预警发布时效由10分钟缩短到5—8分钟;预警覆盖率达%,比2016年提高%。

    除此之外,父母应该起到“带头”作用,要孩子尽量少使用电子产品,自己就不能是“手机控”,应安排一定的时间,陪伴孩子进行户外活动。

  国家统计局调查显示,2017年,全国公众气象服务满意度为分,连续4年保持快速增长的趋势。

  云南省公安厅已经发布A级通缉令,犯罪嫌疑人黄德军,男,汉族,36岁,初中文化。今年64岁的原国家工商行政管理总局党组书记、局长张茅任国家市场监督管理总局局长、党组副书记。

  

  新疆:治疆方略落地生根

 
责编:
您的位置: 首页 > 教师教育与研究 > 课程与教学论 > 正文

中小学机器人教育的核心理论研究

时间:2018-07-16  来源:电化教育研究 2017.09   作者:李婷婷   点击:

中小学机器人教育的核心理论研究

——论实验模拟型教学模式

李婷婷

[摘要] 实验教学在中小学教育中已有广泛的应用基础,这种教学模式也被引入到日益普及的机器人教育中。但传统实验教学中存在机械性地“演示模仿”和“按图索骥”的弊端,对此,本研究尝试建构一种适用于中小学机器人教育的实验模拟型教学模式,以彰显机器人教育的核心价值。实验模拟型教学以机器人相关技术作为教学内容的主体,将机器人作为学习的对象,以掌握机器人本体知识为导向。与传统的“演示模仿型”或“按图索骥式”实验教学不同,机器人实验模拟型教学强调从既有产品出发,让学生经历把玩和摆弄、产品解构与复原、产品需求分析、设计可选方案、制作原型、测试与评价等阶段,使学生在设计和重构产品的过程中,体验科学原理与技术技巧物化为产品的实现过程,从而提高其设计能力和问题解决能力。

[关键词] 实验模拟型教学;中小学机器人教育;逆向工程;纠错学习

实验模拟型教学源于传统的实验教学。传统的实验教学本质上是一种非工程教育的教学,尤其体现在机器人实验教学中缺乏系统的工程方法的指导,在解决问题的过程中,还忽视了对学生的分析、观察、测量、记录和推理等高阶能力的培养。与之相反,我们认为机器人教育本质上是一种工程教育。在工程教育中,工程方法和创新实践(体现于物化成果当中)是其核心内容,而技术工具的理解和使用是其基本条件。也就是说,有关工程活动的基础知识、基本技能、基本方法(简称“三基”)和实践创新构成了工程教育的主体内容,其中,基础知识、基本技能和基本方法是走向实践创新的前提。基于循序渐进的教学原则,在学习机器人的初期,学生首先要掌握机器人相关的基础知识、基本技能和基本方法,为进一步的创新实践做好准备。实验模拟型教学正是满足这种教学需求的常用教学模式,通过设计机器人作品模拟再现生活中的实际场景,例如火灾报警或自动风扇等,学生能够更好地理解机器人的工作特点,并掌握机器人相关的科学技术知识、操作技能和设计方法。基于此,我们提出重构实验模拟型教学的内涵,以此替代传统的实验教学。  

一、核心理论基础与教育应用

实验模拟型教学模式强调学生通过机器人编程与硬件搭建模拟或再现既有科技产品的原型,以体验工程制造中科学原理与技术技巧物化为产品的实现过程。可以发现,这一教学过程实际上包含工程活动的核心内容—工程设计。同时,实验模拟教学又与逆向工程具有高度一致性,即通过分析已有的工程物体,了解这些物体是如何设计和工作的,再进行修改、模仿和再造。再者,在机器人硬件搭建和软件编程的过程中,各种故障时有发生,并且故障的原因多样,需要寻找故障的根源并设计解决方案,这又涉及另一个理论基础,即基于纠错的学习。  

