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● 项目构想
当下,人工智能与机器人技术快速崛起,生活中使用的此类产品将越来越丰富多样,因此,了解其结构和作用,学习其基本知识和技术,知道其测试、优化、控制。Pepper作为人形机器人,身高有120cm,拥有同人一样的五指及灵活的关节,可以通过编程引导Pepper做出各种拟人化动作。在技术上,它拥有精准的语音识别技术,以及分析表情和声调的情绪识别技术等多种高科技,有着类人的听、看、思考与沟通能力。学生通过入门级的在线编程工具Robo Blocks进行简单的模块拖拽,即可对Pepper进行动作指令编程,并可通过可视化3D模拟环境实现动作仿真。在去年的“停课不停学”期间,笔者引导学生在家利用在线编程工具操作Pepper机器人,设置让机器人支援战“疫”前线服务于方舱医院的真实场景,编写人机对话、学习辅助、医疗服务等应用程序,使其利用掌握的技术发挥积极的社会作用,回校后再进行实测,有效激发了学生的编程兴趣,使其建立了社会责任意识。
● 项目工具
本次家庭编程项目主题面向初级用户,主要通过Robo Blocks在线编程工具展开编程学习,学会编写Pepper机器人的应用程序,并在可视化3D模拟环境下实现对虚拟机器人的应用仿真,后续可借助网络将制作的程序转发给实体Pepper机器人,检测编程结果。在制作程序解决课题的过程中,通过不断试错、调试、调整、应用程序,以达到最佳解决方案,形成有逻辑地思考解决问题编程思维,并迁移到与之相关的其他问题的解决中,提升学习的成就感。
学生输入网址登录房间后,即可使用Robo Blocks进行编程,登录界面如图1所示,编程界面如下页图2所示。
可以看出,通过Robo Blocks学习编程的门槛不高,不需要额外安装任何软件,学生仅需在PC或平板电脑上输入网址登录房间即可开始编写程序,而且并不需要即刻连接实体机器人,可以通过虚拟机器人模拟Pepper机器人的活动以及LED显示屏的内容,还可通过点击虚拟机器人的头部、手部、腿部触摸传感器和显示屏与机器人进行交互,让编程变得简单有趣。这样的线上教学,能使学生适应数字化学习环境,初步形成数字化学习资源和工具使用的基本技能,养成数字化学习与创新创造的习惯,提高自主学习能力。
● 项目主题与目标
因为新冠肺炎疫情影响,学生在家开展网络学习,这为本项目的开展提供了条件,而社会是最好的主题,在疫情之下,全国各地的医务工作者纷纷逆向而行,支援战“疫”前线。因此,笔者在设计项目主题时,先预设问题情境:学校的Pepper机器人准备行动起来,前往方舱医院支援一线医务人员,服务轻症患者。接着,引导学生发现方舱医院内的人员需求问题,并为了解决这个问题去学习相关的编程模块知识。项目主题与目标设定如左表所示。
● 项目教学流程
本次人工智能机器人战“疫”项目的学习主要通过网络进行,学生在家里自主学习,笔者根据学生的年龄特点与学习基础,在录制微课时,将每节的时间控制在15分钟左右,分成三块内容,每块内容大概五分钟,每学习一块内容后或休息一会儿,或做3~5分钟的练习,这样能降低学习节奏和强度,提高学习效率。学生通过学习网络上的数字化学习资源,一边整理自己的想法,一边决定信息处理的步骤,然后根据设计在网络编程平台制作简单的应用程序,并说明问题解决及其过程,同时,在学习工作表的指导下,对程序进行测试、优化,最后保存发送程序,教师批阅测试程序后在网络空间进行分享与展评,以此提升数字化学习能力和编程实际效果。另外,在引导学生开展项目时,笔者给学生提出了自主学习流程图(如图3)。
● 项目学习工作表
