基于STEAM理論的中學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)研究設(shè)計(jì)*

丁方儀 蔡孟秋 陳曙光

一、研究背景

STEAM是科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Arts)和數(shù)學(xué)(Mathematics)的英文單詞的首字母，是多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域。STEAM一詞來源于美國，被稱為美國的“素質(zhì)教育”，可以提高學(xué)生的總體競爭力，緩解就業(yè)壓力。STEAM教育理論的發(fā)表和研究符合時(shí)代的發(fā)展，在21世紀(jì)被提升為一項(xiàng)針對(duì)K12的國家教育戰(zhàn)略，其目的在于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。STEAM教育不僅僅是多門學(xué)科的疊加，更代表著一種跨學(xué)科的整合教育模式。而機(jī)器人教育作為跨學(xué)科教育的領(lǐng)頭羊，正逐漸走進(jìn)中小學(xué)課堂。2017年，由國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，更是將中小學(xué)人工智能教育的重要性提升到一個(gè)新的高度。各級(jí)教育相關(guān)部門、學(xué)校和社會(huì)各界學(xué)者，也以不同的形式支持并開展有關(guān)機(jī)器人教育的活動(dòng)。在機(jī)器人的實(shí)際教學(xué)過程中，教育工作者結(jié)合各種內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生加強(qiáng)機(jī)器人技術(shù)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)多學(xué)科的知識(shí)學(xué)習(xí)。同時(shí)，通過學(xué)生自己的動(dòng)手操作，培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和能力[1]。由此可見，機(jī)器人教育符合STEAM教育理念，是基于這一理念的教學(xué)實(shí)踐和探索。

1.STEAM理論下的機(jī)器人教育

國內(nèi)對(duì)機(jī)器人教育缺乏系統(tǒng)性研究，特別是在一線教學(xué)過程中，存在許多問題與疑惑。因此，在STEAM教育的視角下看機(jī)器人教育問題變得十分有意義。

2.核心特征

STEAM 教育具備的核心特征有：體驗(yàn)性、情境性、跨學(xué)科性、趣味性、技術(shù)增強(qiáng)性、藝術(shù)性、實(shí)證性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性等[2]，都能體現(xiàn)在機(jī)器人教育中。機(jī)器人教育是素質(zhì)教育的載體，涉及領(lǐng)域范圍廣，涉及科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)和藝術(shù)等。它打破了各個(gè)學(xué)科之間的壁壘，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科內(nèi)容的整合。機(jī)器人課堂以學(xué)生的興趣為基礎(chǔ)開展活動(dòng)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和特點(diǎn)，游戲化的課堂相較于傳統(tǒng)課堂更具有趣味性；在搭建機(jī)器人的過程中，學(xué)生不僅要?jiǎng)邮?，還要積極開動(dòng)腦筋思考，使自己沉浸在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中。學(xué)生在體驗(yàn)課堂的過程中自然而然地了解并接受知識(shí)；機(jī)器人課程把抽象、枯燥的理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際操作，使學(xué)生在真實(shí)情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決實(shí)際問題；學(xué)生面對(duì)不同的問題進(jìn)行分工與合作，在團(tuán)隊(duì)中互相啟發(fā)，解決困難；機(jī)器人課堂環(huán)節(jié)包含設(shè)計(jì)作品，同時(shí)強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)性與藝術(shù)性，將學(xué)習(xí)的結(jié)果外化，豐富學(xué)生的創(chuàng)造力。

我國《教育信息化“十三五”規(guī)劃》明確指出：“積極探索信息技術(shù)的應(yīng)用，特別是在跨學(xué)科學(xué)習(xí)(STEAM 教育)教育模式中，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)、促進(jìn)學(xué)生的全面成長?！被赟TEAM 教育理念開展中學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)研究，能夠給教師的教育研究提供一個(gè)新的視野，在“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的支持下，充分拓展學(xué)生的知識(shí)廣度，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