(一)工程设计思想

工程设计思想是从工程设计的理论和实践中总结而来。主要体现出工程设计思想的系统性和全局性,包括:(1)对系统动态变化情况的预测,即对系统内各部分互相作用产生的结果的推测;(2)处理不确定问题,因为通过简化抽象的工程模型在工程实践中可能会产生不可预料的后果;(3)作出评估,在多个变量中优先选出最重要的因素并确定其物理参数;(4进行实验,系统的工程设计不仅要参照相关的科学原理和经验数据,还需进行实验帮助分析和理解设计问题。

(二)逆向工程思想

逆向工程(Reverse Engineering),又称反求工程或反向工程,是以先进产品的实物、样件、软件等作为研究对象,通过现代设计理论、方法、测量技术对已有产品进行建模、仿真,最终实现优化既有产品和再创造的过程。逆向工程是相对于一般正向工程而言的,正向工程活动的过程可以粗略概括为三个阶段:计划设计阶段、实施阶段和使用阶段,可理解为产品设计—产品生产—消费使用的过程。相对的,逆向工程活动的过程则分为使用阶段、计划设计阶段和实施阶段,是从产品使用到产品设计再到产品生产的过程。

(三)纠错学习理论

纠错,也称故障检测,是问题解决的一种常见形式。技术人员(如机械师、电工)及专业人员(如医生、治疗师)通过诊断系统中的故障,采取直接的、正确的行动来修正故障,使系统恢复到正常状态。纠错在工程设计中非常重要,工程师通过迭代的纠错过程,最终设计出符合客户需求的产品。  

在教学中,纠错的应用涉及两个层面。第一个层面是指在工程教育中,纠错是工程设计必不可少的一个重要环节,是自然发生的。学生需要从工程设计师的角度来不断修正和调整自己设计的作品,以符合预期的目标。第二个层面是指在教学中教师人为设计的纠错任务,或是提供业已用坏或损坏的残缺作品,让学生接受系统的纠错任务训练,发现故障产生的根源,复原作品功能。  

二、实验模拟型教学模式的建构

工程设计思想、逆向工程思想和纠错学习理论为机器人实验模拟教学提供了良好的理论基础,但若直接“拿来”指导实验模拟型教学,未必适宜。实验模拟型教学是机器人学习的初级阶段,注重通过模拟再现已有工程事物来促进“三基”的掌握,若直接沿着工程设计过程来指导教学有一定难度,而逆向工程提供了一种更加可行的思路。实际上,逆向工程并非是对一般工程过程的彻底颠覆,只是从已有产品出发,在深入了解已有产品的基础上,作出改进或再设计。可以发现,逆向工程思想的内涵与工程设计思想并无本质上的区别,对于入门的学生而言,逆向工程的操作性更强,也更符合学生的学习习惯。此外,机器人初学者易出现各种错误,尽管不断试错是问题解决的方式之一,但并不值得提倡。因此,学生需要掌握常用的纠错方法和纠错的一般过程,以减少试错次数和时间,从而提高学习效率和问题解决能力。  

综合以上考虑,本文在反映工程设计一般思想的基础上,以逆向工程作为核心思路,并融合纠错学习理论,建构了一个六阶段的机器人实验模拟型教学模式:把玩和摆弄、产品解构与复原、产品需求分析、设计可选方案、制作原型、测试与评价。该模式帮助学生在设计和重构产品的过程中,了解抽象的、理论性的科学技术知识转变为社会所需的产品和服务的过程,从而提高其设计能力和问题解决能力。需要注意的是,由于学生在学习习惯、已有的学习基础等方面存在差异,在教学过程中可根据实际情况对这六个阶段作相应取舍,有侧重地选择部分阶段开展教学活动,而不必苛求六个阶段的完整性。  

(一)把玩和摆弄(Playing

本环节的教学意在吸引学生学习的兴趣,明确既有产品的功能,掌握其使用方法。把玩和摆弄可以作为一种有价值和有效的教学活动,当学生摆弄手工制品,他们经常会发现创意,然后体验新的可能性。在机器人教学中,先让学生玩一玩现有的物品,而不是直接给他们讲解学科知识,能够减少学生的畏难情绪,创造轻松的学习环境,同时在玩的过程中了解真实产品的功能和使用方法,为后面的学习做好准备。  

