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團(tuán)隊師生將攜帶捐贈來的10套智能控制機器人教學(xué)器材前往xx縣xx中學(xué)進(jìn)行科普知識宣講和培訓(xùn),并為xx縣xx中學(xué)的課外科技實踐興趣小組師生贈送10套器材,實現(xiàn)大學(xué)-中學(xué)大手拉小手活動,幫助農(nóng)村中學(xué)學(xué)生實現(xiàn)自己的科技夢。在xx縣xx中學(xué)各個班級中的科技愛好者開展科技支教、素質(zhì)拓展等活動,特別為其中的留守學(xué)生進(jìn)行機器人制作的訓(xùn)練,為偏關(guān)縣當(dāng)?shù)厝罕婇_展一系列有關(guān)機器人知識的演示和宣傳,增強隊員們的團(tuán)隊凝聚力,磨練意志,增長才干。
本次活動以、“教育關(guān)愛,幫扶留守兒童;科技支教,傳遞愛心素養(yǎng),共創(chuàng)和諧新天地?!睘橹黝},活動內(nèi)容主要從以下幾方面展開:
1、教育關(guān)愛——大學(xué)--中學(xué)大手拉小手活動
活動概況:團(tuán)隊師生與當(dāng)?shù)刂袑W(xué)師生開展幫扶結(jié)對子,贈送10套機器人教學(xué)器材。
2、科技支教——機器人知識新接觸
活動概況:團(tuán)隊師生為該校留守兒童和課外科技實踐愛好者進(jìn)行手把手知識教與學(xué),搭建屬于自己的機器人并進(jìn)行演示。
3、科普宣傳-----為基層群眾發(fā)放宣傳資料
活動概況:團(tuán)隊師生利用工作之余的時間,進(jìn)行機器人演示和科普資料以及黨的政策資料的發(fā)放。
4、實踐總結(jié)——記錄過程、總結(jié)經(jīng)驗,再接再厲。
活動概況:記錄實踐過程,留下成長點滴,最真誠的話語,最真摯的情感,最深切的感悟,在此見證每一路足跡。同時,激發(fā)同學(xué)對基層中學(xué)科技知識傳播的熱情以及奉獻(xiàn)留守兒童的愛心。
(肖曉蕾供稿)
【第二期】
機器人團(tuán)隊赴xx縣xx中學(xué)社會實踐服務(wù)隊XX年暑期“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動正式拉開帷幕
近日,我校機器人團(tuán)隊赴偏關(guān)縣萬家寨中學(xué)社會實踐服務(wù)隊XX年暑期 “三下鄉(xiāng)”社會實踐活動正式拉開帷幕。
支教隊伍出發(fā)前,帶隊老師先從機器人團(tuán)隊選拔了六位優(yōu)秀隊員加入該服務(wù)隊,隨后通過請老隊員談經(jīng)驗、作報告、開討論會等多種形式對志愿者進(jìn)行了集中培訓(xùn)。在此過程中,又聯(lián)系xx縣及中學(xué)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)以及宣傳部門和媒體記者積極進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和配合。使同學(xué)們真正從建設(shè)社會主義新農(nóng)村,科技支教傳遞愛心的高度,深刻認(rèn)識參加“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的重要意義。
7月6日,老師組織參加“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的全體成員在工程訓(xùn)練中心機器人基地召開動員大會。會上,楊xx老師作了熱情洋溢的動員講話,他要求全體志愿者要站在為農(nóng)村學(xué)生、留守兒童以及基層群眾帶去科普知識的精神食糧,建設(shè)新農(nóng)村的高度,從思想上、行動上高度重視此次社會實踐活動,要充分認(rèn)識到此次“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的重要意義,身體力行科學(xué)發(fā)展觀,在實踐中增長才干、磨練意志、培養(yǎng)自尊、自立、自信、自強的優(yōu)良品質(zhì)。隨后,對下鄉(xiāng)具體事項作了安排部署。
7月7日,參加“三下鄉(xiāng)”社會實踐活動的同學(xué)們再次集中,就如何開展志愿服務(wù)等事項展開討論。大家一致認(rèn)為要在思想上做好吃苦的準(zhǔn)備,在確保安全的前提下開展好支教工作。隨后,大家進(jìn)行了制定了工作計劃并分工。各項活動均由專人負(fù)責(zé):學(xué)習(xí)、熟悉各種機器人、搭建機器人、編寫程序、備課、編寫材料、制作講義、視頻、ppt等。
7月8日,大家開始培訓(xùn)和準(zhǔn)備。首先,我們開始學(xué)習(xí)和熟悉機器人的結(jié)構(gòu)和工作原理,隨后進(jìn)行搭建。
7月9日,繼續(xù)搭建機器人并對編程軟件進(jìn)行了安裝和學(xué)習(xí)。
7月10日,對搭載程序的機器人進(jìn)行調(diào)試和維護(hù)。進(jìn)一步優(yōu)化程序和結(jié)構(gòu)。
7月12日,對機器人基地原有的、計劃進(jìn)行演示的機器人和新搭建的機器人進(jìn)行調(diào)試和維護(hù),保證它們都工作在最佳狀態(tài)以保證順利完成教學(xué)和演示
7月13日,準(zhǔn)備需要的各種器材,晚上整理、登記,打包裝箱。
在此期間,有專人精心制作各種宣傳材料讓山區(qū)的同學(xué)們學(xué)習(xí)機器人知識,了解機器人的現(xiàn)狀,讓同學(xué)們對機器人更有興趣。
7月14日早六點,我們踏上了征程。
關(guān)鍵詞:機器人;高職教育;應(yīng)用
1機器人技術(shù)應(yīng)用課程的特點
機器人技術(shù)應(yīng)用課程是機電一體化技術(shù)的專項技能訓(xùn)練課程,而工業(yè)機器人又是一個復(fù)雜的機電系統(tǒng),其學(xué)習(xí)過程融合了機械工程學(xué)、計算機科學(xué)、控制工程、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多學(xué)科領(lǐng)域的綜合技術(shù),是多學(xué)科科技發(fā)展的必然結(jié)果,更是一個技術(shù)完整,科技高度密集的機電一體化產(chǎn)品[2]。因此機器人的教育不同于傳統(tǒng)學(xué)科的教育[3]。單純的專業(yè)課程如機械制圖、電氣控制、傳感技術(shù)等只是機器人學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),該門課程的學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個架構(gòu)式體系的建立與模塊式的充分挖掘。在整機系統(tǒng)下面向市場,針對某一領(lǐng)域去深入了解,在深入學(xué)習(xí)中積極思考,并將各學(xué)科技術(shù)有機的聯(lián)系起來,形成獨有的知識網(wǎng)絡(luò)體系。
2機器人技術(shù)應(yīng)用課程在高職教育中的應(yīng)用
職業(yè)教育涵蓋“教學(xué)”、“專業(yè)”、“技術(shù)”等多個方面,研究職業(yè)教育可以指導(dǎo)職業(yè)教育的方向、提高職業(yè)教育的質(zhì)量,為我國培養(yǎng)更多大國工匠、能工巧匠,并為現(xiàn)代制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代化的發(fā)展提供重要保障與支持。當(dāng)今時代,工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用作為職業(yè)教育的重要組成部分,不僅面對著機器人時代帶來的職業(yè)教育新挑戰(zhàn),還接受著就業(yè)市場的新考驗。機器人技術(shù)在職業(yè)教育上也越來越普及。傳統(tǒng)的教學(xué)形式單一,大部分以系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)為主,弱化了實踐操作,學(xué)生的動手能力明顯不足,對一些理論知識更難以掌握,沒有過硬的操作技能,進(jìn)入企業(yè)后,企業(yè)對員工的培訓(xùn)又缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo),培訓(xùn)周期長,資源投入大等,極大的制約著學(xué)生個人的提高,影響著企業(yè)的發(fā)展,偏離了職業(yè)教育人才培養(yǎng)的目標(biāo)。針對機器人技術(shù)應(yīng)用課程的自身特點,將理論學(xué)習(xí)與實踐操作有機結(jié)合,形成的理實一體化教學(xué)模式,具體模式如圖1所示。該教學(xué)模式不僅對該課程專業(yè)進(jìn)行了系統(tǒng)性的教學(xué),還針對已有機器人產(chǎn)品手冊進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí),極大地培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性,以實際動手操作,夯實了理論基礎(chǔ),對企業(yè)崗位需求對接有了一定的基礎(chǔ),更培養(yǎng)了對新技術(shù)、新事物的接受與領(lǐng)悟能力,小組協(xié)作能力,主動學(xué)習(xí)能力等,同時也促進(jìn)了教師的科研能力。在理論教學(xué)課時,教師通過采用現(xiàn)代化教學(xué)手段,對項目任務(wù)的理論進(jìn)行講授,并對涉及到的一些學(xué)科基礎(chǔ)知識進(jìn)行整理和疏導(dǎo),如遇到一些概念抽象理解困難的知識,到教學(xué)現(xiàn)場對照實物進(jìn)行講解,同時教師通過示范操作開展實踐訓(xùn)練,在實際操作中學(xué)生針對有疑問的地方開展本組討論,小組交流,師生互動等方法靈活掌握。教師在每個項目任務(wù)完成后進(jìn)行點評總結(jié),通過理論指導(dǎo)實踐,鍛煉專業(yè)技術(shù),實踐強化理論,提高專業(yè)認(rèn)識。讓學(xué)生審查自己操作學(xué)習(xí)過程的不足,并加以改進(jìn)提高。在教學(xué)項目的選擇上,緊緊圍繞目前國內(nèi)機器人應(yīng)用市場,滿足教育教學(xué),兼顧工業(yè)應(yīng)用,營造工廠職業(yè)環(huán)境,靈活應(yīng)用項目教學(xué),加工模擬教學(xué),具體案例教學(xué)等教學(xué)方法,將產(chǎn)教融為一體,全面提升學(xué)生綜合職業(yè)能力,增強就業(yè)競爭力。工業(yè)機器人的普及不僅沖擊著職業(yè)教育的就業(yè),也催生了許多新產(chǎn)業(yè),相應(yīng)的創(chuàng)造了新的就業(yè)崗位,包括在機器人制造廠商從事機器人組裝、銷售、售后支持的技術(shù)和營銷;在機器人系統(tǒng)集成商從事機器人工作站的開發(fā)、安裝調(diào)試、技術(shù)支持等;在機器人的應(yīng)用企業(yè)從事機器人工作站操作、編程調(diào)試、維護(hù)保養(yǎng)等從事機電一體化專業(yè)的工作。因此,機器人技術(shù)應(yīng)用應(yīng)順應(yīng)時展的市場需求,抓住職業(yè)教育發(fā)展機遇,有計劃的開展,積極促進(jìn)職業(yè)教育功能的發(fā)揮[4]。
轉(zhuǎn)眼間,我來好小子公司也快7個月了,也很榮幸自己成為好小子機器人科學(xué)教育學(xué)校的一員。在公司工作大半年中,我學(xué)到了很多知識與技能,公司的經(jīng)營狀況也處于良好的態(tài)勢。非常感激公司給予了我在這樣的良好環(huán)境中,工作和學(xué)習(xí)的機會。我從以下各個方面總結(jié):