一、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)以學(xué)科的概念和原理為中心，其目的是生產(chǎn)成品并將產(chǎn)品推銷給客戶。它是一種新型的探究學(xué)習(xí)模型，可以利用各種資源在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，并及時(shí)有效地解決相互關(guān)聯(lián)的一系列問題[3]。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)貫穿于機(jī)器人教育的整個(gè)過程。該項(xiàng)目由一個(gè)促使學(xué)生參加活動(dòng)的實(shí)際問題驅(qū)動(dòng)。 學(xué)生利用多學(xué)科的交叉知識(shí)，通過交流討論和科學(xué)探究，利用多種認(rèn)知工具和信息資源，完成一個(gè)或一系列的作品。 在這個(gè)項(xiàng)目完成的過程中，創(chuàng)設(shè)了一個(gè)具體的問題情境，不僅可以滿足學(xué)生對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)興趣，還能建構(gòu)生成知識(shí)，產(chǎn)生記憶和知識(shí)遷移。該學(xué)習(xí)模式側(cè)重于面向?qū)W生，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐操作，從而提高其動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力、探究能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，讓學(xué)生“做中學(xué)”“玩中學(xué)”“錯(cuò)中學(xué)”。

二、基于STEAM 理論的機(jī)器人課程教學(xué)設(shè)計(jì)

1.教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)

機(jī)器人教育的總體目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合STEAM素養(yǎng)，特別注重提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，其中包含問題解決、批判性思考以及概念理解能力。以學(xué)習(xí)者特征分析為依據(jù)，結(jié)合當(dāng)前機(jī)器人教育重基礎(chǔ)輕應(yīng)用、重模仿輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)實(shí)情況[1]，剖析“五維一項(xiàng)”的教學(xué)目標(biāo)，具體如下。

(1)知識(shí)與技能

在真實(shí)的問題情境中，通過對(duì)主題的探索，了解和掌握相關(guān)的跨學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)和制作工作模型，提升科學(xué)技能與專業(yè)素養(yǎng)。在動(dòng)手實(shí)踐的過程中，運(yùn)用生活中所積累的經(jīng)驗(yàn)解決問題，將自己的設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)造靈感充分融入學(xué)生的作品和成果中。

(2)過程與方法

可以使用科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)等方法探索實(shí)驗(yàn)的主題并完成項(xiàng)目。在合作與交流中發(fā)現(xiàn)問題，得出相應(yīng)的規(guī)律和結(jié)論，解決問題，學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S過程，掌握科學(xué)的操作方法和實(shí)際操作的基本流程。

(3)情感態(tài)度與價(jià)值觀

體會(huì)到將知識(shí)學(xué)以致用帶來的價(jià)值，激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力，通過小組研究培養(yǎng)學(xué)生的溝通和合作技能。在機(jī)器人的創(chuàng)作中，增加藝術(shù)感的融入，提升學(xué)生的藝術(shù)審美。培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)價(jià)值觀和耐心細(xì)致的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.教學(xué)內(nèi)容為“STEAM+R”

我國中小學(xué)智能機(jī)器人的教學(xué)內(nèi)容在融入STEAM理念后，可以分為兩類：一類是機(jī)器人學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，也是機(jī)器人課程的主要內(nèi)容，包含了機(jī)器人基礎(chǔ)知識(shí)、機(jī)器人硬件、機(jī)器人編程、機(jī)器人的簡單應(yīng)用等4個(gè)方面。另一方面是STEAM的相關(guān)內(nèi)容，包含了機(jī)器人的社會(huì)應(yīng)用問題。這兩部分的內(nèi)容相互滲透與融合，沒有明確的分界線[4]。

具體到某一個(gè)機(jī)器人課堂(R)，需要教學(xué)生靈活運(yùn)用機(jī)械、電子、傳感器等裝置，根據(jù)課堂主題項(xiàng)目搭建簡易機(jī)器人模型，通過圖形編程，學(xué)生將分為幾個(gè)合作小組，完成指定的活動(dòng)任務(wù)，進(jìn)行競賽，使學(xué)生在活躍的課堂氛圍中了解科學(xué)原理，掌握基本結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)等資源，完成機(jī)器人程序的編寫，實(shí)現(xiàn)具體的功能，解決實(shí)際問題。

3.教學(xué)策略必須以學(xué)生為主體

基于STEAM理論的機(jī)器人教育強(qiáng)調(diào)將學(xué)生置于實(shí)際情境中進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和邏輯思維。科學(xué)探究型教學(xué)的基本導(dǎo)向是科學(xué)問題，而機(jī)器人可以為科學(xué)探究提供技術(shù)支持，是科學(xué)問題研究數(shù)據(jù)的來源，是科學(xué)探究的工具[4]?；诮?gòu)主義理論，在教師或課程理念提出之前，先觸發(fā)學(xué)生的思想，讓學(xué)生充分交流構(gòu)思與想法，形成思維碰撞與辯論；相互合作，尊重個(gè)人和分工；在時(shí)間充裕的情況下引導(dǎo)其反思自己，深入分析，全面思考；當(dāng)學(xué)生提出新觀點(diǎn)和新思維時(shí)，給予充分的肯定和鼓勵(lì)，并且教學(xué)生將自己的想法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)與運(yùn)用；并用新的經(jīng)驗(yàn)重新組織學(xué)生的學(xué)習(xí)思路；利用新的思想，結(jié)合過去生活中的經(jīng)驗(yàn)，加入學(xué)生的興趣設(shè)計(jì)課程。