(二)产品解构与复原(Dissecting and Recovery

本环节的教学意在让学生用逆向工程思维来理解工程设计过程,通过观察、分析产品结构和功能,学习相关的学科知识。产品解构意指拆解、拆分机器人作品,观察作品各部分的结构组成以及功能实现的原理。学生在拆解的同时需要对各零部件作好测量和记录,并推断产品设计的意图,学会分析和揣摩别人的设计过程。在熟悉其结构的基础上,还应该根据拆解记录复原作品,进一步熟悉作品的构成。

三)产品需求分析(Analyzing of ProductRequirement  

本环节的教学意在让学生理解工程设计是价值导向的活动,在设计中需要充分考虑产品应满足的需求,以“制造”出有实际价值的物品。对已有产品进行剖析以后,学生需要明确将要设计的机器人能够解决实际生活中的哪些问题。以智能风扇为例,声控风扇在黑暗环境中便于控制,自动变速风扇能根据人与风扇的距离或温度自动调整转速,而遥控风扇则能用遥控器实现对风扇的多种控制。

(四)设计可选方案(Designing Multiple Solutions

本环节的教学意在让学生针对问题提供可选的多种解决方案,提高工程设计能力。根据产品需求分析的结果设计可选方案是非常重要的环节,工程师的一项重要能力就是能针对问题设计多种解决方案。设计者需要明确以下问题:我应该制作什么?制作的作品是怎样运行的?在设计中哪些因素对目标是起关键作用的以及如何操作以实现目标?例如要实现对风扇的智能控制,可以有多种途径来实现,包括用模拟声音传感器获取声音信号,然后利用直流电机驱动风扇;利用超声波传感器获取人与风扇的距离,并将距离值转化为相应的风扇转速;或者获取遥控器不同按键的键值,通过判断键值赋以电机相应的转速值或停止电机。  

(五)制作原型(Prototyping

实验模拟型教学的最终成果是模拟再现已有的参照物体,本环节的教学旨在让学生动手制作自己设计的机器人原型,理解科学技术知识如何转化为实际产品,以获取更深层的学习体验。制作原型之前,需要从可选方案中选择最佳的设计方案,以保证产品“制造”过程能够顺利进行。设计者需要系统考虑多方面的限制条件,如特定“客户”的需求、成本、安全、制造、环保、文化和综合性因素。在选择的最佳方案基础上,使用机器人模拟制作产品原型,包括机器人的造型搭建和程序设计。如制作智能风扇,将风扇电机、传感器和主控板连接好,搭建一定的造型,然后编写程序实现传感器与电机的配合运行。

(六)测试与评价(Testing and Assessing

测试与调试是工程设计的重要组成部分。机器人制作过程中允许故障再现,允许学生试错,甚至可以人为制造故障以便通过实验反证正确的理论和方法,因此本环节的教学意图就是用这种方法锻炼学生解决真实问题的能力。机器人作品原型制作过程中,涉及大量的测试与调试工作,且越复杂的系统测试与调试的难度越大。学生在动手排除故障和解决问题中获得的直接经验对学生的发展是非常重要的,因为当他们将来遇到类似的真实问题,他们能够在已有经验的基础上快速形成类似问题解决的系统心理表征。而且,学生经过不断的测试与调试,使自己设计的机器人最终达到预期的目标,可以极大地增强学习成就感。  

在机器人实验模拟教学中可以采取多种方式来评价学生的学习,包括标准测试、问题解决能力问卷调查、机器人作品评价以及观察等方式。这些评价方法的综合使用能够较全面地多角度评价学生的学习效果,教师也能根据学生的学习情况及时反思并调整教学活动的设计,不断提高教学质量。

1. 标准测试

针对机器人课程的学习内容,设计相关的测试题,能够快速直接地获取学生对基础知识和基本技能的掌握情况。标准测试可以设置前测和后测,根据教学的实际需要,可以前后测都作,或只作后测。标准测试的内容包括课堂学习的相关知识点,例如机器人程序设计、传感器等相关知识。  

