機器人在殘疾人教育應(yīng)用的課程規(guī)劃

1、<p>　　機器人在殘疾人教育應(yīng)用的課程規(guī)劃</p><p>　　摘 要：機器人制作是一門新學(xué)科，通過學(xué)習(xí)機器人知識，可以使學(xué)生綜合了解現(xiàn)代工業(yè)、電子技術(shù)、程序語言等多種先進的新技術(shù)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造意識和發(fā)散思維，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。如今，機器人事業(yè)在普通學(xué)校已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，于是我們開始將機器人教育推廣到殘疾人領(lǐng)域。本文從殘疾人學(xué)生學(xué)習(xí)需求的角度出發(fā)，以新的教學(xué)理念和教學(xué)理論為

2、指導(dǎo)，以提高殘疾人學(xué)生的動手能力為切入點，通過對知識點的拆解、教學(xué)環(huán)節(jié)、實踐環(huán)節(jié)和競賽環(huán)節(jié)來規(guī)劃課程建設(shè)，同時對講義和教材的內(nèi)容進行規(guī)劃，從而達到使用適合殘疾人學(xué)生的機器人課堂教學(xué)策略來挖掘?qū)W生的潛力，提高學(xué)生整體素質(zhì)的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：殘疾人教育；機器人；課程規(guī)劃 </p><p><b>　　0 引言 </b></p><p

3、>　　隨著時代的發(fā)展，機器人事業(yè)漸漸發(fā)展起來，機器人已步入各大高校、中學(xué)、小學(xué)，這也表示著機器人事業(yè)正在向教育事業(yè)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，中國每年約有10萬名青少年參加各類機器人比賽，已居世界首位。但是殘疾人參加機器人比賽在這方面卻是非常薄弱。世界上有六億五千萬殘疾人占世界總?cè)丝诘?0%，他們是世界上最大的少數(shù)群體。聯(lián)合國教科文組織稱，發(fā)展中國家90%的殘疾兒童沒有上學(xué)。聯(lián)合國開發(fā)計劃署1998年數(shù)據(jù)顯示，全球只有3%的殘疾人和1%的殘疾婦

4、女擁有讀寫能力。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織稱，在經(jīng)合組織國家中，盡管接受高等教育的殘疾學(xué)生人數(shù)在增長，但也不具有代表性?？梢姎埣踩私逃聵I(yè)的發(fā)展是非常值得我們重視的。 </p><p>　　因此，我國對殘疾人的教育方面不能落后于其他國家，我們要努力做到領(lǐng)先的同時還應(yīng)有所創(chuàng)新。機器人在殘疾人教育中的應(yīng)用是一個新的課程，新課程要生存與發(fā)展，必須盡快形成適合殘疾人學(xué)生的課程規(guī)劃和教材規(guī)劃。對殘疾人學(xué)生課程規(guī)劃的一個重要原則是：

5、一門課程的設(shè)置并不是對知識的簡單組合與堆砌，而應(yīng)該對學(xué)習(xí)者進行充分的分析，根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要設(shè)置一系列有條理、有目的、以學(xué)生為中心的一系列教學(xué)活動。經(jīng)過對各相關(guān)殘疾人學(xué)校進行調(diào)研，結(jié)果顯示，殘疾人學(xué)校尚未出現(xiàn)該課程。 </p><p>　　本文的目的是在殘疾人教育領(lǐng)域中，提出并規(guī)劃一門機器人制作的課程，并提出課程規(guī)劃與教材建設(shè)的觀點。 </p><p><b>　　1 學(xué)習(xí)者分析

6、</b></p><p><b>　　1.1 生活經(jīng)驗 </b></p><p>　　通過前期的調(diào)查，我們了解到，大部分殘疾人學(xué)生都沒有接觸過系統(tǒng)的機器人的學(xué)習(xí)，更沒有動手操作過，但他們通過雜志、網(wǎng)絡(luò)、電視、等信息媒體對機器人有了一定的認識，對機器人這個概念并不陌生，但在他們的概念中，機器人制作是一件非常困難的事情，感覺機器人離他們的生活很遙遠。 <

7、/p><p><b>　　1.2 認知水平 </b></p><p>　　學(xué)生對機器人的總體概念并不是很清晰，尤其是機器人的運作原理等，但是對一些最基礎(chǔ)的知識還是有一定的接觸，比如：部分學(xué)生因為家庭原因，有接觸過螺絲刀、銼刀等機器人制作的工具。在學(xué)生之前的科學(xué)課的學(xué)習(xí)上，他們也學(xué)習(xí)了一定的電路方面的知識，不過學(xué)生并沒有把這些相關(guān)的知識與機器人進行過聯(lián)系。在機器人制作的學(xué)習(xí)

8、內(nèi)容中，學(xué)生對機器人相關(guān)的元件比如舵機、傳感器、主板等這些專業(yè)詞匯比較陌生。我們可以以他們比較熟悉的人體結(jié)構(gòu)為切入點，形象地說明舵機、傳感器、主板的運作原理和作用。 </p><p><b>　　1.3 知識基礎(chǔ) </b></p><p>　　學(xué)生在其他學(xué)科中學(xué)習(xí)過簡單的電路知識和計算機知識等，能夠在教師的引導(dǎo)下將這些相關(guān)知識遷移到機器人的理解上。 </p>