4.教學(xué)評(píng)價(jià)的多元化

強(qiáng)調(diào)使用更開放和個(gè)性化的評(píng)估形式，將每個(gè)學(xué)習(xí)者視為一個(gè)自主的人。 周圍環(huán)境的變化同時(shí)也影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，因此在評(píng)估的時(shí)候不能只根據(jù)直觀的學(xué)習(xí)結(jié)果，輕易做出判斷和定論。在STEAM教育的評(píng)估概念中，一定要對(duì)學(xué)習(xí)者的真實(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)進(jìn)行描述，并且隨時(shí)記錄下教學(xué)活動(dòng)中的突發(fā)情況，以便做出更為準(zhǔn)確和全面的評(píng)估。要綜合考慮學(xué)生個(gè)人的價(jià)值觀，以及復(fù)雜的環(huán)境對(duì)個(gè)人評(píng)估的影響。

整合到STEAM教育理念中的機(jī)器人教學(xué)評(píng)估應(yīng)注重評(píng)估的多樣性，并且可以使用多種評(píng)估工具。例如量規(guī)、研究日記、課堂試卷、課后作業(yè)、口頭點(diǎn)評(píng)等。評(píng)價(jià)必須形成一個(gè)全面而系統(tǒng)的評(píng)估體系，貫穿整個(gè)教學(xué)過程。除了過程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)，還應(yīng)關(guān)注發(fā)展性評(píng)價(jià)，其中學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新能力和合作能力應(yīng)是重點(diǎn)考核指標(biāo)[5]。

三、以樂高EV3為例的中學(xué)機(jī)器人教育課程簡介

1.機(jī)器人硬件簡介

本研究使用教學(xué)機(jī)器人—LEGO Mindstorms EV3(如圖1所示)，LEGO Mindstorms是可編程主機(jī)、電動(dòng)機(jī)、傳感器和LEGO Technic零件(齒輪、軸、梁、螺栓)的集合。早在1986年，丹麥樂高公司和美國麻省理工學(xué)院(MIT)合作，開展了一項(xiàng)名為“可編程式積木(Programmable Brick)”的研究活動(dòng)，從此，LEGO Mindstorms EV3應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 LEGO Mindstorms EV3硬件

2.機(jī)器人軟件簡介

LEGO Mindstorms EV3軟件是一款專業(yè)的樂高 EV3編程軟件，該軟件的操作界面(如圖2所示)為可視化模塊，功能十分強(qiáng)大，可以對(duì)各種機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)行設(shè)計(jì)編寫。該軟件包含的EV3機(jī)器人編程工具覆蓋面廣，內(nèi)置的程序模塊內(nèi)容豐富，功能強(qiáng)大?？偣舶ㄎ孱惥幊棠K：動(dòng)作模塊、數(shù)據(jù)流模塊、傳感器模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和高級(jí)模塊。

圖2 LEGO Mindstorms EV3軟件界面

通過使用樂高智能積木和數(shù)字軟件，處于中學(xué)階段的學(xué)生可以探索科學(xué)、編程和工程。該課程有助于培養(yǎng)審辯式思維技能，提高創(chuàng)造力，以及探索現(xiàn)實(shí)生活中的 STEAM 主題。

3.機(jī)器人課程內(nèi)容

LEGO Mindstorms EV3機(jī)器人致力于機(jī)器人課程的研發(fā)，為教師帶去豐富的教學(xué)支持。樂高機(jī)器人解決了大部分人不懂電子電路、數(shù)字邏輯、機(jī)械力學(xué)等專業(yè)知識(shí)也能學(xué)習(xí)機(jī)器人制作的難題，簡單易上手，特別適合中小學(xué)生接觸學(xué)習(xí)。采用樂高機(jī)器人教育方案，學(xué)生用戶可以直接跳過大量繁雜的專業(yè)知識(shí)，只要自己有清晰的邏輯脈絡(luò)，就不愁搭建不出自己的機(jī)器人[6]。

