中小学机器人社团活动的实践研究 论文.docx

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1、中小学机器人社团活动的实践研究摘要：机器人活动作为人工智能的筑要体现，容易实现人机互动，趣味性强，最受中小学生欢迎，近年来，在中小学社团活动中占有很大比例。该活动以计算机程序设计为基础，在机器人结构设计和搭建上加装各类传感器件，使其完成各类动作。特别是创设各类有趣的情境，设计各项任务让机器人完成，强烈的趣味性促使每一位孩子都能在快乐中学习到程序设计、工程结构、机械原理等多方面的综合知识，提升思维和动手实践能力。关键词：机器人,社团，Scratch.RoboEXP.编程引言：本论文是基于市级课题中小学机器人社团活动的实践研究总结报告而撰写.文章主要阐述基于中鸣机器人STM32平台运用SCratC

2、h和RoboEXP对比式教学方法来开展中小学机器人社团实践活动的研究过程和成果。目前，大多数机耦人教育平台都有一定的独立性，有着各自的特点，如果能将一些优秀的软、硬件平台整合使用，势必会突显出各自的优点，能更好地提升中小学机器人社团活动中的教学效果。一、中小学机器人社团活动的现状和基础根据相关文献资料显示，中小学机器人社团活动普遍缺乏科学完整的课程体系和具有良好操作性和有效性的教学方法，分析其主要原因有如卜几个方面。1 .不同地区的学生对机器人和人工智能方面的认识差异较大。据调杳，中小学学生学习机器人的意愿普遍比较强烈，但多数学生对机涔人的理解只是基础的感性认识，主要认识来源丁影视作品和书籍，

3、对机器人概念的认知水平也存在群体地区差异。2 .教师对机器人的教育整体比较认可，但普遍受到专业知识的局限，缺乏教学能力和经险.教师对机器人普及教育思路设想比较统一，说到机器人就认为是高科技的代表，而让孩子从小就学习机器人，培养学习兴趣，为未来的学习打下坚实的基础。3 .中小学机器人课程教学资源存在严重不足。缺乏科学合理的机涔人教育课程体系,缺乏系统的教师培养、培训和经费保障支持机制，专业加资不足是机胧人普及教育最大痛点。综上所述，目前学生学习意愿强烈，但认知水平较浅、教育师资不足、缺乏科学完整的机涔人课程体系、机器人社团活动的开展不足是中小学机器人普及教育最大的瓶颈。二、中小学机器人社团实践活

4、动的研究意义小学机器人教育主要属于科普教育，由于机器人涉及多门学科的知识，现有的中小学科学类课程无法满足机器人教学的要求，机器人科普教育要以培养科学探究精神，提升逻辑思维能力为主要目标，整合不同学科的基础知识，这样才符合教育规律.三、中小学机器人社团活动实践研究的界定本文主要阐述对中小学机能人社团的开展的各类实践活动进行研究。针对机器人及编程学科实践性强的特点，秉承想一试一练”的STEAM教学理念，在社团的教学和竞赛活动中不断开展研究。主要研究思路是在建立科学合理的课程体系基础上，综合运用Scratch和RoboEXP两款编程软件进行对比式教学方法，结合软件工程中的开发思想，采用螺旋式目标任务

5、驱动学习，充分发挥学生的主体作用，让学生自主去思考，动手实践后招结果及时反馈并加以调整，最后进行针对性的强化训练，真正做到理论与实践相合。SeratCh机器人编程界面参见图1,RobOEXP机器人编程界面参见图2。-ISCfirtd1.机器人编着界面图2ROMEXP机有人看和界面四、研究目标中小学机港入社团活动的实践研究目标是研尢基于STM32馍件平台运用Scratch和RoboEXP对比式教学法对中小学机器人社团教学活动效果的促进作用,通过明确机器人要完成的任务，进行受力分析，设计搭建机器人的机械结构，配合使用合理的传感曙件，实现一个具备相对完挺的功能机器人。学会编写C语言控制机器人进行各类

6、运动，最终在机器人竞赛中检验所学知识和技能。从而真正实现让学生在自生、合作与探究三位一体的学习模式下，体会学习机器人带来的乐趣，激发学生的创造力，形成实事求是的科学态度和不断探索的科学精神。五、主要研究内容和方法本文研究的主要内容是将机器人初步概念、Scratch,C&C+语言和创客知识融入到信息技术学科教学，结合学校少年富、机器人社团和“快乐三点半”活动，采用基于STM32硬件平台运用SCratCh与ROboEXP对比式教学法，开展机器人及编程教学和相关活动，并在活动中积极收集反馈信息，不断加强探索，同时形成具有一定特色的校本课程体系根据研究需要，主要采用以卜.方法：1 .调查法主要通过座谈

7、会、培训交流等手段，调色教和在教学中存在的问巡，再探讨解决问题的方法。2 .课例研修法开展机器人专项研修活动，通过课例研讨，总结整合教材方法。3 .主网探究法通过理论联系实际，从生活情境中设计相关主题案例展开教学的方法。4 .专家引领法通过外出学习或邀请相关专家或名师，开展专题学习，从而在观念上接受或吸收先进的整合教材方法。六、主要研究过程成立课题研究小组，展开相关研究。课题组全体成员紧紧围绕课题方案中所确定的研究内容、目标、方法开展了一系列的理论学习和实践探索研究，通过一些实实在在的学习与实践研究，保迤研究取得了较大成果。研究的主要过程分述如下：1 .准备阶段：（1）开题论证为使我中小学机器