9、;<p>　　1.4 特殊性分析 </p><p>　　由于聾啞人學(xué)生的生理特征，他們無法用嘴巴說、耳朵聽，所以他們使用的更多的是他們的肢體，這樣，他們的形象思維比普通學(xué)生更加發(fā)達，他們眼睛和肢體上的感官較普通學(xué)生也更加敏銳。 </p><p>　　2 應(yīng)用于殘疾人學(xué)生的機器人課程教學(xué)目標 </p><p>　　本次應(yīng)用于殘疾人學(xué)生的機器人課程的教學(xué)期

10、許的目標有以下幾點： </p><p>　　1）語言表達能力：通過機器人課程的教學(xué)，學(xué)生能夠完善自己的語言表達能力，做到清晰明確地表達自己的想法。 </p><p>　　2）小組合作能力：在學(xué)習(xí)過程中，能夠與同學(xué)進行良好的溝通。 </p><p>　　3）創(chuàng)新能力：在學(xué)習(xí)課本知識的基礎(chǔ)上，發(fā)揮想象力，能夠創(chuàng)造一些新穎獨特的機器人舞蹈動作。 </p>&

11、lt;p>　　4）動手能力：在教師指導(dǎo)下熟練組裝機器人，能夠獨立使用螺絲刀等工具。 </p><p>　　5）形象思維能力：將編排好的舞蹈動作轉(zhuǎn)化為機器人身上每一個舵機的旋轉(zhuǎn)角度，使用USB Servo Control對機器人編輯動作指令，完成動作的調(diào)試。 </p><p>　　6）判斷能力：通過機器人課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合完善判斷能力，除了本課程的專業(yè)知識外，還有課程之外的通識能

12、力進行綜合整理，使學(xué)生能夠在實際問題的解決過程中體現(xiàn)一定的智慧性。 </p><p>　　3 機器人制作的課程規(guī)劃 </p><p>　　根據(jù)《義務(wù)教育法》就殘疾人教育的相關(guān)條例，我們可以發(fā)現(xiàn)新的全納教育思潮，體現(xiàn)了以人為本，權(quán)力為先的立法精神。按照該條例，下面主要從四個方面來規(guī)劃針對殘疾人學(xué)生的機器人教育課程： </p><p><b>　　1）知識點拆

13、解； </b></p><p>　　2）教學(xué)實踐環(huán)節(jié)； </p><p><b>　　3）檢查環(huán)節(jié)。 </b></p><p>　　3.1 知識點拆解 </p><p>　　通過對我們?yōu)闅埣踩藢W(xué)生設(shè)置的人形機器人的拆解，我們將知識點拆解成2個主要教學(xué)模塊：（1）機器人運動系統(tǒng)，介紹電機與舵機的使用方法，例如運

14、動原理、電機和舵機的控制電路等。（2）機器人動作系統(tǒng)，介紹使用相關(guān)軟件對機器人的行動進行控制，例如控制機器人站立、行走、舞蹈等。 </p><p>　　3.2 機器人課程安排及教學(xué)實踐環(huán)節(jié) </p><p>　　機器人制作這門課程是一門交叉學(xué)科，是各種理論和實踐操作學(xué)科的綜合，也是促進學(xué)生動手能力、協(xié)作能力以及問題解決能力的一門課程。為減少學(xué)生學(xué)習(xí)壓力，提高學(xué)習(xí)效率，我們按照“組間同質(zhì)，組

15、內(nèi)異質(zhì)”的原則將學(xué)生分為兩大學(xué)習(xí)小組。 </p><p>　　以這次的實驗課程為例，我們一共安排了四課時的上課時間。 </p><p>　　3.2.1 第一課 　　首先對機器人進行簡單介紹，讓學(xué)生對機器人有總體的了解，給學(xué)生建構(gòu)一個機器人理論體系的基本框架。簡單再介紹：（1）組成機器人的重要部件及其功能如主板、舵機、舵機框、USB連接線。（2）機器人其他組成部件及其功能，如LED（Lig

16、ht Emitting Diode）發(fā)光二級管、紅外避障傳感器、鋰電池。如果有時間的話，還可以給學(xué)生播放相關(guān)的教學(xué)視頻，讓學(xué)生適當了解一下實驗室制作機器人必備的工具如型材切割機、電動鉆孔器、打磨器、老虎鉗、銼刀、鋸子、AB膠、膠槍、膠棒等。 </p><p>　　3.2.2 第二課 </p><p>　　學(xué)習(xí)機器人的結(jié)構(gòu)組裝，首先介紹各種結(jié)構(gòu)不同的鋁合金材料，第二步是通過多媒體課件集體給學(xué)

