機器人仿真軟件在機器人教學中的應用探索
近幾年來，全國許多學校相繼開展了智能機器人的教學和競賽活動。隨著活動的深入開展，也出現(xiàn)了許多問題，例如投入資金不足，參與活動學生人數(shù)不多等。如何讓機器人教學活動具有強的生命力，具有廣泛的學生基礎，這些都是值得我們思考和探索的問題。我想機器人教學活動開展一定時間之后，有一定物質(zhì)基礎之后，應該把機器人教學引進課堂，讓更多學生接觸程序設計思想、智能機器人技術。機器人進課堂如果還以活動組模式來開展的話，需要學校很大的資金投入，這是不太可能的。在機器人數(shù)量不足情況下，可以采用仿真軟件進行課堂機器人教學。
或許會有些看法認為利用仿真軟件進行機器人教學是紙上談兵，沒有實踐意義。實際上，仿真軟件機器人教學，使程序設計教學能更突出“算法”（解決問題的方法）的學習，使“算法”變得直觀而形象，大大提高了學生對學習的投入度，有利于學生思維能力、整體規(guī)劃的能力、解決問題的能力、連續(xù)運用推理的能力、合作溝通能力、動手能力、創(chuàng)新能力的提高。
利用仿真軟件進行智能機器人課堂教學的優(yōu)點：
利用仿真軟件進行智能機器人課堂教學，更有利于學生理解體會程序是機器人的靈魂，可以使學生了解機器人是怎樣在程序指揮下進行工作的，提高學習計算機程序設計語言的興趣；在學習為機器人編寫程序的過程中，學到科學而高效的思維方式，提高邏輯思維能力、規(guī)劃能力，提高學生分析問題和解決問題的實際能力，并使計算機程序設計語言教學在現(xiàn)有的基礎上有重大突破。
1、仿真軟件教學符合學生認知規(guī)律，從簡單到復雜、從局部到整體。
現(xiàn)代教育心理學研究指出，學生的學習過程，不僅是一個接受知識的過程，而且也是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。這個過程一方面是暴露學生產(chǎn)生各種疑問、困難、障礙和矛盾的過程，另一方面是展示學生發(fā)展聰明才智、形成獨特個性與創(chuàng)新成果的過程。智能機器人的教學與以往的信息技術課教學有很大的不同，涉及軟件、硬件的知識較多，體驗的學習過程比較復雜，不同學段的學生對智能機器人的認識程度也不同，他們的思考方式、學習需求、學習優(yōu)勢、學習風格也不一樣。學生的學習客觀上存在著個體差異，不同的學生在學習同一內(nèi)容時，實際具備的認知基礎和情感準備以及學習能力傾向不同，決定了學生對同樣的內(nèi)容和任務的學習速度和掌握程度及所需要的幫助不同。
實踐過程中發(fā)現(xiàn)，因為智能機器人教學涉及軟件、硬件的知識較多，所以初步接觸的學生對于故障很難判斷出是程序有問題還是機器人機械方面有問題。在學生對智能機器人機械結(jié)構(gòu)方面理解不夠深刻的情況下，仿真軟件就體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。學生濃厚的興趣是學習機器人的源動力，為了讓學生保持濃厚的興趣，對于初學者，教師可以先拋開機器人硬件方面的知識，降低難度，減少學生負擔，只要求學生在仿真軟件中完成一些比較簡單的活動，在沒有環(huán)境誤差下，引導學生先學好程序設計。這樣一步一個腳印，從簡單到復雜，從局部到整體，不知不覺中學生學到東西了，自然他就能保持興趣來學。
2、仿真軟件沒有環(huán)境誤差的影響，學生更能深刻理解程序設計。
目前在學校教育中使用的智能機器人雖說比較簡單，但已經(jīng)集合了計算機、聲、光、電等多種技術，可以讓學生全面接觸傳感器、計算機軟硬件、人工智能、自動控制等高新科技知識，激發(fā)學生的興趣，培養(yǎng)學生的綜合思考與動手能力、團隊合作精神、創(chuàng)造能力和進取精神。歸結(jié)到具體的教學內(nèi)容上，一樣的模塊配置，一樣的場地條件，卻能使不同的學生“做”出來的機器人判若兩“人”，這其間的關鍵就是左右著機器人動作的程序。從這個角度來看，所謂機器人競賽，實質(zhì)上就是學生編程的競賽。在實際教學活動中，占用時間**多的也是機器人程序的編制和調(diào)試。機器人的結(jié)構(gòu)模塊、傳感器、接口等硬件只是“骨骼”，程序才是它的“靈魂”，是它的“大腦”和“神經(jīng)中樞”，正是在這個“靈魂”的指揮下，機器人才會有多姿多彩的動作表現(xiàn)。
對于初學程序設計的中小學生來說興趣是學習的動力，仿真軟件沒有環(huán)境誤差的影響，更有利于學生理解程序的結(jié)構(gòu)。在上智能機器人走迷宮項目課程時，我在仿真軟件中先設計好一個迷宮場地如圖1，并且在仿真軟件中先配置好機器人。分析機器人走迷宮的一般方法：靠一邊墻壁走，是如何實現(xiàn)的。然后讓學生在仿真場地中調(diào)試程序，同一個場地，同樣的機器人配置，有些學生在斷壁處就往回走（如圖2）。仿真軟件中，機器人走的時候，可以讓它留下痕跡，有了這一痕跡學生就能夠容易的看出是程序中前進命令的速度太快，左轉(zhuǎn)彎角度太小導致的，修改了這兩個量就成功了。
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