1、工作上:從6月份中旬至6月底到深圳總校培訓(xùn),這半月可以說是一種轉(zhuǎn)變,本人一直從事教育行業(yè),學(xué)習(xí)的模式與我學(xué)習(xí)的洪恩英語是同一種理念就是:做中學(xué)、玩中學(xué)、錯中學(xué)。培訓(xùn)期間的樂寶、power tech五個模型,再延伸到大師的各個系列課程學(xué)習(xí),從對好小子機器人學(xué)校的不認(rèn)識到認(rèn)識,我很努力的學(xué)習(xí)成為一名合格的機器人學(xué)校的老師。半個月時間的培訓(xùn),我并沒有上好一節(jié)課,正準(zhǔn)備放棄的時候,是廖總和唐總給了我機會。讓我從7月2日開始正式開始接受上第一節(jié)課,第一節(jié)課的心情難以忘記,上完第一節(jié)課的感覺與在深圳培訓(xùn)上課感覺截然不同。孩子們的喜歡,千變?nèi)f化的教具,還有面對家長的肯定,而好小子的教學(xué)模式與我所教的洪恩英語的相同,所以我很快就上手了。并覺得好小子的教育恰好彌補了傳統(tǒng)教育的不足,使學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力創(chuàng)造力。培養(yǎng)學(xué)生勤思考樂思考自己動手制作的習(xí)慣。7月底我們在這里設(shè)下了展柜,給了惠州科技館增添了多一項的參觀,并給我校帶來了較多的人流量。示范課的學(xué)員也比較多了,大大的增加了我們的學(xué)員人數(shù)。同時我也擔(dān)當(dāng)起教學(xué)組長的一職,讓我更加努力的去帶領(lǐng)教學(xué)部一起把學(xué)員教好,令家長和領(lǐng)導(dǎo)滿意。通過培訓(xùn)市場部和教學(xué)部的展柜介紹,讓他們更進(jìn)一步的認(rèn)識好小子,并把我所學(xué)的都交給他們。同事們的同心協(xié)力,嘗試著摸索適合適應(yīng)我們好小子教育學(xué)員的教學(xué)模式。由最初的試講體驗課磨練,給他們?nèi)蝿?wù)寫教學(xué)方案,對應(yīng)不同年齡階段、不同個性學(xué)生、單人、多人等種種上課模式調(diào)整,最終總結(jié)適合教學(xué)部的教學(xué)模式。教學(xué)部的兩位助教也能擔(dān)當(dāng)示范課時,給我更大的鼓舞,進(jìn)一步證明了好小子真正地在發(fā)展。因此我也更加深入的學(xué)習(xí)我們好小子的課程,教育好我們的學(xué)員。通過學(xué)習(xí)我不斷的完善著自己的教學(xué)思路方法,在不斷的變化成長。作為組長的我,不但要做好帶頭作用,且每周檢查成長檔案的簽名率,學(xué)員考勤等,讓好小子得到更大的發(fā)展。
2)業(yè)績上,好小子機器人教育進(jìn)駐惠州科技館已有半年多,暑假期間主要以power tech暑期班和示范課、宣傳為主。剛剛進(jìn)入惠州的好小子,在暑假期間有好幾個學(xué)員預(yù)訂報名,還有好幾個學(xué)員都報了體驗班,其次還有開設(shè)了power tech暑期班,9月份聯(lián)合在螞蟻館舉辦9月科普月活動,并科技館在長湖苑舉行科普日,好小子也參與其中,都以活動等方法宣傳好小子。10月份抓住國慶黃金周,我們在科技館舉行《好小子機器人第一屆power tech競賽》活動,吸引眾多家長及學(xué)生觀看,且得到很不錯的收獲。10份我們學(xué)員陳威、毛楚元參加了南京第九屆noc活動比賽,取得第二名的成績,雖然成績不理想,但是學(xué)員及教練員都從中學(xué)到很多經(jīng)驗。11月份開始進(jìn)入招生淡季,我們以派傳單為主。12月份我們舉辦了好小子“玩轉(zhuǎn)科學(xué),歡享圣誕親子同樂會”活動,第一次舉辦圣誕活動,所以場面有點亂,時間分配也不夠理想,導(dǎo)致活動下來,不夠活躍氣氛。經(jīng)過上面的這些活動,我們都有了很大的成長,嘗試多了,才能抓住正確的方向,適合我們好小子招生的方向。成績雖不是很理想,但取得了活動的經(jīng)驗與惠州的大力度的宣傳效果。
3)心得與不足:我知道我自己在工作上做的并不是非常完美,圣誕節(jié)做主持人的經(jīng)驗不足。教學(xué)上雖然能夠得到家長和同事們的認(rèn)同,但自己還需再接再厲希望能夠有更大的突破,能夠做到市場部、教師部兩者兼得。
xx年工作設(shè)想及未來個人職業(yè)規(guī)劃
在xx年新的一年里,公司需要再進(jìn)一步的宣傳。我們還需努力地向往讓科技走進(jìn)校園,走進(jìn)校園我們的宣傳力度才會大大加大。在工作上,我會更加嚴(yán)格要求自己,工作實干,并能完成學(xué)校給予的各項任務(wù),為提高自身的素質(zhì),我不但積極參加各項培訓(xùn),聽課學(xué)習(xí),平時,經(jīng)常查閱有關(guān)教學(xué)資料。當(dāng)然在教學(xué)工作中存在著一些不足的地方,須在以后進(jìn)一步的努力。由于明年的2月份起,我需要更進(jìn)一步的提升學(xué)習(xí)本科知識。
機器人的教育事業(yè)是燦爛的,崇高的,必須時刻激勵自己,盡心盡職的工作,如需走進(jìn)校園的職位,我還想呆在好小子機器人教育學(xué)校。
以上,是我在xx年度的工作計劃,感謝領(lǐng)導(dǎo)審閱及批評指正。
?;葜菔泻眯∽訖C器人學(xué)校在xx年里與時俱進(jìn),勇創(chuàng)輝煌!
關(guān)鍵詞:人形機器人;機器人教學(xué);智能機器人
目前世界上使用的機器人主要是工業(yè)機器人,其中一般以上是面向制造業(yè)的工業(yè)機器人,即主要用于第二產(chǎn)業(yè)。在進(jìn)入21世紀(jì)的今天,機器人已經(jīng)不再局限于工業(yè)上的應(yīng)用,而應(yīng)該在社會的各個行業(yè)合理利用。近年來,全國機器人大賽的舉辦為這些需求提供了一個平臺,其中的人形機器人舞蹈大賽更是成為社會各界關(guān)注的焦點,各大、中、小學(xué)校在此項目上的參與度呈現(xiàn)出逐年遞增。因此如何讓人形機器人在教育應(yīng)用上發(fā)揮其應(yīng)有的作用成為了當(dāng)前研究的重點和難點。
1 相關(guān)研究
人形機器人是具備人類的外形特征和行動能力的智能機器人,可以采用雙腿行走方式,通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些簡單的功能,以及通過簡單的語言和人類交流。與傳統(tǒng)的機器人相比,人形機器人具有顯著的優(yōu)勢。而且人形機器人以與人近似的形態(tài)出現(xiàn),對人類來說就不會感到特別的陌生,也不會產(chǎn)生排斥心理,更容易被人類所接受,所以人形機器人將可能是未來日常應(yīng)用中最重要的智能機器人。
人形機器人的研究起步于上世紀(jì)60年代后期,目標(biāo)是解決人形機器人的雙足行走問題。如日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行機。1973年, 加藤等人在WL-5的基礎(chǔ)上配置機械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機器人WAROT-1。進(jìn)入90 年代,人形機器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不斷出現(xiàn),從而推動了人形機器人技術(shù)的快速發(fā)展。如今,人形機器人向這兩個不同的方面發(fā)展,一個是外形上與真實人類的細(xì)部特征相同的發(fā)展;另一個是功能上接近真實人類,具備和人類一樣的運動能力和靈活性及對環(huán)境的判斷能力。在2005 年的日本愛知博覽會上,就出現(xiàn)了多種與真人外觀一樣的機器人,在北京第19 屆智能機器人與系統(tǒng)國際會議上,我國同樣也出現(xiàn)了這類人形機器人。
現(xiàn)階段應(yīng)用于教育的人形機器人是由伺服電機、控制主板、鋰電池、金屬框架與控制主板相配套的軟件組成。例如ROBOT·X人形機器人,在機器的各活動關(guān)節(jié)的配置多達(dá)17個伺服舵機,具有17個自由度,特顯靈活,更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動作??刂浦靼孱愃朴谌诵螜C器人的大腦,通過自身智能編程軟件便能自動地完成整套動作。鋰電池就是人形機器人進(jìn)行活動的能量。金屬框架類似于人形機器人的骨骼,支撐著整個機器人。這些部件組合起來的人形機器人能在音樂的伴奏中完成起舞、行走、起臥、武術(shù)等表演,甚至還能完成翻跟斗等雜技以及各種奧運競賽動作。
2 人形機器人的優(yōu)勢及不足
人形機器人在程序的編寫、邏輯思維能力、外形、創(chuàng)意、動作設(shè)計方面都比其它類型機器人更具有優(yōu)勢。做好一個人形機器人需要很多的創(chuàng)意以及個性的需求,首先要設(shè)計好機器人整體框架的構(gòu)建;接下來是人形機器人的動作設(shè)計,它需要設(shè)計出能夠吸引注意力的動作,而且要能與音樂完美的結(jié)合;再下來就是機器人外觀的設(shè)計,也需要能夠吸引人的注意。這些方面都能夠很好地鍛煉學(xué)生的創(chuàng)意思維和個性的突出。另外,新課程改革更加注重的是學(xué)生的個性以及能力的發(fā)展,相比于其它類型的機器人,人形機器人在這兩方面能給學(xué)生提供更好的鍛煉機會。
目前, 許多新技術(shù)不再隸屬于單一學(xué)科, 而是多門學(xué)科的高度綜合。人形機器人技術(shù)就是一門綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械、電子、計算機、控制、傳感技術(shù)、通信和人工智能等學(xué)科的最新成就的技術(shù)。而人形機器人在教育中的推廣能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有很好的趣味性和挑戰(zhàn)性,有以下作用:
1)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
編寫程序是機器人教學(xué)的一個重要的內(nèi)容,程序就相當(dāng)于機器人的思想。學(xué)生在了解機器人的結(jié)構(gòu)、工作原理和各部件功能的基礎(chǔ)上,根據(jù)任務(wù)來編寫程序。程序必須是有嚴(yán)密邏輯結(jié)構(gòu)的,可以使機器人按照程序進(jìn)行活動。可見,程序的編寫為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力提供了一個極佳的途徑。
2)培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
制作教育機器人是一個非常復(fù)雜的過程,涉及機器人的搭建、編程、運行和調(diào)試的反復(fù)過程。學(xué)生要學(xué)會分析問題,分析是哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題。學(xué)生在分析原因的同時,也要考慮解決問題的辦法,根據(jù)實際情況進(jìn)行修改、調(diào)試和優(yōu)化,分析出錯的原因,提出解決問題的辦法。
3)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。
機器人實踐過程是一個實際動手操作的過程。機器人的搭建過程是學(xué)生手腦結(jié)合的過程,需要運用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、機械、材料等方面的知識,需要學(xué)生的動手實踐能力。