2. 问题解决能力问卷调查

问题解决能力问卷调查也可以作前测和后测,在操作过程中可以采用李克特量表,从多个维度来调查学生的实际问题解决能力。可参考已有研究的做法,从发现问题、提出多种可能的解决方案、选择最佳解决方案、建立原型、测试原型等维度来设计问卷,开展调查。

3. 机器人作品评价

对学生自主搭建的机器人作品进行评价,可以从机器人作品的功能与性能、技术与实现、创意与个性等方面进行评价。例如笔者在开发高中“开源硬件项目设计”教材中使用的作品评价表,见表1

4. 观察与提问

在学生解决问题的过程中,还可以通过观察来评价。例如观察学生如何发现关键问题,或对学生提问,观察他们能否理解相关概念。又如,学生在设计和制作原型时,可以观察记录学生是如何制作、思考、迎接新的挑战和寻找解决方案的,以及他们在解决问题时的迭代频率。利用观察记录搜集的这些信息可以描述学生的学习轨迹,也能帮助教师分析学生的问题解决过程。

三、典型教学案例

本文以“自动变速风扇”作为实验模拟型教学的典型教学案例,为节约篇幅,仅从教学实施的六个环节进行描述。

1. 把玩和摆弄

教师介绍智能风扇的相关背景知识,并安排学生观察生活中的智能风扇,让学生在把玩和使用的过程中了解风扇的功能,并熟悉使用方法。

2. 产品解构与复原

教师组织学生拆解教学用的智能风扇,并发给学生观察记录表,让学生在拆解过程中记录风扇的组成部分、各组成部分的功能、各零部件的连接方式等,并推测风扇的各项功能是如何实现的。学生拆解和记录完成后,教师讲解自动变速风扇各项功能实现的原理;启发学生思考用机器人如何实现这些功能:怎样编写程序、需要用到哪些器材、器材的连接等。最后要求学生按照记录表复原风扇。  

3. 产品需求分析

学生开始构思自己的自动变速风扇。在具体设计之前,教师需要引导学生思考:与拆解过的风扇相比,我要设计怎样的风扇?这个风扇应该具有什么样的功能和价值?例如,设计利用距离控制电机转速的风扇,或者设计用温度控制电机转速的风扇。  

4. 设计可选方案

通过需求分析,学生可以从距离控制和温度控制两个角度出发设计智能风扇,形成可能的初步方案,见表2  

5. 制作原型

首先根据可选的方案,引导学生分析各方案的可行性。

从学习内容的难度来看,方案二涉及热释电红外传感器,并且还有选择结构的嵌套,难度较大,其他三种方案难度比较适中;从趣味性的角度看,距离控制比温度控制更有趣一些;从成本角度看,使用红外距离传感器的成本要高于超声波传感器。因此,基于统筹与折中的工程设计思想,在综合考虑学习难度、课堂时间和成本等因素后,选择方案一作为最终实施方案。  

实现方案一,首先需要让小风扇转起来,因是一个原型作品,我们可以采用小型的直流电机来驱动风扇。关键问题在于如何控制风速随着人与风扇的距离而自动变化,这又涉及两个问题,一是距离信息的自动检测,二是距离与风扇速度的对应关系,前者可以采用超声波传感器来获取,后者则需要使用映射函数来给电机赋值。具体设计方案见表3  

接下来根据最终方案制作自动变速风扇原型,包括硬件搭建和程序编写,具体操作过程不再赘述。

6. 测试与评价

由于电机载重的不同,使其转动的最小PWM 值也会不同,让学生自己检测一下使风扇转动的PWM值最小是多少,并记录下来。还可能出现因映射范围过大导致风扇转速变化并不明显的问题,要引导学生积极测试并找出原因和解决办法。还可以让学生举一反三,实现不同的功能,例如:距离风扇越近,风扇转动越快。当然,学生也可以根据自己的理解和需求,添加或修改既有自动变速风扇的设计方案,形成有一定个性色彩的作品。最后,可以引导学生依据表1 评价最终作品质量,并组织分享活动,交流经验。