17、習(xí)者講授機器人組裝的具體方法以及注意點，接著讓學(xué)習(xí)者分組進行組裝學(xué)習(xí)，讓預(yù)先分配好的指導(dǎo)老師參與到每個小組的組裝練習(xí)中，必要時進行個別輔導(dǎo)。考慮到時間關(guān)系、教師與學(xué)生之間的溝通問題以及殘疾人學(xué)生的接受能力，這次的教學(xué)目標可根據(jù)實際情況來定，不要求一節(jié)課完成機器人的全部組裝，因此，我們把一臺機器人分配給兩小組學(xué)生合作組裝完成。最后，組裝結(jié)束后開展一個經(jīng)驗交流會，讓教師及時進行教學(xué)反思， 也讓學(xué)習(xí)者在互相的溝通和教師的溝通中及時發(fā)現(xiàn)自身存在

18、的問題改進學(xué)習(xí)方法。 </p><p>　　3.2.3 第三課 </p><p>　　在前兩節(jié)課的基礎(chǔ)上，進行機器人比賽的規(guī)則介紹，并讓學(xué)生了解機器人編程軟件的使用方法，讓學(xué)生了解如何使用計算機控制機器人的動作，如：軟件的界面介紹、軟件如何接com口、軟件編輯區(qū)各個按鈕的使用方法等。在了解軟件之后讓小組同學(xué)操作練習(xí)，嘗試給機器人調(diào)試程序。同樣，在課后安排經(jīng)驗交流。 </p>

19、<p>　　3.2.4 第四課 </p><p>　　進行比賽場地的模擬，各組同學(xué)分別在各自指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下給機器人調(diào)試好舞蹈程序，讓兩組學(xué)生根據(jù)我們制定的殘疾人人形機器人舞蹈大賽的規(guī)則進行競賽。 </p><p>　　課程規(guī)劃如下表1。 </p><p><b>　　表1 </b></p><p><b

20、>　　3.3 檢查環(huán)節(jié) </b></p><p>　　機器人教育這一課程作為一門傾向?qū)嵺`的課程很難通過書面試題的方式來測試學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，采用閉卷考試對學(xué)生進行測試有很多弊端，這個形式比較單一，不能很好的反映學(xué)生的動手能力和團體協(xié)作能力以及學(xué)生對機器人知識的實際掌握情況。但是如果沒有測試很難得到課程的實施情況和學(xué)生對知識的掌握情況的反饋。 </p><p>　　參考我們大

21、學(xué)的考核方式，我們將考核成績分為兩個部分。平時成績占40%，最終比賽成績占60%。如果兩個成績的其中之一不合格將視這門科目為不合格。 </p><p>　　我們結(jié)合了機器人競賽的方式對學(xué)生進行考核。在課程結(jié)束的時候，我們會首先發(fā)放一份問卷了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，再根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況設(shè)計機器人競賽的規(guī)則，讓班級里的兩組學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進行比賽。在比賽的過程中，我們能更有效地督促學(xué)生學(xué)習(xí)，同時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，同時也增強

22、了學(xué)生的團隊意識。 </p><p><b>　　4 結(jié)束語 </b></p><p>　　本項目是將機器人投放于殘疾人教育事業(yè)中，讓機器人走進殘疾人的生活與學(xué)習(xí)中，幫助他們克服心理與生理上的學(xué)習(xí)障礙，并且豐富他們的學(xué)習(xí)生活；同時還減輕特殊教師和家長的壓力。在我們關(guān)注殘疾人身體健康的同時，也重視其心理健康，因此機器人在殘疾人教育中的應(yīng)用研究是具有深刻意義的。 <

23、/p><p>　　湖州師范大學(xué)提供了大學(xué)生一個平臺去了解與接觸機器人，這也在一定程度上開發(fā)了他們的智能和增強他們的實踐能力，這無疑對大學(xué)生的創(chuàng)新能力有一定的培養(yǎng)。 </p><p>　　綜上所述，機器人運用于殘疾人的教育事業(yè)當中，不僅是對機器人普及的實施，而且也是對大學(xué)生創(chuàng)新能力的鍛煉，更是能為殘疾人教育事業(yè)做出重要貢獻。 </p><p>　　機器人課程在殘疾人學(xué)校課

24、程中所占不多，但對殘疾人教育的意義深遠。在針對殘疾人學(xué)生的機器人課程中，我們還需要再深入地了解殘疾人學(xué)生的特性，再根據(jù)學(xué)生本身的特性開發(fā)更加適合學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生學(xué)會自己學(xué)習(xí)、探索與創(chuàng)新。爭取做到讓學(xué)生做到自己提出問題、分析問題和解決問題。我們老師要做的就是幫助學(xué)生將課程的理論知識與學(xué)生的實踐操作有機的結(jié)合，合理安排學(xué)生的學(xué)習(xí)時間，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，爭取讓殘疾人學(xué)校教育成為“低負擔，高效率”的教學(xué)。 </p><

25、;p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 石志國，劉冀偉，王志良，魏俊明.機器人組成原理課程規(guī)劃[J].計算機教育，2010（15）. </p><p>　　[2] 樸永馨.特殊教育學(xué)[M].福建：福建教育出版社，1997. </p><p>　　[3] 王旭仁，何花，周全等.深入完善“智能機器人”實踐課程體系，

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