機(jī)器人沿線行走的STEM教學(xué)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王海斌

摘要：隨著新課改的發(fā)展和推進(jìn)，當(dāng)前我國的教育教學(xué)工作也迎來了全新的局面，得到了全面的進(jìn)步。而且，在這一模式下，教師對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)能力、課堂學(xué)習(xí)水平、綜合學(xué)習(xí)素養(yǎng)等看得非常重要。STEM 理念在當(dāng)下小學(xué)教育界是熱門話題。和傳統(tǒng)的課堂相比，STEM 更多地強(qiáng)調(diào)學(xué)科之間的交叉融合，旨在通過跨學(xué)科教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，促進(jìn)學(xué)生全面、個(gè)性化發(fā)展。

關(guān)鍵字：信息技術(shù);課堂教學(xué);機(jī)器人;STEM教學(xué)方法;應(yīng)用措施

本文將結(jié)合以下幾個(gè)方面對其進(jìn)行論述與探討：首先，教師需要利用視頻教學(xué)的模式帶入新課;其次，教師需要深入研究機(jī)器人行走的情況;最后，教師需要對機(jī)器人沿線行走的編譯程序進(jìn)行分析與探索，進(jìn)而對其做出完善和優(yōu)化，并讓學(xué)生對其做出理解和掌握。

視頻導(dǎo)入新課

教師在開展教學(xué)工作的過程中可以結(jié)合多媒體教學(xué)的方式對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)與培養(yǎng)。通過該方法可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的時(shí)候跟能提起興趣，以及更能帶動(dòng)起個(gè)人的學(xué)習(xí)熱情。對此，教師可以利用視頻導(dǎo)入新課的方法對學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。在此基礎(chǔ)上，教師需要對課程內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的編輯與策劃，以此為學(xué)生提供一個(gè)良好的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境。

例如：教師在教學(xué)的時(shí)候，可以通過分步驟教學(xué)的方法對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)。在此，可以將教學(xué)內(nèi)容氛圍三大部分。第一，教師需要通過播放一段動(dòng)畫片來提高學(xué)生的注意力，抓住學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣。如，教師可以在課堂上播放關(guān)于機(jī)器人的動(dòng)畫《機(jī)器人總動(dòng)員》。通過這一影片內(nèi)容讓學(xué)生觀看機(jī)器人在虛擬世界中的強(qiáng)大。第二，教師可以給學(xué)生展示一組灰度傳感器的照片。以此讓學(xué)生了解，機(jī)器人沿線行走的設(shè)計(jì)離不開灰度傳感器。這樣，學(xué)生在后期的學(xué)習(xí)過程中會(huì)對其加倍重視，且會(huì)對灰度傳感器有一個(gè)簡單的了解。第三，教師需要鼓勵(lì)學(xué)生對灰度傳感器進(jìn)行編寫。而且需要學(xué)生應(yīng)用自己已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)內(nèi)容對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中教師可以告訴學(xué)生，先不要考慮能力的問題，想考慮想法的問題。在想法成熟之后，再去提高自己的設(shè)計(jì)能力。這樣，學(xué)生會(huì)將所有的精力都集中于如何編寫灰度傳感器上。

深入研究機(jī)器人行走情況

為了有效的強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，以及帶動(dòng)學(xué)生對于沿線行走機(jī)器人的設(shè)計(jì)水平，教師需要對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)與引導(dǎo)，并且要讓學(xué)生懂得如何利用灰度傳感器，以及如何在機(jī)器人沿線行走的過程中對其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)與編寫。這樣，不僅能夠讓學(xué)生對機(jī)器人有一個(gè)全面的了解，還能讓學(xué)生在設(shè)計(jì)的過程中逐漸明白灰度傳感器的編寫方法與編寫理念。

例如：教師在對學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人行走情況的教學(xué)過程中，需要對學(xué)生進(jìn)行三個(gè)方面的重點(diǎn)教學(xué)。第一方面為：教師需要讓學(xué)生對機(jī)器人沿線行走的運(yùn)動(dòng)做出分析與研究，并且需要讓學(xué)生結(jié)合機(jī)器人在行走過程中說應(yīng)用的黑線，以及灰度傳感器的感光值展開相應(yīng)的研究。其目的是為了有效判斷灰度傳感器的感光值能否反映在黑線上。第二方面：教師需要讓學(xué)生進(jìn)行編程的編寫，還需要對其對比值進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而得出需要多少以及如何識(shí)別黑白對比值等方法。第三部分：教師需要對學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人的啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)的過程中，重點(diǎn)要對機(jī)器人的黑線感光值以及白線感光值做出深入的情況研究，進(jìn)而分析其行走的狀況和感光值的準(zhǔn)確性。最后，在完成上述任務(wù)之后，教師可以讓學(xué)生對機(jī)器人的沿線行走進(jìn)行黑線行走測試，進(jìn)而分析其中的問題。

完善運(yùn)行程序，編譯運(yùn)行內(nèi)容

在設(shè)計(jì)過程中，機(jī)器人的行走方式必然不能都是直線，而是需要有拐彎，曲線等特征的表現(xiàn)。在此，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生利用合作探究的方式對其進(jìn)行分析與研究，進(jìn)而總結(jié)出一套更好地運(yùn)行程序?qū)ζ渥龀鐾晟坪蛢?yōu)化。這樣，學(xué)生所編譯的內(nèi)容就會(huì)更加全面，且漏洞也會(huì)更少。而且，在這一過程中，也是學(xué)生不斷實(shí)踐、分析和再實(shí)踐的過程。該方法能夠有效地帶動(dòng)學(xué)生的人機(jī)交互能力，且可以逐漸幫助學(xué)生建立起一個(gè)科學(xué)的研究態(tài)度。

例如：教師在教學(xué)過程中，需要通過以下三種方法對其進(jìn)行設(shè)計(jì)：第一是在設(shè)計(jì)的過程中出示曲線圖路線計(jì)劃，進(jìn)而從機(jī)器人本身的硬件設(shè)施上做出曲線研究與弧度的抓取，為后期的穩(wěn)定運(yùn)行打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。第二是捷愛士需要結(jié)合學(xué)生所編寫的程序?qū)ζ溥M(jìn)行程序的下載與創(chuàng)設(shè)。然后將之融合在機(jī)器人當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。在應(yīng)用的過程中，學(xué)生能夠直接的觀察到自己編寫的程序到底有哪些不足之處，該方法可有效推動(dòng)后期試驗(yàn)和調(diào)試的效率與質(zhì)量。第三是教師需要對機(jī)器人沿線行走的應(yīng)用方法進(jìn)行講解。如，讓學(xué)生知道在掃地機(jī)器人、自動(dòng)泊車機(jī)等都應(yīng)用了機(jī)器人沿線行走的技術(shù)。

結(jié)束語

二十一世紀(jì)的競爭，歸根到底是人才的競爭。我國科學(xué)家錢學(xué)森面對當(dāng)時(shí)中國的落后，曾經(jīng)發(fā)出了“為什么我們的學(xué)?？偸桥囵B(yǎng)不出杰出人才”的叩問。時(shí)隔多年，我們的教育一直在不斷發(fā)展和進(jìn)步，在STEM理念的指導(dǎo)下，通過整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四大領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)，可以為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，推動(dòng)我國邁入創(chuàng)新大國的行列。

參考文獻(xiàn)：

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