試論基于高中生視角解讀高中機器人編程的學習

摘 要：隨著素質(zhì)教育的不斷推進，作為新時代的高中生在機器人編程學習中不僅要掌握科學知識和技能，更要具備創(chuàng)新精神和動手實踐能力，燃起簡易機器人制作的熱情，拓展自己的興趣愛好，為提高自身綜合素質(zhì)打下堅實基礎。本文以高中生為視角，對高中機器人編程學習淺談幾點看法，期望對改善高中生編程設計學習效率不高的現(xiàn)狀有所幫助。

關(guān)鍵詞：高中生；機器人編程；學習

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0029-01

程序設計是高中機器人教育的難點，也是我們高中生學習難度最大的部分。在實際學習中，我們習慣于接受教師的知識灌輸和間接經(jīng)驗傳授，但由于我們思想準備不足、實操經(jīng)驗有限，所以對機器人編程設計的學習效率不高，甚至對重要知識點存在著認識誤區(qū)。為了扭轉(zhuǎn)這一學習現(xiàn)狀，教師應當創(chuàng)新教學方法，從我們實際學習情況出發(fā)，設計豐富的教學活動，從而使我們?nèi)硇牡赝度氲骄幊淘O計學習中，掌握編程設計的學習規(guī)律。

1 做好編程學習的鋪墊

機器人編程學習十分枯燥，在學習難度不斷增加的情況下，我們?nèi)菀桩a(chǎn)生厭學情緒，逐步失去學好程序設計知識的自信心。此時，我們需要教師的鼓勵，給我們帶來學習的新鮮感，教師應當引導我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)程序代碼的美感，如代碼的整潔美、形式美、簡約美等，同時還要讓我們體會到攻克編程難關(guān)的成功感。我們知道機器人編程設計是一項復雜的工作，其中涉及多學科知識的融會貫通，這就要求我們高中生在教師的教導下，了解更多學科的知識，拓展知識視野。如，對機器人的硬件設計，我們要了解光學、機械、電子等學科知識；對機器人的系統(tǒng)設計，我們要了解生物工程、通信技術(shù)、系統(tǒng)論、控制論等領域知識；對機器人的編程設計，我們要了解信息技術(shù)、算法等領域知識。只有在了解這些領域知識的基礎上，我們才能掌握機器人的硬件機構(gòu)和工作原理，為編程學習打下堅實基礎。

2 掌握硬件編程學習方法

在機器人程序中，大部分程序命令都是針對硬件操作設置的，為了學好機器人編程知識，我們必須要全面了解硬件的相關(guān)知識，掌握從傳感器傳出和利用信息的方法。我們要認真學習傳感器、控制器和執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)、工作原理和通訊方式，了解信息讀取、接收和下達的運行程序。在我們掌握這些知識的基礎上，要嘗試通過觀察機器人的動作行為推理得出程序代碼，并驗證自己推理是否正確。在機器人編程中，需要根據(jù)完成任務的實際情況來判斷問題答案是否正確，而不能在書本中找出正確答案。所以，我們要積極實踐所學的知識，用實踐操作去驗證自己編程是否可行。

3 自主完成機器人編程任務

高中生的好勝心強，敢于實踐、敢于探索，所以教師可以為我們安排更多的實踐機會，布置具有一定難度的機器人編程任務讓我們?nèi)オ毩⑼瓿?，充分展示我們的智慧和才能。與此同時，在完成任務的過程中，還能夠讓我們積累豐富的實踐經(jīng)驗，體會到攻克難關(guān)的成功感和喜悅感。

3.1 學習任務分解

在接收到教師布置的編程任務后，我們要對任務進行分解，制定分階段計劃，按照各個階段的先后順序完成各個編程模塊。在這一過程中，我們可以集中注意力解決某一階段的編程問題，通過逐一解決問題最終完成整個編程任務。

3.2 學習代碼語言

機器人編程需要設計一套代碼語言，這與我們平時說話的自然語言截然不同。代碼語言十分抽象，我們在學習過程中必須掌握代碼語言的運用規(guī)律，先從自然語言過渡到流程語言，再從流程語言過渡到代碼語言，進而達到事倍功半的學習效果。在不同語言的過渡中，自然語言實際上是從整體描述的角度出發(fā)，對局部進行分析解構(gòu)；代碼語言是整合局部的命令要求形成統(tǒng)一整體；流程語言則是整體描述與細節(jié)刻畫的結(jié)合體。在學習代碼語言時，我們可以通過對照不同語言的區(qū)別加深對代碼語言的理解與記憶。

3.3 學習功能拓展

高中生在學習機器人編程的過程中，要不斷積累編程知識，尤其在面對復雜任務時，要學會用已掌握的知識對復雜任務進行分解，找到完成任務的突破口。比如，在完成足球前鋒機器人的編程任務時，為了讓機器人擁有更多的功能，能夠進行前進、后退、前右轉(zhuǎn)彎、前左轉(zhuǎn)彎、后右轉(zhuǎn)彎以及后左轉(zhuǎn)彎等操作，我們需要對機器人動作進行細化分解，找到編程的突破口。通過分析我們得知，調(diào)用不同的傳感器信息可以解決上述問題，所以我們可從這一方向著手拓展機器人的功能，對機器人的局部細節(jié)進行完善。

3.4 學習優(yōu)化程序

在初步完成機器人編程之后，教師應引導我們對程序進行整體優(yōu)化，讓我們掌握程序優(yōu)化的指導思想，明確優(yōu)化的最終目的，形成科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。在優(yōu)化程序?qū)W習中，教師要給予適當?shù)闹笇Ш蛦l(fā)，讓我們能夠站在全局的高度，對程序整體進行統(tǒng)籌規(guī)劃，完成對模塊化編程的優(yōu)化處理。我們要在學習機器人編程技能的基礎上，還要學習和實踐軟件工程的實施方法，從分析問題入手，制定程序優(yōu)化的可行性方案，明確總體設計和詳細設計的要求，根據(jù)方案和要求修改程序，并對修改的程序進行測試，從而完成機器人編程任務。

4 拓展課外學習實踐活動

作為新時代下的高中生，我們對機器人編程的學習已經(jīng)不僅僅局限于課本知識和課堂教學，而是想要向更豐富的知識擴展，接觸到更寬廣的機器人科技領域。所以，教師應當為我們提供一些國內(nèi)外優(yōu)秀的專題網(wǎng)站，讓我們能夠利用課下時間登錄網(wǎng)站學習更多的知識，了解機器人最新技術(shù)，提高我們對機器人編程的學習興趣。同時，在學校的帶領下，我們還要積極參與各地區(qū)針對不同學齡層次舉辦的機器人競賽，自主組建參賽團隊，將所學的編程知識與技能應用到實踐中去。

5 結(jié) 論

總而言之，機器人編程學習對我們高中生而言具備一定難度，我們要端正學習態(tài)度，樹立學習自信心，堅持在教師的教學引導下，掌握程序設計知識，積累程序設計經(jīng)驗。同時，我們還要積極完成教師布置的學習任務，參與學校舉辦的各類活動，在操作實踐中體會到機器人編程的成功感。

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收稿日期：2018-10-17