4)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
創(chuàng)新能力是現(xiàn)在教育最常提及的一個重要內(nèi)容,也是教育開展的一個重要目標(biāo)。我校的參賽隊伍在參加的中國智能機器人大賽上常常取得良好的成績,與其他學(xué)校最大的區(qū)別的就是機器人的創(chuàng)新。我們的機器人除了自己不能生產(chǎn)的部件之外,從設(shè)計到制作再到編程都是我們自己解決,這就在眾多相同的機器人中占有優(yōu)勢地位。
5)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。
機器人教學(xué)大多是以小組的形式展開,機器人的學(xué)習(xí)其實就是團(tuán)隊合作學(xué)習(xí)的過程。它要求團(tuán)隊成員團(tuán)結(jié)合作,利用集體的力量來完成個人力量難以完成的問題,在實踐中培養(yǎng)自己的團(tuán)隊合作能力。
在高等學(xué)校中開展人形機器人的教學(xué),進(jìn)行多層次的機器人教育, 既可以普及學(xué)生的機器人知識, 加強機器人專業(yè)建設(shè), 又可以提高機器人的應(yīng)用水平。在各級各類學(xué)校積極把機器人引入課堂, 更多的中小學(xué)生得以學(xué)習(xí)機器人知識。機器人課堂教學(xué)成為中小學(xué)信息技術(shù)教育的重要組成部分。在科技創(chuàng)新活動方面, 形成一個廣大中小學(xué)生、大學(xué)生直到專業(yè)科研人員以及機器人愛好者都積極參加各級各類機器人比賽的局面。機器人不再神秘,直接走入人們的生活學(xué)習(xí)中。在這種氛圍下, 更多的人參與到機器人的研制與應(yīng)用中去, 必將促進(jìn)機器人的大發(fā)展, 從而促進(jìn)社會的發(fā)展。
3 目前存在的問題
人形機器人的發(fā)展相對于其它類型的機器人而言起步較晚,在技術(shù)上還不成熟,受到的重視不夠,發(fā)展模式存在著一定的弊端。
3.1 人形機器人的發(fā)展還處在初始階段,技術(shù)不成熟
世界上廣泛使用的機器人主要是工業(yè)機器人,而且都是面向制造業(yè)的工業(yè)機器人,從而導(dǎo)致了人形機器人的發(fā)展相對較遲。而且各國在人形機器人的發(fā)展上各有不同,例如日本在人形機器人的行走方式上相對較為關(guān)注從而其發(fā)明出來的人形機器人的行走是相當(dāng)不錯的,而且由于日本在電子方面的發(fā)展較為先進(jìn),生產(chǎn)出來的機器人在感應(yīng)上也相對的成熟。而美國一直注重智能機器人和軍用機器人的研究,研發(fā)出多種功能強大的智能機器人和軍用機器人,從而導(dǎo)致人形機器人發(fā)展的方向不同。而且各國發(fā)展的人形機器人在各方面上都存在著一定缺陷。
3.2 沒有引起教育屆的廣泛重視,缺乏宣傳和引導(dǎo)
隨著科技的不斷發(fā)展,機器人開始步入小、中、高校。在許多的大型機器人比賽上參加的比賽隊伍也越來越多。但是,由于受機器人的價格、平時的維護(hù)等多方面因素的影響,機器人教育并沒有得到大力的推廣,而且許多學(xué)校也只是以課外活動、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機器人教學(xué)。從當(dāng)前實物機器人課堂教學(xué)的開展情況來來看,較多的學(xué)校只是以課外活動、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機器人教學(xué)。通常的做法是:學(xué)校購買若干套機器人器材,由信息技術(shù)課程老師或綜合實踐課程教師進(jìn)行指導(dǎo),組織學(xué)生進(jìn)行機器人組裝、編程的實踐活動,然后參加一些相關(guān)的機器人競賽。但是,現(xiàn)在舉辦的比賽大部分都是以大學(xué)生為主流,中、小學(xué)生參加的相對較少。并且目前只有浙江、上海、江蘇等極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將實物機器人納入了正規(guī)課堂教學(xué)。
3.3 思維定勢,沿襲車型的發(fā)展思路,穿新鞋走老路
人形機器人現(xiàn)在受許多家公司青睞,正在被研究開發(fā)新的機型來適應(yīng)市場。然而由于人形機器人沿襲了車型的發(fā)展思路還是出現(xiàn)了與其相同的問題:產(chǎn)品缺少規(guī)范,品牌十分繁雜,并且大多自成體系,互不兼容,開放度低,適應(yīng)于不同學(xué)段的性能價格比高的產(chǎn)品很少,特別是對學(xué)校而言,開展人形機器人課堂教學(xué)初期投入較高,持續(xù)費高,難以長期發(fā)展。
這些存在的問題需要各界關(guān)注,避免走上以前的老路,應(yīng)該開辟出一條能夠讓人形機器人這么一個有著巨大潛力的項目發(fā)展下去的道路。
4 總結(jié)
通過以上的分析,本文認(rèn)為人形機器人在教育中的應(yīng)用有利于學(xué)生各方面能力的發(fā)展。雖然在現(xiàn)階段,人形機器人的普及應(yīng)用還存在著諸多方面的困難,但是這些不足會隨著科技的發(fā)展、政府和教育機構(gòu)的重視而逐步被改進(jìn)的。在現(xiàn)階段,教育各界都應(yīng)該重視、積極參與這一領(lǐng)域的發(fā)展,這樣才能使人形機器人在教育中發(fā)揮其應(yīng)有的作用,從而使更多的學(xué)生因此而收益。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:機器人教學(xué)方法 實訓(xùn)建設(shè) 師資隊伍
隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展,社會人力成本不斷提高,勞動者在技能方面的欠缺導(dǎo)致先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用出現(xiàn)瓶頸。進(jìn)入21世紀(jì)以后,智能機器人必將全面應(yīng)用于生產(chǎn)。做好機器人技術(shù)教育,培養(yǎng)大批優(yōu)秀的高技能機器人應(yīng)用型人才,是當(dāng)今新形勢下技工院校面臨的挑戰(zhàn)。
一、機器人教學(xué)方法
機器人的學(xué)習(xí)過程融合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學(xué)科領(lǐng)域的知識。因此機器人教育和傳統(tǒng)的學(xué)科教育區(qū)別很大。單純的機械、電氣、計算機等學(xué)科的學(xué)習(xí)只能作為學(xué)習(xí)機器人的基礎(chǔ)。機器人的教學(xué)應(yīng)該是一個系統(tǒng)的架構(gòu),學(xué)生在掌握各學(xué)科的同時要對計算機整體系統(tǒng)有更為深入的了解,這需要在教學(xué)過程中采用多種方法積極引導(dǎo),使學(xué)生在思考的過程中將各學(xué)科的知識有機地串聯(lián)起來。
1.多基礎(chǔ)學(xué)科交叉學(xué)習(xí),聯(lián)合啟發(fā)
在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)中,如電機控制實訓(xùn)中教師只針對電氣線路進(jìn)行講解,鉗工實訓(xùn)則只進(jìn)行金工方面的技能教學(xué)。這種模式的教學(xué)在過去取得了一定的成果,但是在面向機器人的教學(xué)時,由于不能將各學(xué)科進(jìn)行有效地串聯(lián),因此難以形成機器人學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
新形勢下,應(yīng)該交叉教學(xué),比如在講解電機控制小車往返控制的章節(jié)中,應(yīng)該對小車的機械運動特點進(jìn)行分析,如小車機械傳動出現(xiàn)問題,導(dǎo)致小車無法順利行進(jìn)等種種情況。電氣控制線路和機械知識的相互結(jié)合,使學(xué)生能夠充分理解各學(xué)科的交叉融合,為學(xué)習(xí)機器人打下基礎(chǔ)。
2.機器人專業(yè)方向課程設(shè)置
傳感方面課程:圖像處理、計算機視覺、卡爾曼濾波、信息融合。
認(rèn)知:機器學(xué)習(xí)、人工智能。
驅(qū)動:自動控制原理、線性控制理論(線性空間理論)、非線性控制理論、計算機控制/數(shù)字控制、 機器人導(dǎo)論、機器人控制、非各向同性機器人控制、路徑規(guī)劃、數(shù)模電子線路、信號與系統(tǒng)、各種電子線路設(shè)計知識、機械設(shè)計、工程制圖。
這些不需要全部都懂,但至少要專攻一個方向,其他方向略懂,比如專攻控制和路徑規(guī)劃。
3.行為導(dǎo)向教學(xué)
行為導(dǎo)向教學(xué)以學(xué)生為主體,通過問題驅(qū)動學(xué)生的積極主動思考。在教學(xué)過程中,通過積極的發(fā)問,以學(xué)生的討論為主,教師在整個教學(xué)過程中起引導(dǎo)的作用。這種教學(xué)方法可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用,積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。在解決問題的同時,學(xué)生充分將所學(xué)到的各學(xué)科知識主動進(jìn)行“融會貫通”,解決問題的能力也得到了提高。學(xué)生取得了成就感和激勵,使學(xué)習(xí)的過程變得更有挑戰(zhàn)。教師還可進(jìn)一步建立獎勵機制。各種方法共同作用下,使機器人學(xué)習(xí)變得更加生動有趣。
4.鼓勵創(chuàng)新
“創(chuàng)新”是科技進(jìn)步的源泉。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中,受思維定式的影響較輕,往往會出現(xiàn)一些大膽的充滿新意的想法。在遇到這些情況時,教師絕不應(yīng)該漠視甚至打擊,應(yīng)該積極針對學(xué)生這些想法進(jìn)行分析假設(shè),甚至在有條件的情況下付諸實踐。21世紀(jì)技工院校培養(yǎng)的是熟練的高技能人才,更是充滿創(chuàng)新精神的高技能人才。只有大膽鼓勵創(chuàng)新,才有可能出現(xiàn)大量的優(yōu)秀的國家需求的創(chuàng)新型技能人才。
二、實訓(xùn)教學(xué)建設(shè)
1.實訓(xùn)室建設(shè)
機器人教學(xué)實訓(xùn)室應(yīng)具有信息化、多媒體化的課堂,配備有滿足多個班級同時實訓(xùn)的電腦、桌椅、機器人設(shè)備等必備條件。機器人教學(xué)的設(shè)備應(yīng)該是集成化的、模塊式的,在便于學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中進(jìn)行拆解。分組式的實訓(xùn)臺面有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中鍛煉團(tuán)隊協(xié)作的能力。合理的桌面布局能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成“6S”的良好工作習(xí)慣。
ABB工業(yè)機器人綜合實訓(xùn)裝置組成是由工業(yè)機器人工作站、碼垛工作站、裝配工作站、弧焊軌跡練習(xí)工作站、模擬噴涂工作站、多功能翻轉(zhuǎn)工作站等組成。典型的機器人實訓(xùn)室如圖1所示。