因为本项目没有教材,如果只有微课和课后作业单,那么学生的学习很难有好的效果,所以笔者每节课都编制了一份有学习目标、学习课题、主要模块与功能的学习工作表,同时附上了自我评价表。学习工作表的设计符合学生的认知水平,有一定的层次和梯度,做到循序渐进,设置有基础课题和发展课题,让每一个参与学习的学生都能学有所得,而这也是指引学生自主、高效学习的路线图,有效避免了网络学习过程中的放任自流。如果学生在学习过程中仍存在无法解决的学习障碍,可以通过钉钉和微信学习平台等途径获得同学、教师的及时帮助,这样能极大地提高学生通过自主学习解决问题的能力。
● 项目学习交流与展评
学生最终的学习效果如何,能否完成方舱医院内的每一个任务设定,还要看他们提交的程序设计,教师使用Robo Blocks管理员账号登录可以查看房间里学生提交的程序,清楚地了解学生参与网络学习的情况,为后续课程项目的设计和修正提供了基础。
本项目主题课程学习过程中除了依托钉钉群,还通过微信公众号平台发布每课微课和相关学习资料,笔者还会在每周(每周2个主题课时)的固定时间将学生的学习成果在公众号平台上展示出来,供大家赏析点评,这是引导学生学会发现自我、欣赏别人、获得领悟的好机会,为每一个参与学习的学生提供了展示的平台,最大限度地调动了学生的学习积极性,提高了学习的自信心。
● 结束语
本项目通过对人形机器人在战“疫”前线,服务于方舱医院的真实场景的主题设计,探索了另一种编程教育的教育教学模式,有效传达了编程的魅力。各种人形机器人在校园里的广泛使用,为每一个教育工作者拓展教育教学视野和领域提供了可能和条件,这必将改善现有的教育教学效果,极大地激发学生的学习兴趣、创作灵感与动手实践。学生通过与机器人互动,理解人机相处哲学与实际编程應用,通过学习思考机器人如何改善人类的生活,在未来世界如何共存与协作,进而产生最大的教育教学效益。
当下,人工智能与机器人技术快速崛起,生活中使用的此类产品将越来越丰富多样,因此,了解其结构和作用,学习其基本知识和技术,知道其测试、优化、控制。Pepper作为人形机器人,身高有120cm,拥有同人一样的五指及灵活的关节,可以通过编程引导Pepper做出各种拟人化动作。在技术上,它拥有精准的语音识别技术,以及分析表情和声调的情绪识别技术等多种高科技,有着类人的听、看、思考与沟通能力。学生通过入门级的在线编程工具Robo Blocks进行简单的模块拖拽,即可对Pepper进行动作指令编程,并可通过可视化3D模拟环境实现动作仿真。在去年的“停课不停学”期间,笔者引导学生在家利用在线编程工具操作Pepper机器人,设置让机器人支援战“疫”前线服务于方舱医院的真实场景,编写人机对话、学习辅助、医疗服务等应用程序,使其利用掌握的技术发挥积极的社会作用,回校后再进行实测,有效激发了学生的编程兴趣,使其建立了社会责任意识。
● 项目工具
本次家庭编程项目主题面向初级用户,主要通过Robo Blocks在线编程工具展开编程学习,学会编写Pepper机器人的应用程序,并在可视化3D模拟环境下实现对虚拟机器人的应用仿真,后续可借助网络将制作的程序转发给实体Pepper机器人,检测编程结果。在制作程序解决课题的过程中,通过不断试错、调试、调整、应用程序,以达到最佳解决方案,形成有逻辑地思考解决问题编程思维,并迁移到与之相关的其他问题的解决中,提升学习的成就感。
学生输入网址登录房间后,即可使用Robo Blocks进行编程,登录界面如图1所示,编程界面如下页图2所示。