四、总结

本文从工程教育的角度探讨了中小学机器人教育中的实验模拟型教学模式,该模式具有促进学生掌握“三基”知识和增强工程实践能力等教育价值,对中小学机器人教育的普及推广与工程教育的实施均有重要意义。

为发挥该教学模式的最大效用,在实践中还需注意的是,设计被视为工程的核心,应强调工程设计在问题解决中的应用,让学生熟悉工程设计的一般过程,掌握确认和解决问题的工程性方法。对于教育者来说,需要根据学生的思维过程,调整教学方法。研究表明,在工程设计中,学生(高中生)在前期信息收集阶段、对想法的可靠性分析、可选方案的评估以及制定决策方面,花费的时间均远少于工程专家;高中生的工程设计思维中,缺少从用户的视角来解决问题,学生倾向于围绕单一的解决方案开展设计,而不是对多种方案进行比较。因此,在教学中,需要针对学生的这些特点作针对性的引导,才能开展有效的教学活动。  

实验模拟型教学主要通过模拟再现生活中的事物来学习机器人学科知识,这种模式不强调创新,而创新能力的培养是机器人学习的一个重要目标,因此在机器人学习的高级阶段,实验模拟型教学模式可能不再适用,需要引入其他更符合需要的教学模式,如趣味交互型教学、科学探究型教学和发明创造型教学等。此外,必须注意到,实验模拟型教学有其特定的适用范围,也有其局限性。  

(一)适用的教学内容与目标

基于“三基”的定位,实验模拟型教学模式主要适合于如下内容与目标的教学:掌握面向对象程序编写的基本方法;理解基于“控制—传感—通信—结构”框架下的机器人运作原理,掌握控制简易机器人的基本方法,知道常用的传感器及其使用方法,了解机器人的基本物理结构和传动机制,能够使用3D 打印、激光雕刻等新技术设计结构件;理解测试与调试的工程设计方法。

(二)适用的教学阶段

鉴于小学、初中、高中每一个阶段都有“基础教育”之义,机器人课程同样如此,因此,实验模拟型教学模式在每一个学段都有适用的空间,即适用于每一学段机器人课程学习的初始阶段———课程开展的前期甚至中期。在机器人课程学习的前期,通过实验模拟教学使学生掌握机器人相关的学科知识,可以做简单的机器人搭建和程序设计任务,例如用机器人模拟“防跌落”小车,通过控制机器人发展良好的运动技能和手眼协调能力;在机器人课程学习的中期,学生通过模拟再现生活中更复杂的系统,如用Arduino 制作“MaKeyMaKey”以模拟鼠标和键盘交互,进一步提高问题解决能力,尤其是逆向工程能力和纠错能力。

(三)适用的教学组织规模与教学场所

实验模拟型教学适用于人数较多的普通班级授课。这种教学模式操作简单,只要提供足够的机器人器材和计算机,就可以开展大规模的教学活动。具体而言,既可以在创客空间中实施教学,也可以在改造后的计算机教室组织教学。在机器人普及教育阶段,使用这种教学模式便于机器人教育的普及推广。

jhjdh88.net egogomg.com zhaoqingfangchan.com fzlhwx.com 200-a-day.com xichenghuafu.com yibenzichan.com 120zhiwu.com www.11mangang.com btphjx.com shancctv.com creative101.net bjl2211.com www.tours2brazil.com yspzjy.com liaochenghulusi.com huixinyinwu.com xingjiaotupian.com zhanqundashi.com wodewendang.net lingxiuhubei.com baiyimeiche.com gouwujingxuan.com hanshishipin.com yinshanhuayuan.com 6768388.com shehuiyao.net qdhafo.net falaowang3693.com hnxxlh.com www.yifengfangzhi.com rapid88.com www.hongcaikeji.com guangzhougaopeng.com nodding-dog.com bjhunsha.com www.meizhoudaigou.com yuanzhouxuexi.com dongganliren.com huaguoshijie.com hadazhizao.com cejhs.com 123snipe.com gentingtaiwan.com qzxdf.net yabaoluchina.com limomuenchen.com wifi333.com xuyuandao.com szjh999.com 00885522.com qingfangjiuye.com