2.靈活的實訓(xùn)方法
由于客觀條件限制,實訓(xùn)室的教學(xué)設(shè)備有限,機器人實訓(xùn)設(shè)備只能有條件地進(jìn)行購置。在實訓(xùn)教學(xué)中,針對特定的機器人實訓(xùn)設(shè)備,不應(yīng)單純以“說明書式教學(xué)”的方法進(jìn)行講解。例如在完成機器人的某一功能的過程中,可以主動設(shè)置故障點,引導(dǎo)學(xué)生獨立思考排查,通過分析和解決問題加深學(xué)生對設(shè)備的理解。與此同時,在機器人原有功能的基礎(chǔ)上,鼓勵學(xué)生進(jìn)行大膽思考和創(chuàng)新,開發(fā)更多的原本不具備的功能,在不損壞實訓(xùn)設(shè)備的前提下,盡可能地以豐富多樣的靈活的實訓(xùn)方法,使學(xué)生更加深入地進(jìn)行機器人的學(xué)習(xí)。
4.虛擬仿真教學(xué)
在設(shè)備短缺的情況下,采用工業(yè)機器人虛擬仿真軟件進(jìn)行機器人的學(xué)習(xí)。以ABB公司的RobotStudio軟件為例,RobotStudio軟件是ABB機器人公司的一款離線機器人編程與仿真工具, 使用圖形化編程、編輯和調(diào)試創(chuàng)建機器人的運動,并模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機器人程序。圖2為采用RobotStudio軟件模擬的應(yīng)用于醫(yī)藥行業(yè)的機器人。
虛擬仿真教學(xué)使學(xué)生直觀地觀察仿真軟件觀察機器人的動作過程,同時通過編程離線調(diào)試并模擬現(xiàn)場畫面。在這個過程中,學(xué)生的軟件編程水平得到了提高,彌補了設(shè)備短缺造成的缺憾。
三、師資隊伍建設(shè)
有一支熱愛機器人教育事業(yè)并具有較高科學(xué)素養(yǎng)的師資隊伍是開展機器人教學(xué)的重要前提條件。由于技工院校存在的“知識老化”、教師老齡化嚴(yán)重等各種問題,在師資隊伍建設(shè)方面,需要從以下幾方面著手。
1.引進(jìn)現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的工程師人才
新形勢下,鐵飯碗逐步被打破,校企之間的人才流動愈加頻繁。教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師在技能上可能稍有不足,現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的工程師在教學(xué)能力上還需稍加磨練和指導(dǎo)。通過人才引進(jìn)的方式,吸引優(yōu)秀的工程師人才長期或定期進(jìn)入教育行業(yè),能夠提高校內(nèi)教師的技能水平,同時使教學(xué)過程更加貼近現(xiàn)場。
2.豐富多樣的教師培訓(xùn)和激勵手段
通過多媒體網(wǎng)絡(luò)課堂、校企聯(lián)合師資培養(yǎng)等多種手段,為教師專業(yè)能力的提高創(chuàng)造學(xué)習(xí)條件,邀請各領(lǐng)域?qū)<?、教師到校開展講座,交流促進(jìn),共同發(fā)展。同時,從事機器人教育的教師也應(yīng)充分意識到機器人技術(shù)發(fā)展日新月異,必須牢固樹立不斷學(xué)習(xí)的教育理念。
通過對取得成果的教師進(jìn)行物質(zhì)上和精神上的獎勵,引導(dǎo)學(xué)校形成教師之間相互競爭、相互促進(jìn)的良好氛圍,激勵教師積極改進(jìn)教學(xué)方法,主動進(jìn)行科研及教學(xué)探索。在這種你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍下,才能形成良好的發(fā)展的機器人教學(xué)團(tuán)隊。
3.積累創(chuàng)新,開發(fā)校本教材
在不斷進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)和探索的同時,要及時對取得的教學(xué)成果及教學(xué)中的不足進(jìn)行總結(jié),在總結(jié)中逐步摸索出一套適合本校的、具有特色的教學(xué)方案。
由于各學(xué)校的實訓(xùn)室配備不盡相同,傳統(tǒng)單一的教材無法滿足機器人教學(xué)的要求。針對本校的機器人設(shè)備,逐步形成自己獨立的校本教材。
4.積極參賽,以賽代練
國家非常重視機器人教育的發(fā)展,因此每年都會組織大量的機器人比賽。在機器人教學(xué)的過程中,采用教師帶隊,學(xué)生為主體的方式,以賽代練。通過校內(nèi)比賽競爭,選撥優(yōu)秀的學(xué)生參加各種比賽。比賽使學(xué)生在得到鍛煉的同時,也使教師將比賽中的經(jīng)驗再次代入到日常的教學(xué)過程中,提高機器人教學(xué)的水平。
四、小結(jié)
系統(tǒng)化的教學(xué)對專業(yè)教師的知識面提出了更高的要求。將各學(xué)科的知識在教學(xué)過程中有機的串聯(lián)到一起,是對新形勢下工業(yè)機器人專業(yè)教師提出的挑戰(zhàn)。同時,“行為引導(dǎo)法”的優(yōu)勢在工業(yè)機器人教學(xué)中體現(xiàn)得更加淋漓盡致。只有讓學(xué)生成為課堂的主體,才能使學(xué)生分析解決問題的能力得到逐步提升,才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的21世紀(jì)的高技能人才。
現(xiàn)代化的實訓(xùn)室、模塊化的實訓(xùn)設(shè)備、配合靈活的仿真軟件,都是為了更加準(zhǔn)確地模擬出現(xiàn)場的實際工況。學(xué)生如身臨其境,才能得到熏陶和感染。在實訓(xùn)中,尤其要注重對學(xué)生“6S”工作習(xí)慣的培養(yǎng)。
以中青年教師為主、激勵機制健全的教師隊伍是工業(yè)機器人教學(xué)的基石。現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的工程師,通過交流和講座,能夠成為工業(yè)機器人教學(xué)的重要補充。通過“以賽代練”“校本教材”等各種措施,最終形成適應(yīng)新時展的、具有學(xué)校特色的工業(yè)機器人教學(xué)。
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在機器人程序設(shè)計的過程中,要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,老師首先應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會觀察和分析,同時要避免思維標(biāo)準(zhǔn)化,允許學(xué)生大膽的猜想,促進(jìn)學(xué)生勇于實踐,鼓勵學(xué)生不怕失敗,在不斷的分析和改進(jìn)程序的過程中,學(xué)生的創(chuàng)造性思維就能在潛移默化中得到培養(yǎng)。
一、培訓(xùn)學(xué)生創(chuàng)新基礎(chǔ)之“觀察和分析”
觀察是信息輸入的通道,是思維探索的大門,敏銳的觀察力是創(chuàng)造性思維的起步,可以說沒有觀察就沒有發(fā)現(xiàn),更沒有創(chuàng)造。那么學(xué)生的觀察力如何培養(yǎng)呢?首先,在觀察之前,要給學(xué)生提出明確的目標(biāo)、任務(wù)和要求;其次,要指導(dǎo)學(xué)生選擇正確的觀察方法:整體觀察、重復(fù)觀察、順序觀察、對比觀察等。
例如:在跨欄機器人的程序設(shè)計中,老師首先給學(xué)生展示了一個跨欄機器人成功完成任務(wù)的過程。讓學(xué)生觀察,該機器人完成任務(wù)的過程中,會遇到哪些情況,需要程序做哪些處理?學(xué)生首先做整體觀察,了解機器人運行的大概過程,做好記錄的準(zhǔn)備。然后老師再次演示,學(xué)生做重復(fù)觀察,此次觀察學(xué)生要使用記錄表,按順序?qū)C器人遇到的各種情況記錄下來。
1.機器人出發(fā),跨過起點線,直行。
2.機器人順利前行。
3.機器人線路向左偏移,自動向右調(diào)整。
4.機器人線路向右偏移,自動向右調(diào)整。
5.機器人過跨欄線,直行。
6.機器人跨過終點線,直行。
為了觀察出機器人在前行的各個階段需要處理的具體問題,可以再次重復(fù)觀察,重點讓學(xué)生使用對比觀察法,對比觀察機器人各階段的運行狀態(tài),記錄各階段的主要區(qū)別。
有了這些記錄信息,接下來就是分析。分析的意義在于細(xì)致的尋找能夠解決問題的主線,并以此解決問題,許多有創(chuàng)新性的點子都是在分析的過程迸發(fā)出來的。
例如:在觀察跨欄機器人后,老師要求學(xué)生通過對記錄表來分析,找出我們的程序需要解決的幾個主要問題。有的學(xué)生按觀察表把問題直接分為了6個方面:過起點線、直行、左偏、右偏、過跨欄線、過終點線,此時老師啟發(fā)學(xué)生:“大家再仔細(xì)分析一下,在六種情況中機器人具體需要做哪些判斷,我們可不可以把其中一些相似的問題歸納到一起”。部分學(xué)生通過分析便會發(fā)現(xiàn)其實過起點線、跨欄線和終點線對于機器人來說都是一樣的,都是判斷左右光電傳感器是否同時壓黑線。于是最終總結(jié)出四種情況需要解決,并一一給出初步解決方案。
這樣學(xué)生通過對機器人運動情況的觀察,找到了解決問題的主要途徑,并通過細(xì)致深入的分析,以使解決方案進(jìn)一步得到優(yōu)化。長期注重培養(yǎng)學(xué)生的觀察和分析能力,有利于激發(fā)學(xué)生多元的、自主的思維方式,為學(xué)生進(jìn)一步的創(chuàng)新應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
二、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維之“異想與實踐”
求異思維是創(chuàng)造思維的核心,培養(yǎng)學(xué)生的求異思維,首先要提供給學(xué)生開放的學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)生善于假設(shè),敢于懷疑,樂于幻想,在發(fā)散的思維中找到創(chuàng)新點。
另一方面,如果一味的求異,如果不加實踐,就會變成異想天開,毫無意義。只有將想法落實到實踐上,才能證實想法的正確性,才能真正的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。因此,在機器人的程序設(shè)計中,既要允許學(xué)生提出質(zhì)疑,更要鼓勵學(xué)生去實踐自己的方法。
例如:在前面的跨欄機器人設(shè)計過程中,學(xué)生已經(jīng)成功的設(shè)計出程序,并驅(qū)動機器人完成任務(wù)。但是有的同學(xué)觀察很仔細(xì),他們提出質(zhì)疑:通過按下按鈕來控制機器人出發(fā),受人為因素影響很重,比較耽誤時間,可不可通過其他的方式來給機器人發(fā)出前進(jìn)的指令呢?當(dāng)學(xué)生萌發(fā)出這種有價值的想法時,老師不要因為教學(xué)進(jìn)度而阻止學(xué)生的深入思考,老師應(yīng)該馬上贊揚該學(xué)生敏銳的觀察力,同時鼓勵其他學(xué)生一起思考該問題。此時有學(xué)生想到了聲控法,學(xué)生開始修改程序段,在原有的程序段之前加入一段聲音控制代碼。
