从高中生视角看机器人编程学习

李季垚

【摘 要】随着素质教育的普及，提高学生的计算机技术水平非常重要，所以在高中阶段開展机器人编程学习也非常重要，所以本文就从高中生的视觉来探讨当前的技机器人编程学习。

【关键词】高中生；机器人；编程；阶段

中图分类号： G633.67 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）30-0024-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.008

Looking at robot programming learning from the perspective of high school students

LI Ji-yao

（Affiliated Middle School of Xian Technological University， Xian Shaanxi 710061， China）

【Abstract】with the popularization of quality education， it is very important to improve students' computer technology level，so it is also very important to carry out robot programming learning in high school.Therefore，this paper discusses the current technical robot programming learning from the perspective of high school students.

【Key words】High school students；Robot；Programming；Stage

在高中的计算机编程学习当中，进行程序的设计是当前的徐诶核心内容，但是由于各种因素的影响，当前高中编程设计教学效果并不佳，存在着一定的教学问题，所以教师就要注重完善教学策略，提高教学效果。

1 探析机器人编程的学习阶段

1.1 学习初级程序编写

机器人的编程学习是一个综合性的过程中，可以有效地提高学生的动手能力，关于机器人的贬称搞学习阶段可以分成六个阶段，首先，是进行初级程序的编写学习，初级编程主要是进行开始和结束图标的学习，此外还学习各种程序的控制图标，所以高中生可以通过初级程序的变成来控制马达。

1.2 学习简单程序编写

第二阶段是进行简单程序的编写，一般情况下，机器人主要是借助传感元件来进行非电学量和电学量之间的转化，并且实现对控制，所以在这个学习阶段当中，高中生可以通过简单的程序编程来控制小汽车，通过自己制造来控制声控灯等。

1.3 学习可以解除人类反复劳动的程序编程

在第三个学习阶段当中，学生可以学习解决人类反复劳动的程序编程，通过设计一个重复的机器人动作从而减轻人们的劳动负担，比如可以设计机器人去进行迷宫试验，设计机器人前进的方向和距离，减轻人工的投入。

1.4 学习可以对行为进行选择调解的分支语言

第四阶段是学习分之语言，通过分支语言来实现对行为的选择可以调节，通过传感器返回的数据，对机器人进行命令的下达，从而让机器人在不同的环境下作出不同的反应。比如可以设计让机器人遇到阻碍物自己绕道而行。

1.5 学习可以用传感控制的机器人编程

第五阶段是学习用传感来控制机器人，通过传感器的传回数据来检测周围环境的变化情况，比如可以通过光线的传感器来判断光线的强弱。

1.6 学习可以多事件多人物的机器人编程

第六阶段是进行多事件多任务的机器人编程学习，大部分机器人只能执行简单的人物，只能一项一项地完成任务，不能同时完成多项任务，所以当前机器人的发展方向就是同时完成多个任务，为此就需要进行多事件多任务的机器人编程学习。

2 从高中生视觉看机器人编程学习

2.1 进行机器人编程学习的动力

站在高中生的角度在进行机器人编程的学习，调动高中生的好奇心和兴趣非常重要，也是提高学生对于机器人编程学习的重要动力，因为在进行机器人编程的学习过程中，难免会存在枯燥乏味，所以调动高中生的学习动力非常重要。高中生之所以愿意进行机器人编程的学习，主要是为了学会机器人编程后的成果，完成任务后那种成就感，从而实现个人价值。但是作为高中生，在学习机器人编程时，容易会因为学习难度的增加而不断地降低学习兴趣，很容易出现厌烦的情绪，所以在学习机器人编程的过程中，我们需要教师的鼓励。为此，高中教师要通过完善相关的教学手段来激发和保持学生的学习兴趣，比如可以为学生制定一些阶段性的编程体验，让学生更好地感受到在机器人编程学习过程中的成就感，从而更好地提高学生的学习动力。在学习机器人编程过程中，教师可以通过提问问题的方式来带领学生去发现机器人编程的乐趣和美感，更好地激发学生的学习热情，比如引导我们去寻找代码的美感，从代码的整洁和参差有度中发现代码的简洁美。

2.2 需要综合多个学科的知识

关于机器人编程的学习，并非是一个简单的学习过程，而是一个综合性的学习过程，高中生在学习机器人编程时需要综合多个学科的知识来保证编程学习的系统性，进而更好地奠定机器人编程的学习基础。所以作为高中生，在日常的学习过程中，要注重对物理学知识的积累，比如加强对机械学、电子学以及光学知识的积累。除了要加强对物理学知识的积累外，还需要加强对数学知识以及生物知识的积累，所以加强对数学和生物的学习非常重要。为了更好地提高机器人编程的学习效率，全面掌握所学学科的知识非常重要，只有在不同学科知识的基础下，才能有效地开展机器人编程，才能更好地激发我们的学习自信，从而形成一个良好的学习循环，不断地提高我们的综合素质。

3 学习基于硬件的编程

在进行机器人编程学习时，加强对硬件的认识和使用非常重要，这是进行机器人编程的学习基础，因为机器人中的编程程序主要是针对硬件的操作。所以作为高中生，要做好机器人编程的学习，就要加强基于硬件的编程，学习如何利用传感器来进行信息的输出，学习如何利用执行器来进行命令的输出，并且在这些学习过程中不断地提高自己对于机器人编程硬件性能的了解。

