行走在拓展性课程道路上虚拟机器人

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1、行走在拓展性课程道路上的虚拟机器人摘要近年来，虚拟仿真机器人发展迅猛，逐渐走入人们的视野。相比较传统实体机器人，虚拟机器人对于资金和场地的要求大大降低，便于组织管理和进行普及教学。本文结合笔者近三年时间对于杭州萝卜圈公司虚拟仿真机器人平台的使用经验，从几个方面阐述如何有效开展虚拟机器人拓展课程的教学，让学生学得快乐且学有所得。关键词信息技术虚拟机器人拓展性课程有效开展机器人教育可以使学生的逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等都能得到全方位训练和提升，对进行学科知识渗透、培养素质全面的创新型人才具有重要的作用和意义。因此进行机器人的普及教育是很有必要的，但是受资金、场地等因素的限制，

2、机器人教育的普及困难重重。近年来，3D虚拟机器人逐渐兴起。所谓的虚拟机器人就是通过架设一台服务器，学生通过电脑客户端接入，登陆一个虚拟的3D仿真平台。在这个平台中，有许多的场景任务如：汽车总动员、野外生存、漫游金字塔、迷宫灭火等等。学生就在这个虚拟的平台中进行机器人的搭建和程序的设计来完成这些任务。由于不需要购买实体机器人和实际的场景，所以虚拟机器人对于资金和场地的要求相对就低了很多，只需要一台联网的普通PC机作为服务器，学校机房电脑就都可以进行接入学习。机器人的普及教育不再遥不可及。笔者所在学校把IRobotQ3D虚拟机器人作为信息技术拓展性课程进行开设已有三年时间，从零起步，探索

3、前进，也积累了一些教学经验。下面就结合自己的教学实际，从以下四个方面来谈谈如何有效地开展虚拟机器人拓展课程，让学生学有所得，抛砖引玉，供大家参考。一、对象选择，符合规律皮亚杰的认知发展论中说到，不同年龄阶段的学生在思维方式以及接收能力上都是有所区别的，那么，我们在设计教学过程时需要遵循学生的认知发展。低年级段学生主要是以具体形象思维为主，他们所能接收的概念、知识主要都是具象的并且能直接感知的，而中高年级段的学生则能掌握一些相对抽象的概念，能进行一些逻辑性的思考。而虚拟机器人课程的学习需要较强的抽象逻辑思维能力，6因此笔者把授课对象设定为三至六年级学生。在前期的试探性教学过程中，笔者发

4、现四至六年级学生对于虚拟机器人课程基本内容的学习是容易上手的，而三年级中则出现了部分学习困难的学生，例如软件的账号注册、界面切换、3D视角的操作都会成为学习的障碍，但是在具体教学时这些问题可以通过教师的详细讲解和强化教学加以改善。而在编程部分，三年级的学生几乎都只能接受较为简单的程序，例如直行、转弯等，而相对复杂的需要设计、调试的程序都存在难以消化的情况；相比较而言，四年级及以上的学生在这方面则表现地要好很多，且呈现年级增高表现更好的现象。因此笔者认为，设置三至六年级的学生为本拓展课程的教学对象是基本合理的，但是在具体的教学内容上应该有所区分。二、内容设计，循序渐进（一）不同年级，不

5、同要求针对不同年级段的教学对象，在教学内容的设计上也应该循序渐进，符合学生的认知规律，笔者经过摸索，确立了各年级段相应的教学内容。三年级：掌握账号的注册和登陆、熟悉软件各块界面的功能、了解机器人搭建和程序编写的基本方法、完成一些简单任务如：前进、转弯等。四年级：在三年级的基础上增加传感器的使用，完成一些简单的智能化任务如：循迹踢球、吹灭蜡烛等。五、六年级：主要以综合性任务教学为主，如汽车总动员、野外生存等。其中六年级相比较五年级在程序的先进性上更进一步，例如增加变量和子程序的应用。（二）综合任务，先零后整IRobotQ3D虚拟机器人中的一些综合性任务涉及的知识点较广，同时需要学生花费

6、的时间也较多，往往需要好几节课才能完成。如果教师在设计教学的时候，直接把整个综合性任务进行整体讲解，并让学生来完成的话，时间肯定是不够的，而且学生也很难消化，且容易挫伤学生积极性。对于这种综合性任务的教学，笔者认为应该在精心分析教学目标和教学任务之后，进行系统规划，将综合性的任务分解成一个个有机的片段任务，先零后整，循序渐进，在突破子任务的基础上再进行整合，最终完成整体任务目标。6例如，在IRobotQ3D虚拟机器人的场景中有一个汽车总动员的任务，其中小学组的任务要求在规定时间内让机器人跑完整个赛道，沿途有很多得分物需要机器人碰触来得分，其中还有部分得分物是在直角路段，需要机器人碰触

7、以后进行直角转弯，在快速过弯路段要求机器人在指定时间内完成过弯，最后还要进行飞车来最终完成整个场景任务。图一汽车总动员赛道示意图图二汽车总动员赛道实景图在仔细分析完整个任务要求之后，笔者将这个任务分解成了若干个子任务：1、走中间任务2、取得分任务3、直角转弯任务4、飞车任务。学生先完成走中间任务，然后再逐步添加完成其他子任务，反映到编程中就是根据任务要求编写一个个子程序，再根据场景路段进行合理调用。由于部分子任务的完成与否不会影响整个任务的成功，只是在得分