再次進(jìn)行機器人運行實驗,這次機器人響應(yīng)非常靈敏。事實證明,學(xué)生在實踐過程中萌生的想法,要鼓勵學(xué)生去嘗試,即使是一種不可行的方案也不要完全否定學(xué)生,只有給他們寬廣的空間,學(xué)生才有可能去“異想天開”,只有不斷的實踐,許多有創(chuàng)意的方案才能被印證。長期堅持“允許異想,鼓勵實踐”,創(chuàng)造性思維才能得到真正的激發(fā),學(xué)生的創(chuàng)造力才能真正的提升。
三、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力之“越挫越勇”
創(chuàng)新能力不是某一次的突發(fā)奇想與實踐成功,一個具有創(chuàng)新能力的人應(yīng)該始終保持其思維的活躍性,在思路遇難受阻時,不會退縮放棄,而是再修改再實踐。
在機器人程序設(shè)計的測試階段,常常會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象:學(xué)生測試成功,獲得成就感樂意進(jìn)行下一步的挑戰(zhàn),而部分學(xué)生測試失敗,挫敗感增強,失去繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。因此,教師的關(guān)注與鼓勵,是維持學(xué)生創(chuàng)新力的重要的條件。只有讓學(xué)生保持“越挫越勇”的學(xué)習(xí)勁頭,才能持續(xù)的激發(fā)他們的創(chuàng)新思維,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
摘要:
采用帶電作業(yè)機器人代替人工作業(yè),可有效避免高電壓、強電場傷害,大幅提高作業(yè)工效。與發(fā)達(dá)國家相比,國內(nèi)在該領(lǐng)域研究起步較晚,因此借鑒國外經(jīng)驗,探討和加快中國帶電作業(yè)機器人的研發(fā)與應(yīng)用,有著重要而現(xiàn)實的意義。文章概述了配電帶電作業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)及主要功效,介紹了國內(nèi)外帶電作業(yè)機器人的發(fā)展歷程、研發(fā)與應(yīng)用情況,提出了中國下階段配電帶電作業(yè)機器人的研發(fā)與應(yīng)用的重點方向。
關(guān)鍵詞:
帶電作業(yè);機器人;配電網(wǎng);先進(jìn)技術(shù)
0引言
隨著機械、電子、計算機、傳感器、人工智能及仿生學(xué)等尖端領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展,機器人在各行各業(yè)得到日益廣泛的應(yīng)用,如工業(yè)機器人、教育機器人、家政機器人、軍用機器人等。其中,在電力領(lǐng)域的主要應(yīng)用有:在輸電領(lǐng)域以一定速度沿輸電線爬行,利用攜帶的傳感儀器實現(xiàn)線路定期巡檢的巡線機器人及利用附加除冰機構(gòu),自動清除輸電線路覆冰,減少斷線事故的除冰機器人。在變電領(lǐng)域,以自主或遙控方式對變電站內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行巡檢,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備熱缺陷和其他異常的變電站智能巡檢機器人。在配電領(lǐng)域,完成對隧道內(nèi)溫度、煙霧、有毒氣體等環(huán)境信息檢測的電纜管道巡檢機器人。與上述電力領(lǐng)域機器人已進(jìn)入實用化進(jìn)程相比,中國配電帶電作業(yè)機器人起步于1999年的山東電網(wǎng),目前應(yīng)用面與實用化都很有限,與國外發(fā)達(dá)國家存在明顯差距。因此,結(jié)合中國國情,學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)并加以借鑒和完善,努力打造具有中國特色的帶電作業(yè)機器人產(chǎn)業(yè),對于推動配電作業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展,實現(xiàn)中國制造2025的宏偉藍(lán)圖具有積極意義。
1作業(yè)機器人簡介
1.1基本結(jié)構(gòu)
作業(yè)機器人從整體結(jié)構(gòu)上主要有兩種形式:一種是操作人員在高空絕緣斗內(nèi),以控制手柄或主手控制器為媒介,對機器人進(jìn)行高空作業(yè)控制的形式;另一種是操作人員位于地面控制室,通過高空機器人視覺系統(tǒng)完成遙控的形式,如圖1所示。操作人員在高空進(jìn)行遙控,以絕緣斗為保護(hù)裝置,直觀明了觀察作業(yè)進(jìn)展,減少操作難度,提高了作業(yè)效率,但未能使操作人員完全脫離電磁輻射和高空作業(yè)的危險;采用第二種作業(yè)方式,即操作人員在地面控制室,雖不能直接近距離觀察作業(yè)對象,影響作業(yè)效率,但該種方式下操作人員遠(yuǎn)離高壓線,可避免高空跌落事故發(fā)生。雖然兩種機器人作業(yè)方式有所差異,但基本結(jié)構(gòu)大體相同,均由以下部分構(gòu)成:機器人作業(yè)平臺(機器人本體、機械臂絕緣子支撐)、工作平臺(絕緣斗/地面控制室)、折疊與伸縮絕緣壁、控制裝置、移動卡車等。
1.2主要功效
作業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)和功能決定了它具有如下功效:
1)改善作業(yè)環(huán)境:由于采用間接作業(yè)法,危險性降低,減少了觸電、高空墜落等危險事故的發(fā)生,使作業(yè)人員生命安全得到更有效的保障。
2)提升作業(yè)效率:通過機器人進(jìn)行作業(yè),工作人員數(shù)量減少,效率大幅提高,人工成本降低;同時作業(yè)面和作業(yè)頻次也可大幅提高。
3)降低作業(yè)難度:相比于人工作業(yè)時需合理把握精度要求、做到謹(jǐn)慎、仔細(xì)完成任務(wù),使用作業(yè)機器人解放了作業(yè)人員,由機器人自主完成操作,作業(yè)難度大幅降低。
4)提高作業(yè)質(zhì)量:采用機器人進(jìn)行作業(yè),控制力度合理、作業(yè)質(zhì)量顯著提升。
5)提升客戶滿意度:停電事故減少,供電可靠性提升。
2國外發(fā)展歷程
早在20世紀(jì)80年代開始,日本、美國、加拿大、法國等許多國家就先后開展作業(yè)機器人的研究開發(fā)與應(yīng)用。
2.1日本帶電作業(yè)機器人
20世紀(jì)80年代初,日本政府人口普查結(jié)果預(yù)示未來人口將逐步老齡化,勞動力不足日趨嚴(yán)峻。由此,日本掀起了一場自動化革命的熱潮。為使配電帶電作業(yè)更加安全高效又避免墜落等事故,九州電力株式會社(KEPCP)與安川機器人公司于1984年開展合作,研究配電帶電作業(yè)機器人。迄今為止,日本已成為當(dāng)今配電帶電作業(yè)機器人開展最早、成果最為豐富、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最廣泛的國家。其主要經(jīng)歷了3個階段:1
)第一階段(1984—1989年):第一代機器人—手動操作機器人PhaseI,采用主從控制。
2)第二階段(1990—1997年):第二代機器人—半自動機器人PhaseII。
3)第三階段(1997年至今):第三代機器人—全自主機器人PhaseIII。
表1給出了3代機器人的基本概況。第一代機器人以手動方式進(jìn)行作業(yè),采用兩個自由度機械臂設(shè)計,驅(qū)動方式主要采用電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動兩種方式,如圖2所示。作業(yè)人員在高空絕緣斗內(nèi)進(jìn)行操作,同時觀察工作進(jìn)展情況。該機器人參加作業(yè)工作時需至少3名工作人員,其中一人位于高空近距離控制機械手,另一人在地面通過遙控配合控制。最后,還需配備一名安全監(jiān)督員。第二代機器人在第一代的基礎(chǔ)上增加了視覺定位系統(tǒng)、激光測距系統(tǒng),工具自主更換,人機交互及語音識別功能,提高作業(yè)人員效率,因此稱為半自動化的帶電作業(yè)機器人,如圖3所示。通過機器人本體上安裝的高新攝像頭將畫面?zhèn)鞯降孛娌僮魇?,工作人員在地面對機器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作,避免了直接接觸電壓、高空跌落等危險。另外,在人員配備方面需至少2名工作人員。一名位于地面控制室內(nèi)通過主控顯示器操控機械手,另一名擔(dān)任安全監(jiān)督員。第三代以全自動的方式進(jìn)行作業(yè),取消了控制室,僅需配備1名安全監(jiān)督員在作業(yè)現(xiàn)場通過手持終端進(jìn)行監(jiān)督即可,使作業(yè)人員完全從生產(chǎn)力中解放出來。第三代機器人本體結(jié)構(gòu)形式雖和第二代差不多,但智能程度大幅提升。搭載三維視覺系統(tǒng),自動識別工作環(huán)境并通過人工智能完成判斷及操作;融合數(shù)據(jù)通信技術(shù),立體視覺定位技術(shù)、計算機控制技術(shù)與模式識別技術(shù)等。做到作業(yè)前期自主定位、作業(yè)過程自主控制完成、作業(yè)結(jié)束自主檢查任務(wù)的質(zhì)量并修正??偨Y(jié)日本機器人的發(fā)展史,其實在機器人進(jìn)入實用化之前,很多日本學(xué)者普遍認(rèn)為,相比于人工帶電作業(yè),九州公司投資的作業(yè)機器人將和其他重型設(shè)備(電纜車、車載變壓器、車載發(fā)電機)一樣,因價格昂貴且維修成本高而不告而終。但事實證明,經(jīng)過幾年的常規(guī)部署,通過效益分析,帶電作業(yè)機器人帶來的經(jīng)濟(jì)收入逐年提高,遠(yuǎn)超預(yù)期水平,如圖4所示。截至21世紀(jì)初,日本本土已有93臺機器人在開展帶電作業(yè),根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計的不同年份帶電作業(yè)事故數(shù)如圖5所示。相比于傳統(tǒng)人工作業(yè)方式,機器人的普及,使帶電作業(yè)電擊事件急劇下降,九州公司6000多名一線配電工人的安全得到的相應(yīng)保障。
2.2部分國家?guī)щ娮鳂I(yè)機器人的研發(fā)
美國于1985年著手開始研究帶電作業(yè)機器人,其第一代產(chǎn)品采用操作人員在地面遙控的方式,單機械臂的主從控制機器人。僅裝有液壓驅(qū)動的機械臂,機械性能較差。目前,美國最新一代機器人在絕緣防護(hù)水平上有所突破,支持在極端惡劣的天氣下進(jìn)行帶電作業(yè)。加拿大Hydro-Quebec研究所作業(yè)機器人機械臂也是液壓驅(qū)動的,作業(yè)形式與日本的第一代產(chǎn)品很相似,操作人員在安裝于升降機構(gòu)末端的絕緣斗內(nèi)進(jìn)行遙控操作,該機器人的絕緣等級達(dá)到25kV。法國帶電作業(yè)機器人項目的研究是在20世紀(jì)90年代由法國電力公司(EDF)支持進(jìn)行的,但受限于技術(shù)難題和科研經(jīng)費有限,最終中途擱置。直到90年代末期,受到日本安川電機與九州電力株式會社的支持,歐洲綜合電機制造廠家Thomson-CSF著手開展研究,并順利完成了機器人樣機。西班牙在參照日本第二代帶電作業(yè)機器人的基礎(chǔ)上,于1994年完成各項研發(fā),并可實現(xiàn)本國69kV及以下的帶電作業(yè)。該機器人安裝兩個6自由度機械臂,并配備有3自由度的輔助臂。
3中國帶電作業(yè)機器人的研況