四、基于STEAM理 論的EV3機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)案例

機(jī)器人課程教學(xué)并不是單純講授編程方法，而是將STEAM教育中的相關(guān)科目進(jìn)行有機(jī)整合，與實(shí)際生活相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生自主地開展跨學(xué)科探究活動(dòng)。本課程按照學(xué)習(xí)內(nèi)容及難度分為基礎(chǔ)I、基礎(chǔ)II、進(jìn)階三個(gè)部分，每部分各18次課，每次課1小時(shí)30分鐘(2課時(shí))，共36課時(shí)。教學(xué)的基本內(nèi)容側(cè)重于機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)和基本原理，在這一基礎(chǔ)上，允許學(xué)生通過模擬某些現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景體驗(yàn)機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)生活中的重要作用。整體課程從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計(jì)機(jī)器人并完成相關(guān)的競賽任務(wù)解決問題。

下面以基礎(chǔ)II中的一項(xiàng)任務(wù)“機(jī)器人餐廳I”(第 11次課)為教學(xué)案例加以說明，具體課程內(nèi)容及課時(shí)分配見表1?！皺C(jī)器人餐廳I”項(xiàng)目為EV3基礎(chǔ)II模塊的內(nèi)容，共2課時(shí)。

表1 EV3基礎(chǔ)II課程教學(xué)大綱(案例部分)

表1 (續(xù))

本項(xiàng)任務(wù)主要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，使用EV3套件對(duì)機(jī)器人送餐車進(jìn)行改造，使之更加美觀。通過程序設(shè)計(jì)與操作實(shí)踐，根據(jù)自行設(shè)定的應(yīng)用情境，讓機(jī)器人送餐車完成巡線送餐任務(wù)，讓學(xué)生體驗(yàn)將知識(shí)運(yùn)用于生活的樂趣。

課程主題：機(jī)器人餐廳I

課程課時(shí)：2課時(shí)

教學(xué)目標(biāo)：

知識(shí)與技能：認(rèn)識(shí)顏色傳感器，會(huì)正確使用顏色傳感器測(cè)量光電值；綜合運(yùn)用分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等嵌套程序?qū)崿F(xiàn)巡線車功能。綜合運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，融入學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。

過程與方法：通過分析機(jī)器人送餐的目標(biāo)需求，設(shè)計(jì)一套送餐問題的解決方案，采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)法，通過小組分工合作的形式，共同參與項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)。交流構(gòu)思及想法，在機(jī)器人程序的編寫及調(diào)試過程中逐漸實(shí)現(xiàn)。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)、分析問題的全面性、自主學(xué)習(xí)能力；養(yǎng)成良好的探究思維、求真務(wù)實(shí)的態(tài)度、科學(xué)操作的習(xí)慣；提高綜合應(yīng)用能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力；更好地用自己的能力服務(wù)他人，為社會(huì)帶來效益。

教學(xué)重點(diǎn)：顏色傳感器的綜合應(yīng)用。

教學(xué)難點(diǎn)：使用單光電巡線指揮機(jī)器人行動(dòng)。

任務(wù)設(shè)計(jì)：完成基礎(chǔ)小車單光電巡線項(xiàng)目。

教學(xué)準(zhǔn)備：學(xué)生考勤表、各組任務(wù)完成記錄表、機(jī)器人餐廳送餐路線(用黑色膠帶)、EV3機(jī)器人套件(含顏色傳感器)。

教學(xué)流程設(shè)計(jì)：

【導(dǎo)入】

教師有個(gè)好朋友是位廚師，最近他開了一家餐廳，雖然餐廳很小，只有兩張桌子(如圖3所示)，但是因?yàn)閺N師的廚藝很棒，所以每次都坐滿了顧客。廚師一個(gè)人忙不過來，能不能幫他想個(gè)辦法呢？

現(xiàn)在很多餐廳里都使用機(jī)器人當(dāng)服務(wù)員，為顧客提供點(diǎn)單和上菜等服務(wù)，今天一起給廚師的餐廳做一個(gè)機(jī)器人服務(wù)生吧。

圖3 機(jī)器人送餐路線

【建構(gòu)】

任務(wù)分析：怎樣實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自由行進(jìn)？—設(shè)計(jì)帶有輪子的車型機(jī)器人。