首先，高中生要加强关于传感器、控制器和执行器的认识，加强对这些硬件的结构和通讯方式的认识，充分掌握这些硬件的工作原理，从而学习如何利用这些硬件来进行信息的传输和接收，如何进行命令的发出。因此，在机器人编程学习课堂上，教师要加强对学生的鼓励，鼓励学生动手操作常识，引导学生如何去观察机器人的动作和行为，提高学生的观察力，从而更好地提高学生对于编程代码和参数意义的认识。所以，在高中生机器人编程学习课堂上，提高学生的观察能力非常重要，让学生在观察机器人动作行为的过程中不断地提高学生对于机器人编程的认识，更好调动学生的学习兴趣。

其次，要引导学生如何进行传感器和执行器参数值的测试，学生要学习如何运用传感器、执行器来进行信息的输出，就要对传感器和执行器的性能、指标以及相关的工作参数进行全面的了解，比如学生要了解某个光源的电传感器主要是检测那种波长的光，检测的有效范围是多少，需要在什么样的检测环境下才能保证检测效果。所以即使商家给了相关的工作参数，在使用过程中，也需要做好参数值的测试，才能更好地保证检测的准确性。因为部分商家所给的参数值和实际检测的参数值会存在部分误差，比如部分指南针在出厂的时候，其实际测量的角度和返回的数值会存在不一致的现象，因此，做好传感器和执行器参数值的测试非常重要，在检测过程中，我们也要做好相应的检测记录。关于对执行器和传感器参数测试过程所收获的知识比起编程教学更加重要，因为通过测试，学生必须要通过动手检测才能发现商家所给予的参数值是否正确，所以学生要学会通过自己的实践操作来获取想要的答案和知识，不能只是简单地依据理论知识来进行判断，这样是不利于学生之后的学习和成长的。

4 学习基于任务的编程

在高中机器人編程学习课堂上，高中生不仅要学习基于硬件的编程，更是要注重基于任务的编程学习，基于任务的编程学习主要是以执行任务为学习中心，并且要以完成任务为学习目的，所以学生在判断应该选用那个传感器进行接受信息，应该选用哪个传感器来进行命令的下达，都要以任务本身为依据，要给于任务来开展机器人的编程。所以在进行基于任务的编程学习，要注意以下几点内容：

第一，要对任务进行分解和阶段划分。一般情况下，复杂的任务常常是由多个子任务所组成的，所以在完成任务过程中，就要结合这些子任务的完成时间顺序来安排学习进度，然后进行学习阶段的划分，按照任务的完成时间来划分学习阶段。比如在学习灭火任务的时候，可以将灭火任务分成四个阶段，分别是在1号、2号、3号以及4号房间进行搜索和灭火处理。当完成任务的阶段划分后，我们就要阶段的前后顺序进行开展。通过将任务进行分解和阶段划分，可以有效地降低任务完成的难度和复杂性，让我们可以更加顺利地完成复杂的任务。在完成不同阶段的子任务时，我们就要专注当前的子任务，集中自己的注意力去解决当前的子任务，然后再逐步完成整个任务，从而完成整个任务的编程。

第二，要做好语言的过度，一般情况，我们所使用的语言是自然语言，但是机器人是听不明白我们常用的自然语言，所以需要将我们常用的自然语言转变成机器人能够听懂的代码语言。但是对于高中生来说，要一下子将自己常用的自然语言转变代码语言，我们也非常不习惯，所以代码语言的转换对于我们也来说也是非常困难的。为此，在进行机器人编程学习时，教师做好语言的过度教学，让学生能够在自然语言和代码语言之间进行流利的转换，加强对学生的流程语言教学，让学生先将自然语言转换成流程语言，然后再将流程语言转换成代码语言，实现语言的过度转换，逐渐增加学习难度。随着机器人的发展，当前许多机器人编程平台可以直接运用流程语言和代码语言进行编程，并且可以将流程语言转换成代码语言，所以高中生在进行机器人编程学习时，可以通过对照流程语言和代码语言来进行代码语言的学习，进而提高自己的编程效率。

第三，进行功能的扩展和局部完善，在进行机器人编程学习时，需要注重学习的归纳，进而更好寻找解决任务的突破口，所以高中生要寻找可以自身容易接受的而且也有利于之后的学习的突破口，从而更好地将任务进行分解，细化成为动作和扩展，从而保证机器人能够完美地完成任务。比如在进行足球前锋机器人的编程时，可以按照以下活动顺序开展：

（1）进行任务的细化，对机器人的前进、后退、前左转弯、前右转弯等动作进行分解。（2）选择正确的突破口，当前方有球时要作出前进的反应。（3）要进行第一扩展，比如当后方有球则要做出后退的反应。（4）进行第二次扩展，当左前侧有球则作出左前转的反应。（5）作出第三次扩展，比如进行前方跟球，以此类推进行第四次、第五次扩展，从而不断完善局部功能。

第四，进行程序的整体优化，当完成机器人编程后，需要对程序进行测试、改进和优化，因为高中生在进行机器人编程学习时，所得的编程通常是积累所得的，所以在进行编程时会忽略了整体性，所以需要对机器人编程程序进行整体的优化。但是由于知识的限制，高中生在进行程序整体优化时，容易遇到困难，所以在进行机器人编程学习时，教师就要引导学生要学会站在整体全局的高度来看待问题，然后进行程序的编程。

【参考文献】

[1]基于高中生视角解读高中机器人编程的学习[J].孙一加.数码世界.2018，02.

[2]如何分阶段学习机器人编程[J].马瑞辰.数码世界.2018，02.

[3]分阶段学习机器人编程[J].杨天诚.实验教学与仪器.2016，02.