在中國,許多供電企業(yè)都充分認(rèn)識到機器人帶電作業(yè)重要性,對機器人的需求也愈發(fā)強烈。受限于諸多因素,中國研究起步相對較晚,才經(jīng)歷短短10多年。1999年帶電作業(yè)機器人在國內(nèi)首次立項,2002年研制出首臺自主創(chuàng)新作業(yè)機器人;2005年完成產(chǎn)品化樣機的研究,在山東濟(jì)寧和山西長治通過試用,具備電壓等級10kV以下,絕緣防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)45kV,作業(yè)高度19m等作業(yè)要求。2012年,國家863計劃開展“公共安全與救援機器人”重點項目課題,對“面向電力帶電搶修作業(yè)機器人研究開發(fā)與應(yīng)用”進(jìn)行了立項研究。與日本相似,目前為止國內(nèi)已開展了3代機器人的研究。
1)第一代機器人通過鍵盤簡單地控制機械臂運動,受限于技術(shù)約束,控制系統(tǒng)較為封閉,局限性大。
2)第二代機器人采用國產(chǎn)電機驅(qū)動方式,實現(xiàn)主從控制,可通過鍵盤或手持終端操作,在近距離作業(yè)操作時具備完成常規(guī)簡單自動操作任務(wù)。然而受自重限制,操作難度較高。
3)第三代機器人采用進(jìn)口液壓驅(qū)動方式,具有多級絕緣防護(hù)措施,能完成斷線、接線、更換絕緣子等作業(yè)任務(wù),這標(biāo)志我國作業(yè)機器人已達(dá)到新高度。但該型號機械臂未安裝力反饋功能,造成作業(yè)人員無從感知作業(yè)力度并進(jìn)行合理把控,無法進(jìn)行較為精細(xì)復(fù)雜作業(yè),且機械臂抖動問題也未能徹底解決。圖6所示為第三代國產(chǎn)作業(yè)機器人。
4中國帶電作業(yè)機器人應(yīng)重點考慮的問題
近期工信部、發(fā)改委、財政部聯(lián)合印發(fā)《機器人產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》,引導(dǎo)中國機器人產(chǎn)業(yè)快速健康可持續(xù)發(fā)展。面對機遇與挑戰(zhàn),借鑒國外經(jīng)驗,下一步中國帶電作業(yè)機器人的研發(fā)與應(yīng)用應(yīng)重點加強以下方面的工作。
4.1強化機器人領(lǐng)域創(chuàng)新能力
加強與其他機器人共性關(guān)鍵技術(shù)研究,充分利用和整合現(xiàn)有科技資源與研發(fā)力量,組建面向電力系統(tǒng)的機器人創(chuàng)新中心,打造企業(yè)產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新載體,重點圍繞人工智能、感知與識別、機構(gòu)與驅(qū)動、控制與交互等方面開展研究。同時,應(yīng)強化國際交流合作,培養(yǎng)不停電作業(yè)機器人研發(fā)設(shè)計人才。
4.2合理控制制造成本
開展作業(yè)機器人研發(fā)時,應(yīng)合理考慮價格影響。研發(fā)機構(gòu)在不改變原有功能特點的情況下,通過改進(jìn)和研發(fā)新材料、新技術(shù)降低生產(chǎn)成本。只有適應(yīng)于現(xiàn)場作業(yè),價格適中并加以實用化,帶電作業(yè)機器人才能發(fā)揮其真正的安全和效益。
4.3更可靠的絕緣安全防護(hù)
考慮到作業(yè)對象是帶電的高壓線路或設(shè)備,帶電作業(yè)機器人應(yīng)具備即使在操作失誤或機器人發(fā)生一些故障時,也要有足夠的防護(hù)措施以保證電網(wǎng)和操作人員的絕對安全。此外,還要針對不同惡劣氣候,如潮濕、暴雨等情況時,其絕緣防護(hù)水平也不被破壞,或者造成隱患。
4.4作業(yè)工具系列化
帶電作業(yè)任務(wù)普遍存在作業(yè)種類多、作業(yè)對象多變等特點。因此,應(yīng)積極開展帶電作業(yè)機器人專業(yè)工器具的研究,設(shè)計出適合機器人攜帶,便于完成相應(yīng)動作的系列作業(yè)工具。使得更換機械臂末端的終端專業(yè)工器具具備快換功能、可轉(zhuǎn)變作業(yè)任務(wù),做到一機多用。從而提高使用效率,減低使用成本,滿足機器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求。
4.5加強機器人技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)
現(xiàn)階段沒有明確、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此,應(yīng)研究制定帶電作業(yè)機器人的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如機器人通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機器人本體電磁兼容要求和試驗方法標(biāo)準(zhǔn)等,以利于帶電作業(yè)機器人的發(fā)展。此外,應(yīng)重點培養(yǎng)一支具備高水平作業(yè)技術(shù)的骨干人才隊伍,突破機器人通用控制軟件平臺,實現(xiàn)良好的人機交互。運用現(xiàn)代虛擬技術(shù),模擬真實場景,開展仿真培訓(xùn),提高從業(yè)人員技能。
5結(jié)語
配電帶電作業(yè)是當(dāng)前提高供電可靠性的最有效、最直接的方法,發(fā)展帶電作業(yè)機器人成為各國研究的熱點?!笆濉逼陂g將是中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時期,把握國際機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢,汲取他國先進(jìn)經(jīng)驗,促進(jìn)具有中國特色的作業(yè)機器人發(fā)展成為下一步開展不停電作業(yè)的研發(fā)重點。向科技要效率,改善作業(yè)人員工作環(huán)境,提高供電可靠性,配電帶電作業(yè)機器人取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式將成為一種必然。
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關(guān)鍵詞:智能機器人;創(chuàng)客;學(xué)習(xí)活動
中圖分類號:G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號:1673-8454(2017)12-0010-04
一、問題的提出
智能機器人融合了機械、電子、傳感器、計算C軟件、硬件等多學(xué)科知識,是一個充滿神奇色彩的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在學(xué)習(xí)活動的設(shè)計上需要立足于學(xué)生視角,把復(fù)雜的學(xué)習(xí)內(nèi)容分解成目標(biāo)明確的小任務(wù),把復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程通過搭建腳手架的方式使其簡單明了,做到在學(xué)生獲得科技知識和實踐能力的同時,激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造發(fā)明的潛能,使其成為真正的“創(chuàng)客”。
同時,也不能一味的拔高學(xué)生的能力,忽略基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),只有量的積累才有質(zhì)的飛越,中小學(xué)智能機器人教學(xué)更要“化復(fù)雜為簡單”,使“創(chuàng)客”不再遙遠(yuǎn)。那么作為指導(dǎo)者,如何引領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,激發(fā)他們主動探究,勤于思考,在智能機器人搭建和編程中學(xué)習(xí),在快樂的活動體驗中學(xué)習(xí),最終學(xué)會動手、學(xué)會分享、學(xué)會創(chuàng)造,針對這些問題筆者在日常教學(xué)中一直在探索實踐。
二、智能機器人教學(xué)的探索和創(chuàng)新
1.學(xué)習(xí)活動的設(shè)計
(1)化復(fù)雜為簡單,以小任務(wù)驅(qū)動
在充分分析學(xué)生已有知識技能的前提下,將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)轉(zhuǎn)化成簡單的而又相互聯(lián)系的小任務(wù),這樣能大大降低任務(wù)完成的難度,既不超出學(xué)生能力之外,又不限于學(xué)生能力之內(nèi),使學(xué)習(xí)任務(wù)真正具有“挑戰(zhàn)性”。小任務(wù)的呈現(xiàn)是具體的、可操作性的、有實際意義的完整任務(wù),任務(wù)操作過程中提供“輔信息”和“程序性信息”,引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生完成知識的建構(gòu)和重構(gòu)。值得注意的是學(xué)習(xí)任務(wù)的特征要和學(xué)生的操作緊密聯(lián)系,這樣能有效促進(jìn)知識技能學(xué)習(xí),幫助學(xué)生實現(xiàn)操作的熟練化?!锻痘@機器人》組編的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計如表1所示。
(2)輔信息設(shè)計
輔信息是在機器人組編過程中用來解決如何完成學(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)性知識,一般傾向于理論知識。它是已有知識技能向?qū)⒁獙W(xué)習(xí)的知識技能過渡的連接紐帶;對將要學(xué)習(xí)的知識技能起鋪墊、指導(dǎo)和促進(jìn)的作用;促進(jìn)學(xué)習(xí)任務(wù)有效地完成。這些輔信息是學(xué)生和教師在邊學(xué)邊做,邊做邊學(xué),不斷嘗試和探索中進(jìn)行的總結(jié)和分享。
(3)程序性信息設(shè)計
程序性信息是在機器人組編過程中隨時提供給學(xué)生的前提性信息,比如機器人設(shè)計搭建過程的直接說明、正確操作所必備的知識技能,諸如概念、原理、規(guī)則等。促使學(xué)生從已有能力上升到預(yù)期能力,順利完成搭建任務(wù)的操作。這些程序性信息是在學(xué)生為主,教師為輔的學(xué)習(xí)過程中總結(jié)出來的經(jīng)驗和技巧,有著即學(xué)即用、即用即學(xué)的組織形式。
(4)子任務(wù)練習(xí)設(shè)計
《投籃機器人》組編中,將每個課時里的具體的整體學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行歸類,可分為LDD建模,實體組裝,程序編寫和運行調(diào)試四大類任務(wù),每類任務(wù)再細(xì)化,如表4所示。
針對每一大類任務(wù),個性化設(shè)置子任務(wù)練習(xí),子任務(wù)難度設(shè)置有高有低,適應(yīng)不同程度的學(xué)生,特別是面向有困難的、操作不熟練的學(xué)生。旨在強化他們的技能,幫助他們順利完成每一課時的學(xué)習(xí)任務(wù),最終實現(xiàn)機器人精準(zhǔn)投籃這一相對復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)。
2.學(xué)習(xí)活動的實施
