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基于Arduino的机器人校本课程教学
首都师范大学 律原
一、中、小学生的认知特点
皮亚杰的认知发展阶段论
感知运算阶段(0-2岁)
前运算阶段(2-7岁)
具体运算阶段(7-11岁)
形式运算阶段(11-16岁)
一、机器人教学分段
1-2年级:机器人的搭建,以物理结构为主。适用器材:乐高wedo2.0
一、机器人教学分段
3-4年级:传感器的简单使用,图形化编程界面
适用器材:乐高EV3,Arduino系列
一、机器人教学分段
图型化编程界面
一、机器人教学分段
图型化编程界面
一、机器人教学分段
五年级以上
程序与图形化结合
Arduino IDE
二、机器人的教学内容
机器人的相关历史
机器人的结构
机器人常用的传感器
机器人编程初步
利用机器人完成初步的综合任务
三、机器人课程对学生的益处
综合运用学生各种知识
提高学生的逻辑思维能力
培养学生良好的习惯
培养学生的协作精神
四、机器人课程讲解要点
需要有整体规划(目标、课时、器材)
小步走、勤巩固
注意软件和硬件的结合
组织教学与控制课堂的能力
机器人相关准备知识
机器人的起源
1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中,根据Robota(捷克文,原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文,原意为“工人”),创造出“机器人”这个词。
机器人定义
联合国标准化组织给机器人下的定义:
“一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的机器;或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”(美国机器人协会)
机器人是一种自动化的机器,这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。
机器人定义
一种机器装置
具有一定的形态与智能
按照人的要求完成某些工作
机器人的组成
机器人的组成
机器人技术发展史
英格伯格和德沃尔制造的工业机器人是第一代机器人,属于示教再现型,即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,或者人用“示教控制盒”发出指令,让机器人的机械手臂运动,一步步完成它应当完成的各个动作。
20世纪70年代,第二代机器人开始有了较大发展,第二代则具备了感觉能力,进入了对外界环境实用阶段,并开始普及。
机器人技术发展史
第二代是有感觉的机器人:它们对外界环境有一定感知能力,并具有听觉、视觉、触觉等功能。机器人工作时,根据感觉器官(传感器)获得的信息,灵活调整自己的工作状态,保证在适应环境的情况下完成工作。如:有触觉的机械手可轻松自如地抓取鸡蛋,具有嗅觉的机器人能分辨出不同饮料和酒类。
机器人技术发展史
第三代机器人是智能机器人,它不仅具有感觉能力,而且还具有独立判断和行动的能力,并具有记忆、推理和决策的能力,因而能够完成更加复杂的动作。中央电脑控制手臂和行走装置,使机器人的手完成作业,脚完成移动,机器人能够用自然语言与人对话。 智能机器人的“智能”特征就在于它具有与外部世界——对象、环境和人相适应、相协调的工作机能。从控制方式看,智能机器人不同于工业机器人的“示教、再现”,不同于遥控机器人的“主—从操纵”,而是以一种“认知—适应”的方式自律地进行操作。
智能机器人在发生故障时,通过自我诊断装置能自我诊断出故障部位,并能自我修复。今天,智能机器人的应用范围大大地扩展了,除工农业生产外,机器人应用到各行各业,机器人已具备了人类的特点。机器人向着智能化、拟人化方向发展的道路,是没有止境的。
7000米的载人深海潜水机器—蛟龙号
四、机器人课程讲解要点
需要有整体规划(目标、课时、器材)
小步走、勤巩固
注意软件和硬件的结合
组织教学与控制课堂的能力
Arduino概述
机器人
机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器,而且其具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力。
电影中的各种机器人形象
生活中的各种智能机器人
机器人的构成部分
Arduino是什么
Arduino是一个基于开放源码的软硬件平台,具有使用类似Java、C语言的开发环境,再加上价格低廉,Arduino风靡全球各地,吸引了许多电子爱好者开发使用。
Arduino的基本特征
常见的Arduino控制板
Mega2560
Iduino-1型控制板
一、Arduino IDE的下载和安装(米思奇)
二、USB驱动的安装(官板,驱动自动安装)
三、正确选择板卡型号(2560
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