可以看出,通过Robo Blocks学习编程的门槛不高,不需要额外安装任何软件,学生仅需在PC或平板电脑上输入网址登录房间即可开始编写程序,而且并不需要即刻连接实体机器人,可以通过虚拟机器人模拟Pepper机器人的活动以及LED显示屏的内容,还可通过点击虚拟机器人的头部、手部、腿部触摸传感器和显示屏与机器人进行交互,让编程变得简单有趣。这样的线上教学,能使学生适应数字化学习环境,初步形成数字化学习资源和工具使用的基本技能,养成数字化学习与创新创造的习惯,提高自主学习能力。
● 项目主题与目标
因为新冠肺炎疫情影响,学生在家开展网络学习,这为本项目的开展提供了条件,而社会是最好的主题,在疫情之下,全国各地的医务工作者纷纷逆向而行,支援战“疫”前线。因此,笔者在设计项目主题时,先预设问题情境:学校的Pepper机器人准备行动起来,前往方舱医院支援一线医务人员,服务轻症患者。接着,引导学生发现方舱医院内的人员需求问题,并为了解决这个问题去学习相关的编程模块知识。项目主题与目标设定如左表所示。
● 项目教学流程
本次人工智能机器人战“疫”项目的学习主要通过网络进行,学生在家里自主学习,笔者根据学生的年龄特点与学习基础,在录制微课时,将每节的时间控制在15分钟左右,分成三块内容,每块内容大概五分钟,每学习一块内容后或休息一会儿,或做3~5分钟的练习,这样能降低学习节奏和强度,提高学习效率。学生通过学习网络上的数字化学习资源,一边整理自己的想法,一边决定信息处理的步骤,然后根据设计在网络编程平台制作简单的应用程序,并说明问题解决及其过程,同时,在学习工作表的指导下,对程序进行测试、优化,最后保存发送程序,教师批阅测试程序后在网络空间进行分享与展评,以此提升数字化学习能力和编程实际效果。另外,在引导学生开展项目时,笔者给学生提出了自主学习流程图(如图3)。
● 项目学习工作表
因为本项目没有教材,如果只有微课和课后作业单,那么学生的学习很难有好的效果,所以笔者每节课都编制了一份有学习目标、学习课题、主要模块与功能的学习工作表,同时附上了自我评价表。学习工作表的设计符合学生的认知水平,有一定的层次和梯度,做到循序渐进,设置有基础课题和发展课题,让每一个参与学习的学生都能学有所得,而这也是指引学生自主、高效学习的路线图,有效避免了网络学习过程中的放任自流。如果学生在学习过程中仍存在无法解决的学习障碍,可以通过钉钉和微信学习平台等途径获得同学、教师的及时帮助,这样能极大地提高学生通过自主学习解决问题的能力。
● 项目学习交流与展评
学生最终的学习效果如何,能否完成方舱医院内的每一个任务设定,还要看他们提交的程序设计,教师使用Robo Blocks管理员账号登录可以查看房间里学生提交的程序,清楚地了解学生参与网络学习的情况,为后续课程项目的设计和修正提供了基础。
本项目主题课程学习过程中除了依托钉钉群,还通过微信公众号平台发布每课微课和相关学习资料,笔者还会在每周(每周2个主题课时)的固定时间将学生的学习成果在公众号平台上展示出来,供大家赏析点评,这是引导学生学会发现自我、欣赏别人、获得领悟的好机会,为每一个参与学习的学生提供了展示的平台,最大限度地调动了学生的学习积极性,提高了学习的自信心。
● 结束语
本项目通过对人形机器人在战“疫”前线,服务于方舱医院的真实场景的主题设计,探索了另一种编程教育的教育教学模式,有效传达了编程的魅力。各种人形机器人在校园里的广泛使用,为每一个教育工作者拓展教育教学视野和领域提供了可能和条件,这必将改善现有的教育教学效果,极大地激发学生的学习兴趣、创作灵感与动手实践。学生通过与机器人互动,理解人机相处哲学与实际编程應用,通过学习思考机器人如何改善人类的生活,在未来世界如何共存与协作,进而产生最大的教育教学效益。