根據(jù)《投籃機器人》組編的學(xué)習(xí)活動設(shè)計,學(xué)生在設(shè)計制作投籃機器人,實現(xiàn)精準(zhǔn)投籃的學(xué)習(xí)過程中,主要有以下5個操作要點:
(1)任務(wù)呈現(xiàn)。作為指導(dǎo)教師,應(yīng)該化復(fù)雜為簡單,向?qū)W生呈現(xiàn)出具體的、可操作性的,更是有實際意義的學(xué)習(xí)任務(wù),就是使學(xué)生清楚要做什么,任務(wù)的難度要適中,充分把握學(xué)生最近發(fā)展區(qū),使任務(wù)變得真正具有挑戰(zhàn)性,既不觸手可得也不望而生畏。
如圖1所示,一開始就向?qū)W生提供任務(wù)的情景,如投籃場地的設(shè)置,具體到投籃機器人需要走什么樣的線路,在哪個位置投籃等等,也可以演示任務(wù),創(chuàng)造出機器人投籃的情景,以此增加學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣,提高他們的學(xué)習(xí)動機。同時更有利于他們針對學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行思考,比如,該如何完成學(xué)習(xí)任務(wù),完成任務(wù)需要逐一解決什么問題,這些任務(wù)怎樣簡化,怎么統(tǒng)籌安排任務(wù)的學(xué)習(xí)。
(2)提供信息。任務(wù)呈現(xiàn)后,學(xué)生知道了要做什么,隨后便開始頭腦風(fēng)暴,集思廣益,思考該怎么做,形成自己的想法,與他人分享交流,探討解決問題的方案。通過生生、師生之間的討論,最終確定合理的解決問題、完成任務(wù)的思路,這一過程教師要及時引導(dǎo),對于在任務(wù)完成中需要提供給學(xué)生的必要信息要及時呈現(xiàn),以免學(xué)生走錯路,比如,在設(shè)計投籃機器人的移動基座時,可以向?qū)W生提供參考模型。如圖2所示,在“零件連接”沒有困惑的情況下,引導(dǎo)搭建牢固的移動基座,同時又要配合投籃裝置的靈活運作。
(3)合作探究。智能機器人的組編是一個相對復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程,需要學(xué)生的合作學(xué)習(xí),在任務(wù)的完成過程中,需要不斷的探討,是一個“設(shè)計―實踐―再設(shè)計―再實踐”的循環(huán)往復(fù)的過程,直至機器人調(diào)試成功,一個人的力量是微小的,思維有局限,想法也有限,因此需要2至3人合作完成,這樣學(xué)生才能在相互否定的過程中產(chǎn)生思維碰撞,形成新的想法,開闊視野,對于拓展發(fā)散性思維固然有好處。當(dāng)然合作的過程,需要教師引導(dǎo),幫助學(xué)生制定合理的合作規(guī)則,做到分工合理,人人要思考,人人要動手,使整個學(xué)習(xí)任務(wù)的完成過程協(xié)調(diào)有序,讓每個學(xué)生都能得到實踐能力的提高。
(4)強化練習(xí)。通過子任務(wù)的練習(xí)使學(xué)生達(dá)到熟練操作的程度。對于簡單的技能,直接重復(fù)操練至熟練即可。對于復(fù)雜的技能,實踐中發(fā)現(xiàn)要從最簡單的任務(wù)開始,逐漸增加任務(wù)難度,即遵循“簡單―復(fù)雜”問題序列,就是要從簡單到復(fù)雜的任務(wù)練習(xí)順序。
例如,在光電傳感器的程序設(shè)計編寫過程中,就要先設(shè)計編寫單光電傳感器的巡線程序,在程序調(diào)試成功后再嘗試設(shè)計編寫雙光電傳感器的巡線程序,使投籃機器人的巡線動作更加精準(zhǔn),為后續(xù)的精準(zhǔn)投籃做準(zhǔn)備。
在學(xué)習(xí)過程中選用交替式的子任務(wù)練習(xí)搭配,即任務(wù)一/練習(xí)1,任務(wù)二/練習(xí)2……比如,某一學(xué)生在搭建投籃機器人移動基座的時候有困難,那么在分析出原因之后,可以針對性的進(jìn)行子任務(wù)練習(xí)“LDD建模軟件的基本操作”、“常見零件的虛擬拼裝操作”或“牢固的移動基座搭建”。
(5)反饋評價。利用手機,對學(xué)生的制作過程進(jìn)行拍照和拍攝,形成照片和微視頻,通過最常用的QQ軟件,將手機和電腦互連,實現(xiàn)無線傳送,非常方便快捷,能即時高效地將學(xué)生制作過程的照片、微視頻通過教室的多媒體系統(tǒng)實時向全體學(xué)生展示,如圖4所示。
三、實踐總結(jié)
在教學(xué)實踐探索中,根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成情況以及在學(xué)生實際搭建、編程過程中的表現(xiàn)來看,學(xué)生在充滿趣味性的主題情景中,通過清晰明了的學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動,輔助信息、程序性信息的幫助,子任務(wù)練習(xí)的強化,復(fù)雜的問題具體化、簡單化,充分調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生很容易上手搭建,再利用計算機和圖形化的編程軟件編寫機器人程序,為機器人創(chuàng)造智能,這樣的學(xué)習(xí)活動,充分發(fā)揮了學(xué)生的天性和個性,符合他們的身心發(fā)展特點,因此對機器人的學(xué)習(xí)更加充滿了興趣,所有更加勤于動手、樂于思考。
在做中學(xué),玩中學(xué),由簡到難挑戰(zhàn)不同類型任務(wù),這需要學(xué)生動腦設(shè)計,動手實踐,根據(jù)實踐情況,再重新設(shè)計矯正,再去實踐,這樣循環(huán)往復(fù)直至調(diào)試成功,不僅提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,還提高了他們動手實踐的能力,同時有利于培養(yǎng)他們的發(fā)散性思維和創(chuàng)新意識。在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn),學(xué)生動手操作能力差異性比較大,今后的教學(xué)中如何更好的關(guān)注差異,使?jié)夂竦膶W(xué)習(xí)興趣促成學(xué)習(xí)能力的提升,在課堂教學(xué)上還需要不斷的探索實踐。
1.任務(wù)呈現(xiàn)要清晰。要把復(fù)雜的機器人搭建編程任務(wù)化解成子任務(wù),不能太難也不能太簡單,否則學(xué)生會失去實踐操作的興趣,要向?qū)W生呈現(xiàn)出具體的、可操作性的任務(wù),就是使學(xué)生清楚要做什么,進(jìn)而引發(fā)如何做的思維碰撞。
2.幫助信息要得當(dāng)。針對學(xué)生易理解的內(nèi)容,教師可以不提供或少提供,引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題,自己解決問題;而對于一些較難的知識要有針對性地提供信息支持,此外,在學(xué)生實際操作時,教師需要加強巡視,及時幫助學(xué)生解決搭建和編程中的疑難問題。
3.強化練習(xí)要到位。不是所有的子任務(wù)學(xué)習(xí)都要練習(xí),而是哪里薄弱,強化哪方面的練習(xí),最終實現(xiàn)技能的熟練,這樣在搭建編程智能機器人時才能游刃有余。
4.反饋評價要即時。實踐操作中拍攝的視頻和照片使用“手機-電腦”這樣無線方式傳輸,然后再通過投影儀實時展示,這樣的評價手段方便快捷,能夠即時反饋,即時修正,即時評價,大大提高學(xué)生搭建和編程的積極性。
5.合作探究要引導(dǎo)。不是放手不管,而是要善于觀察學(xué)生的困惑,做有針對性的幫助,特別是小組合作探究中學(xué)生不能解決的問題教師一定要及時指導(dǎo),否則制作智能機器人這樣比較高精度的任務(wù)很難順利完成。
四、啟示與建議
1.任務(wù)導(dǎo)向,巧妙留白
脫離任務(wù)情景來學(xué)習(xí)智能機器人是枯燥的、茫然的,將學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成挑戰(zhàn)性任務(wù)。向?qū)W生呈現(xiàn)出具體的、可操作性的,更是有實際意義的學(xué)習(xí)任務(wù),就是充分把握學(xué)生最近發(fā)展區(qū),使任務(wù)變得真正具有挑戰(zhàn)性,既不觸手可得也不望而生畏。值得注意的是,任務(wù)的操作過程中,教師要適當(dāng)提供幫助,為學(xué)生順利完成任務(wù)搭建“腳手架”,但并不是所有的任務(wù)都要由教師提供幫助,適時引導(dǎo),留有空白,激發(fā)學(xué)生思考,利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的養(yǎng)成。
2.同伴教育,示范引領(lǐng)
你有一個蘋果,我有一個蘋果,交換后各自還是只有一個蘋果,但是你有一個想法,我有一個想法,交換后各自卻有了兩個想法。在機器人的學(xué)習(xí)動手實踐操作上,同伴之間相互學(xué)習(xí),學(xué)生用自己的方式去教同伴,就是“兵教兵”的模式,因為他們的表達(dá)、他們的思維相互更接近,相互更容易理解,教師去指導(dǎo)要用10句話解說,而學(xué)生去指導(dǎo)只用1句話解說就達(dá)到同樣效果。當(dāng)然這并不是說教師任性地“放羊”,要做到示范引領(lǐng),以免學(xué)生走錯路。
3.動態(tài)評價,實時反饋
利用“手機+無線網(wǎng)絡(luò)+QQ在線+計算機/大屏幕”的方式展示智能機器人搭建、編程、運行、調(diào)試的動態(tài)過程,實時反饋提升分析問題解決問題的有效性。(1)學(xué)生典型的操作錯誤,以照片的形式通過投影儀展示,這樣更加直觀形象,易引發(fā)學(xué)生共鳴,進(jìn)而思考糾正,最終形成正確操作。(2)學(xué)生做的好的地方,比如結(jié)構(gòu)搭建的方法很新穎,程序編寫的有創(chuàng)意,通過這樣的展示,能夠激勵學(xué)生更好地完成任務(wù),同時鞭策其他學(xué)生學(xué)習(xí)。(3)將學(xué)生的實踐操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)拍攝下來,以微視頻的形式實時上傳至云盤,一方面記錄了學(xué)生學(xué)習(xí)成長的過程,起到激勵作用,另一方面,以視頻的形式存儲下來,有利于學(xué)生查缺補漏,從視頻中找問題,從視頻中解決問題。
4.充分自主,創(chuàng)新啟智
在充滿趣味性的主題情景中,通過清晰明了的學(xué)習(xí)任務(wù)驅(qū)動,輔助信息、程序性信息的幫助,子任務(wù)練習(xí)的強化,復(fù)雜的問題具體化、簡單化,充分調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生很容易上手搭建,再利用計算機和圖形化的編程軟件編寫機器人程序,為機器人創(chuàng)造智能,這樣的學(xué)習(xí)活動,充分發(fā)揮了學(xué)生的天性和個性,符合他們的身心發(fā)展特點,使學(xué)生在充滿了興趣的氛圍中自主學(xué)習(xí)。
場景式的完成各種各樣的任務(wù),由簡到難挑戰(zhàn)不同類型任務(wù),這需要學(xué)生動腦設(shè)計,動手實踐,根據(jù)實踐情況,再重新設(shè)計矯正,再去實踐,這樣循環(huán)往復(fù)直至調(diào)試成功,不僅提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,還提高了他們動手實踐的能力,同時有利于培養(yǎng)他們的發(fā)散性思維和創(chuàng)新意識。