8、人社团活动的实践研究课题研究的工作能够顺利开展，使课题研究走向规范化，科学化。学校将本课题研究作为要事情来抓，枳极组织相关专家老师进行开题论证，成立有课题研窕领导小组，明确贵任、全员参与。在相关教育主管部门的主持下，进行开题论证工作。（2）课题组成员会召开课题组成员教师座谈会了解软硬件及社团教学实际情况：制定课题研究计划并撰写课题实施方案；（3）准备相关器材并做好资料建设根据课题研究需要,课题组准备好教学研究用的Micro：bit、Arduino和STM32平台硬件器材和Scratch.MakeCode,RoboEXP等软件平台，同时也采购了相关参考书籍，如：EC语言程序设计、Scratch趣

9、味编程、趣学鸵法、E基础机器人制作与编程等，充分做好资料建设.图3是基于Micro：bit硬件的MakeCOde编程界面，图4是基于RoboEXP平台C编程的RIC机器人创新挑战赛项目.图3彗于Micro,bit硬件的MakeCodeWifVW1.ti图4基于RoboEXP1台C勘探的R1.C机5人创新挑战耍项目2 .实施阶段：（1）课题研究常规工作：课题组依托学校“快乐三点半”和少年宫社团开展科普和竞赛教学活动，开设班级有：Scratch少儿编程基础班和提高班、Micro：bit小创客班、C+趣味编程班、机器人科普班和机器人竞赛班。课程具体教学设计为每节课都有明确的任务，闱绕任务让学生自主思

10、考，相互交流并在老师的引导下动手实践，强化对所学知识的理解。对于竞赛班学生，建立学生训练记录及档案，及时跟学生交流并做好反馈，课后充分组织课题组成员进行研讨，将研讨成果应用于教学训练。另外，合理进行教学任务的分层，竞赛训练过程中，对竞赛任务的分析、机淞人的结构设计、程序设计等，让专业能力较强的学生全程参与，在知其然的基础上知其所以然。从而提升竞赛训练的效率，为竞赛成绩提供了充分保障。组织课题组成员开展教学展示课活动，并共同学习交流，总结经验，不断完善课程体系，同时进行校本教材的编写，使教学和社团活动走向科学化、系统化，并在一定区域内进行推广应用。组织学生参加各级青少年编程大赛，提升学生的编程能

11、力.组织学生参加各级机器人竞赛，课题组成员参加各类相关评比活动.开展机器人社团展演活动，推广机器人知识，让更多孩子J解机器人.组织为谡题组成员在中国青少年科技辅导员协会提供的在线专题学习网站“科技学堂”，学习机器人系列课程.（2）阶段性成果上报阶段性成果主要分为研究报告、竞赛成果、专题学习网站三个方面上报。（3）中期检查木阶段主要是召开课题组成员会议，对课题实施过程中各项工作的落实情况展开组内交流，主要是对课程计划、教学设计、反馈和记录等方面进行检查。（4）交流培训课题研究过程中，召开了机器人教练员交流会和培训会，总结分享各自机器人竞赛教学和训练经验，形成具有特色的课程教学体系，明确各成员的研

12、究任务，促进日常各项工作的实施.（5）专家指导在研究过程中，遨请J机器人竞赛国家级裁判员及教练员来给课题组指导工作,从竞赛队员选拔、指导学生编写程序、设计和组装机器人、设计场地、调试机器人等多个方面给予了专业建议。3 .总结阶段：组织小组成员开始进行课题研尢总结，做好资料的收集、整理和汇编工作。研究的主要成果以竞赛荣誉、教学案例、论文、校本教材等形式呈现。七、研究成果通过专题研究，我们撰写并发表研究论文，开发编写了机器人竞赛校本课程教材,同时积极组织学生参加各类机器人竞赛，并取得了优异成绩，充分显示了本项专题研究的有效性。以下分别从理论成果和实践成果两方面分述：1 .理论成果专题研究的理论成果

13、主要是Scratch与RoboEXP对比式实践教学法、基于硬件支持编程学习方法，该方法具有创意性、实时性和趣味性，突破了计算机屏幕输出的局限性，让学生能够更加有效学习机器人知识,同时提高计兑机编程能力。在课题研究实践过程中，课题组成员基于该理论设计了相关教学案例和教学课件，并撰写中小学编程入门教学的实践探究、G小学机器人竞赛教学的实践研究、，:SeratCh与1.ightbot在信息技术编程教学中的整合运用等相关研究论文在省市级期刊上发表。2 .实践成果研究小组的成员多次在市教育部门开展的各项教育科研和电化教学评比活动中获奖。同时，小组成员教册多次指导学生参加省市级青少年机器人竞赛获得等奖,在

14、全国青少年机器人竞赛中所指导的学生也荣获一等奖.在全市青少年编程竞赛中也取得了优异成绩。这些成绩的取褥，充分证明了本项专题研究中所形成的堪于中鸣STM32硬件平台运用Scratch与RoboEXP对比式实践教学法的正确有效性。研究成果中的教学方法和竞赛课程体系,已被我区多所中小学校所引用,经实践反馈成效显著，产生了良好的社会效益。八、研究结论研究结果表明，清晰明确的教学目标、科学合理的机器人竞赛课程体系构成整个校本课程的框架，围绕明确的主翘教学H标展开教学实践研究，通过运用Scratch和RObOEXP对比式教学方法，结合STM32平台机罂人硬件等教学器材，突破了计算机屏幕输出的局限性，使编程和机器人不再枯燥乏味，从而使学生能够维持乩好的学习持续性，这是课即方面重要的研究结论。参考文献潘洪波：小学牛C+趣味编程M1.北京：清华大学出版社2017年版秦志强：机器人辅助C程序设计MJ.电子工业出版社2013年版3广州中鸣数码科技有限公司：机器人与SCratCh的火花，科技学堂