機器人在殘疾人教育應用的課程規(guī)劃

1、<p>　　機器人在殘疾人教育應用的課程規(guī)劃</p><p>　　摘 要：機器人制作是一門新學科，通過學習機器人知識，可以使學生綜合了解現(xiàn)代工業(yè)、電子技術、程序語言等多種先進的新技術，激發(fā)學生創(chuàng)造意識和發(fā)散思維，培養(yǎng)學生發(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)在普通學校已經發(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域。本文從殘疾人學生學習需求的角度出發(fā)，以新的教學理念和教學理論為

2、指導，以提高殘疾人學生的動手能力為切入點，通過對知識點的拆解、教學環(huán)節(jié)、實踐環(huán)節(jié)和競賽環(huán)節(jié)來規(guī)劃課程建設，同時對講義和教材的內容進行規(guī)劃，從而達到使用適合殘疾人學生的機器人課堂教學策略來挖掘學生的潛力，提高學生整體素質的目的。 </p><p>　　關鍵詞：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、小學，這也表示著機器人事業(yè)正在向教育事業(yè)發(fā)展。據統(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人口的10%，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。聯(lián)合國開發(fā)計劃署1998年數(shù)據顯示，全球只有3%的殘疾人和1%的殘疾婦

4、女擁有讀寫能力。經濟合作與發(fā)展組織稱，在經合組織國家中，盡管接受高等教育的殘疾學生人數(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，我們要努力做到領先的同時還應有所創(chuàng)新。機器人在殘疾人教育中的應用是一個新的課程，新課程要生存與發(fā)展，必須盡快形成適合殘疾人學生的課程規(guī)劃和教材規(guī)劃。對殘疾人學生課程規(guī)劃的一個重要原則是：

5、一門課程的設置并不是對知識的簡單組合與堆砌，而應該對學習者進行充分的分析，根據學習者的需要設置一系列有條理、有目的、以學生為中心的一系列教學活動。經過對各相關殘疾人學校進行調研，結果顯示，殘疾人學校尚未出現(xiàn)該課程。 </p><p>　　本文的目的是在殘疾人教育領域中，提出并規(guī)劃一門機器人制作的課程，并提出課程規(guī)劃與教材建設的觀點。 </p><p><b>　　1 學習者分析

6、</b></p><p><b>　　1.1 生活經驗 </b></p><p>　　通過前期的調查，我們了解到，大部分殘疾人學生都沒有接觸過系統(tǒng)的機器人的學習，更沒有動手操作過，但他們通過雜志、網絡、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，但是對一些最基礎的知識還是有一定的接觸，比如：部分學生因為家庭原因，有接觸過螺絲刀、銼刀等機器人制作的工具。在學生之前的科學課的學習上，他們也學習了一定的電路方面的知識，不過學生并沒有把這些相關的知識與機器人進行過聯(lián)系。在機器人制作的學習

8、內容中，學生對機器人相關的元件比如舵機、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構為切入點，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 </b></p><p>　　學生在其他學科中學習過簡單的電路知識和計算機知識等，能夠在教師的引導下將這些相關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生更加發(fā)達，他們眼睛和肢體上的感官較普通學生也更加敏銳。 </p><p>　　2 應用于殘疾人學生的機器人課程教學目標 </p><p>　　本次應用于殘疾人學生的機器人課程的教學期

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，學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：在學習過程中，能夠與同學進行良好的溝通。 </p><p>　　3）創(chuàng)新能力：在學習課本知識的基礎上，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化為機器人身上每一個舵機的旋轉角度，使用USB Servo Control對機器人編輯動作指令，完成動作的調試。 </p><p>　　6）判斷能力：通過機器人課程的學習，培養(yǎng)學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《義務教育法》就殘疾人教育的相關條例，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生設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實踐環(huán)節(jié) </p><p>　　機器人制作這門課程是一門交叉學科，是各種理論和實踐操作學科的綜合，也是促進學生動手能力、協(xié)作能力以及問題解決能力的一門課程。為減少學生學習壓力，提高學習效率，我們按照“組間同質，組

15、內異質”的原則將學生分為兩大學習小組。 </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，讓學生對機器人有總體的了解，給學生建構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，還可以給學生播放相關的教學視頻，讓學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>　　學習機器人的結構組裝，首先介紹各種結構不同的鋁合金材料，第二步是通過多媒體課件集體給學

17、習者講授機器人組裝的具體方法以及注意點，接著讓學習者分組進行組裝學習，讓預先分配好的指導老師參與到每個小組的組裝練習中，必要時進行個別輔導。考慮到時間關系、教師與學生之間的溝通問題以及殘疾人學生的接受能力，這次的教學目標可根據實際情況來定，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生合作組裝完成。最后，組裝結束后開展一個經驗交流會，讓教師及時進行教學反思， 也讓學習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、的問題改進學習方法。 </p><p>　　3.2.3 第三課 </p><p>　　在前兩節(jié)課的基礎上，進行機器人比賽的規(guī)則介紹，并讓學生了解機器人編程軟件的使用方法，讓學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操作練習，嘗試給機器人調試程序。同樣，在課后安排經驗交流。 </p>

19、<p>　　3.2.4 第四課 </p><p>　　進行比賽場地的模擬，各組同學分別在各自指導老師的帶領下給機器人調試好舞蹈程序，讓兩組學生根據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實踐的課程很難通過書面試題的方式來測試學生的學習情況，采用閉卷考試對學生進行測試有很多弊端，這個形式比較單一，不能很好的反映學生的動手能力和團體協(xié)作能力以及學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生對知識的掌握情況的反饋。 </p><p>　　參考我們大

21、學的考核方式，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>　　我們結合了機器人競賽的方式對學生進行考核。在課程結束的時候，我們會首先發(fā)放一份問卷了解學生的學習情況，再根據學生的學習情況設計機器人競賽的規(guī)則，讓班級里的兩組學習小組的同學進行比賽。在比賽的過程中，我們能更有效地督促學生學習，同時了解學生的學習情況，同時也增強

22、了學生的團隊意識。 </p><p><b>　　4 結束語 </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習中，幫助他們克服心理與生理上的學習障礙，并且豐富他們的學習生活；同時還減輕特殊教師和家長的壓力。在我們關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用研究是具有深刻意義的。 <

23、/p><p>　　湖州師范大學提供了大學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。在針對殘疾人學生的機器人課程中，我們還需要再深入地了解殘疾人學生的特性，再根據學生本身的特性開發(fā)更加適合學生的學習方式，讓學生學會自己學習、探索與創(chuàng)新。爭取做到讓學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生將課程的理論知識與學生的實踐操作有機的結合，合理安排學生的學習時間，調動學生的學習興趣，爭取讓殘疾人學校教育成為“低負擔，高效率”的教學。 </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[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，

26、促進實踐教學[J].計算機教育，2009（11）. </p><p>　　[4] 李術.試論殘疾人的教育公平[J].中國特殊教育，2003（40）. </p><p>　　[5] 黃坤錦.大學通識教育的結拜呢理念和課程規(guī)劃[J].北京大學教育評論，2006（3）. </p><p>　　[6] 王道俊，郭文安.教育學[M].人民教育出版社，2009. </p&