參考文獻(xiàn):
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日子在彈指一揮間就毫無聲息的流逝,就在此時需要回頭總結(jié)之際才猛然間意識到日子的匆匆,又到了該做總結(jié)的時候。小編為大家準(zhǔn)備了小學(xué)信息技術(shù)研修工作總結(jié),希望對大家有幫助。
小學(xué)信息技術(shù)研修工作總結(jié)一
在全面實施信息技術(shù)工作的今日,信息技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會生活的各個領(lǐng)域,對社會的提高與發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。為了適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,根據(jù)我校的實際需要,面向不一樣年齡段的教師開展了相應(yīng)資料的培訓(xùn),重點加強了青年教師與骨干教師的信息技術(shù)培訓(xùn)工作。為了在以后能夠更好的進(jìn)行信息技術(shù)培訓(xùn),現(xiàn)把x-x學(xué)年的信息技術(shù)教育與培訓(xùn)工作總結(jié)如下:
一、信息技術(shù)教育教學(xué)情景。
我校此刻擁有四個專門的微機教室,配備二名專職信息技術(shù)教師,按照省教育廳統(tǒng)一下發(fā)的教材進(jìn)行授課,根據(jù)學(xué)生的年齡、興趣、知識、認(rèn)知結(jié)構(gòu)等特點,按從簡單到復(fù)雜、從形象到抽象、由淺入深、循序漸進(jìn)、螺旋上升等原則安排教學(xué)順序,同時也兼顧了課堂教學(xué)和課外自學(xué),使學(xué)生能以"邊聽講、邊上機操作"的方式掌握有關(guān)的知識和方法,在每節(jié)課后都有安排了適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè),除了便于學(xué)生用來復(fù)習(xí),鞏固學(xué)到的知識與方法以外,更重要的是引導(dǎo)他們發(fā)揮自我的想象力、創(chuàng)造力,幫忙他們養(yǎng)成獨立獲取運用知識的習(xí)慣,培養(yǎng)他們的自學(xué)本事。在這一學(xué)年教學(xué)中繼續(xù)滲透思想教育,傳授知識與發(fā)展本事、智育與德育,基本要求與個性發(fā)展,提高教學(xué)質(zhì)量與減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)等方面的關(guān)系,力求使學(xué)生經(jīng)過學(xué)習(xí),增強信息技術(shù)意識,掌握信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本操作,學(xué)會運用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的本事,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐本事。
二、教師培訓(xùn)情景。
本學(xué)年,我校進(jìn)行了信息技術(shù)與課程整合方面的培訓(xùn)工作。包括多媒體工具的深入學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)工具與平臺的使用,網(wǎng)頁制作的進(jìn)一步提高,還有各種圖象處理軟件如acdsee、phoshop的使用方法,動畫制作軟件flash的使用方法等。此刻,每個教師都有自我的個人博客,在學(xué)校內(nèi)網(wǎng)上保存了自我的電子教案、校內(nèi)教育教學(xué)活動的圖文資料等,能夠充分為教育教學(xué)服務(wù)。大部分教師能夠從網(wǎng)上搜索并下載自我需要的教育教學(xué)資源,結(jié)合自我所任學(xué)科的實際,創(chuàng)造性地運用信息技術(shù)手段于課堂教學(xué)中,根據(jù)學(xué)校校本教材修改部的統(tǒng)一安排,我們還組織信息技術(shù)骨干成員設(shè)計開發(fā)了信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、語文學(xué)科的校本教材。
三、教師的獲獎情景
張亮、吳曉崗、余海賓教師在揚州市第一屆研究性專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站評比活動中榮獲二等獎;同時,由陳文艷校長掛帥主持的省“十五”課題“信息技術(shù)背景下的小學(xué)生研究性學(xué)習(xí)”順利經(jīng)過驗收、完成結(jié)題上報工作;再有,在省電教館組織的第三輪信息技術(shù)與課程整合的考核中,我校參考教師一次性經(jīng)過率為100%,我校也榮獲揚州市“現(xiàn)代教育技術(shù)示范校”稱號。
小學(xué)信息技術(shù)研修工作總結(jié)二
回顧這一學(xué)期,本人能夠努力工作,認(rèn)真學(xué)習(xí),從多方面進(jìn)行計算機教學(xué)和管理工作。有辛勤的耕耘,有收獲的喜悅,也有不足與遺憾,現(xiàn)總結(jié)如下:
一、教學(xué)方面
1、備課
開學(xué)初,根據(jù)學(xué)校要求,認(rèn)真寫好教學(xué)計劃,提前備好課,寫好教案。平時做到周前備課。備課時認(rèn)真鉆研教材,學(xué)習(xí)好《小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》,虛心向其他教師學(xué)習(xí)、請教。力求吃透教材,找準(zhǔn)重點、難點。
2、上課
上好課的前提是做好課前準(zhǔn)備,不打無準(zhǔn)備之仗,尤其本學(xué)科主要課程都要上機完成,所以每節(jié)課前都要認(rèn)真做好上機備課,檢查機器狀態(tài),有無“不可用機器”。上課時認(rèn)真講課,力求抓住重點,突破難點,精講精練,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)xxx取性,使學(xué)生真正成為“主體”,在學(xué)習(xí)過程中充分發(fā)揮學(xué)生個人的想象力和創(chuàng)造力,在掌握基礎(chǔ)知識的前提下,使學(xué)生能做出有創(chuàng)新、有創(chuàng)意的作品。經(jīng)過一節(jié)課的教學(xué)使學(xué)生既掌握知識又掌握技巧,使他們有成就感,學(xué)生上了每一節(jié)課都有收獲。在學(xué)生完成上機任務(wù)時,在各臺計算機前巡視,注意對后進(jìn)生進(jìn)行手把手的輔導(dǎo),課后及時找出不足。
二、個人學(xué)習(xí):
對于課程改革環(huán)境下的教師,光有一桶水是不夠的,教師必須擁有自來水。為此在工作中,我抓住一切機會認(rèn)真學(xué)習(xí),在不斷學(xué)習(xí)、不斷實踐中提高自我的教育教學(xué)水平。虛心、主動地向其他信息技術(shù)教師和教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師學(xué)習(xí),豐富教學(xué)手段,抓住學(xué)校安排外出聽課的機會,不恥下問,及時消化,吸取別人的好的教學(xué)方法,在自我的教學(xué)中不斷實踐,不斷總結(jié),不斷提高。
三、其他方面:
本學(xué)期,我還分管階梯教室、主控室等功能室的管理工作。要保證各種活動的順利開展,讓教師、學(xué)生在愉悅的氛圍中學(xué)習(xí),必須有一個良好的環(huán)境,所以我盡職盡責(zé),堅持各功能室有一個清新、衛(wèi)生的環(huán)境,保證各功能室各種機器的正常使用,無故障產(chǎn)生。同時,還在主任的領(lǐng)導(dǎo)下,進(jìn)取完成文印工作。
四、努力方向:
1、加強自身基本功的訓(xùn)練,課堂上做到精講精練,注重對學(xué)生本事的培養(yǎng),知識上做到課課清、段段清。
2、對差生多些關(guān)心,多點愛心,再多一些耐心,使他們在對計算機的認(rèn)識上有更大提高。
3、加強機房紀(jì)律和機器使用道德方面的教育,使學(xué)生不僅僅在班級集中注意力學(xué)習(xí),在機房上機時也要按規(guī)定嚴(yán)格約束自我。
4、利用各種方法,訓(xùn)練學(xué)生提高、集中注意力。
教育工作,是一項常做常新、永無止境的工作。社會在發(fā)展,時代在前進(jìn),學(xué)生的特點和問題也在發(fā)生著不斷的變化。作為有職責(zé)感的教育工作者,必須以高度的敏感性和自覺性,及時發(fā)現(xiàn)、研究和解決學(xué)生教育和管理工作中的新情景、新問題,掌握其特點、發(fā)現(xiàn)其規(guī)律,盡職盡責(zé)地做好工作,以完成我們肩負(fù)的神圣歷史使命。
小學(xué)信息技術(shù)研修工作總結(jié)三
一個學(xué)期的工作即將結(jié)束,下頭我對上學(xué)期的工作作一總結(jié),為新學(xué)期的工作確立新的目標(biāo)。
一、教學(xué)工作
本學(xué)期擔(dān)任二、五年級共十個班級的信息技術(shù)課,一學(xué)期來,認(rèn)真?zhèn)湔n、上課、廣泛涉獵各種知識,構(gòu)成比較完整的知識結(jié)構(gòu),嚴(yán)格要求學(xué)生,尊重學(xué)生,發(fā)揚教學(xué)民主,使學(xué)生學(xué)有所得。不斷提高自我的教學(xué)水平和思想覺悟,并順利完成教育教學(xué)任務(wù)。創(chuàng)立個人教學(xué)專用博客《以往……格式化》,堅持提前兩周備課上傳教學(xué)設(shè)計,并及時上傳總結(jié)及課后反思。
二、學(xué)校工作
我嚴(yán)格要求自我,工作實干,并能完成學(xué)校給予的各項任務(wù)。擔(dān)任學(xué)校的農(nóng)遠(yuǎn)管理員以來,工作兢兢業(yè)業(yè),做好資源的下載與以及農(nóng)遠(yuǎn)設(shè)備的使用與維護(hù),為全校教師的教學(xué)服務(wù)。除此之外,還主要完成了學(xué)校學(xué)生機房電腦及其它設(shè)備的維護(hù);全校多媒體設(shè)備及教師筆記本電腦的日常維護(hù);協(xié)助教導(dǎo)處完成了全校學(xué)生電子學(xué)籍錄入、相片采集及數(shù)據(jù)上報;學(xué)校班級論壇的用戶注冊及電子圖書館內(nèi)電子圖書的上傳等工作;并完成了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)安排的所有任務(wù)。
三、考勤方面
我在做好各項教育教學(xué)工作的同時,嚴(yán)格遵守學(xué)校的各項規(guī)章制度。處理好學(xué)校工作與個人之間的關(guān)系,做到了不遲到,不早退。準(zhǔn)時參加學(xué)校各項會議、校本培訓(xùn)。
四、教學(xué)成績
組建了學(xué)校機器人興趣小組,并在宣城市首屆機器人大賽中獲得小學(xué)機器人滅火團(tuán)體一等獎,個人第一名、第四名及第六名;小學(xué)機器人足球個人第四名。并代表宣城市參加了安徽省“訊飛杯”第十屆機器人大賽。
五、教研成績
1、獲得了宣城市首屆中小學(xué)信息技術(shù)教師教學(xué)基本功大賽一等獎。
2、教學(xué)設(shè)計《小海龜變魔術(shù)》獲得宣城市20XX年中小學(xué)新課程優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計和教學(xué)課例評選一等獎。