怎樣讓車子走規(guī)定的路線？—利用EV3主機(jī)中的PortView程序塊測(cè)量車輪的旋轉(zhuǎn)度數(shù)。

有沒有比測(cè)量度數(shù)更便捷、更智能的方法？—使用傳感器進(jìn)行測(cè)量。

步驟1：認(rèn)識(shí)顏色傳感器

現(xiàn)實(shí)生活中，螞蟻會(huì)沿著地上放有糖的線路行走；警犬和搜救犬會(huì)追尋氣味搜尋目標(biāo)；地鐵和火車沿著既定的軌道行駛。而機(jī)器人汽車的基本功能，就是根據(jù)自身需要，通過自動(dòng)分析及數(shù)據(jù)處理，沿著指定的路線前進(jìn)。

今天將要設(shè)計(jì)一個(gè)裝有顏色傳感器(如圖4所示)的機(jī)器人，將顏色傳感器設(shè)定為反射光強(qiáng)度模式，就可以實(shí)現(xiàn)沿著黑線行駛。

圖4 顏色傳感器

顏色傳感器有幾種使用模式？—3種模式：顏色模式、反射光線強(qiáng)度模式、環(huán)境光強(qiáng)度模式。

顏色傳感器可以測(cè)量感應(yīng)幾種不同的顏色？—7種顏色：黑、藍(lán)、綠、黃、紅、白、棕。此外還有一種無顏色感應(yīng)。

步驟2：搭建模型

分組設(shè)計(jì)并搭建車型服務(wù)機(jī)器人(如圖5所示)在餐廳工作，要注意車輪的安裝距離，保持車身行進(jìn)過程中的平衡性。

圖5 車型服務(wù)機(jī)器人模型

注意思考顏色傳感器的安裝方向和它與地面的距離，多遠(yuǎn)的距離才是檢測(cè)顏色的最佳距離？—3厘米左右(如圖6所示)。

圖6 顏色傳感器的安裝

步驟3：單光電巡線原理

根據(jù)巡線示意圖(如圖7所示)，可以分析出機(jī)器人沿線走時(shí)做了兩個(gè)動(dòng)作：“看到”黑線轉(zhuǎn)向白色區(qū)域和“看到”白色區(qū)域轉(zhuǎn)向黑線?？梢杂眯碌哪K完成巡線任務(wù)。

圖7 巡線示意圖

步驟4：運(yùn)用流程控制模塊中的“切換”模塊，可以實(shí)現(xiàn)程序在多種情況中的選擇。切換模塊涵蓋了多種程序的序列，不同的序列代表了不同的情況(如圖8所示)，由機(jī)器自動(dòng)選擇。

圖8 序列切換情況

步驟5：如何使機(jī)器人準(zhǔn)確判斷黑線和白色地面？方法：測(cè)量地面的反射光強(qiáng)度。

將顏色傳感器連接主機(jī)的端口，進(jìn)入程序塊Port-View菜單(如圖9所示)中，找到顏色傳感器所連接的端口，程序塊屏幕會(huì)顯示當(dāng)前顏色傳感器反射光模式的數(shù)值。

圖9 EV3主機(jī)Port View菜單

步驟6：測(cè)量

測(cè)量黑線反射光強(qiáng)度、白色場(chǎng)地反射光強(qiáng)度，并記錄下來。

步驟7：編程

在切換模塊中選擇顏色傳感器→比較→反射光強(qiáng)度(如圖10所示)。

圖10 切換模塊

判斷條件的閾值，應(yīng)該如何填寫呢？

一般情況下為測(cè)量出的黑色反射光值和白色反射光值的平均值(如圖11所示)。

圖11 閾值設(shè)定

根據(jù)巡線小車的兩種不同狀態(tài)：感測(cè)到黑線，往白色區(qū)域偏轉(zhuǎn)；感測(cè)到白色，往黑線偏轉(zhuǎn)；“服務(wù)員”程序應(yīng)該如何編輯，有幾種方式？

方法1：如顏色傳感器檢測(cè)到反射光值＞50的區(qū)域，往右無限制轉(zhuǎn)彎；如顏色傳感器檢測(cè)到反射光值＜50的區(qū)域，往左無限制轉(zhuǎn)彎(如圖12所示)。

圖12 不使用切換模塊

方法2：如果顏色傳感器檢測(cè)到反射光值＜50則無限制右轉(zhuǎn)，否則無限制左轉(zhuǎn)(如圖13所示)。

圖13 使用切換模塊

思考：為防止菜品灑落，程序可以怎樣調(diào)整？——降低轉(zhuǎn)向值和功率。

注意：顏色傳感器擺放的初始位置(位于黑線的某一側(cè))，要跟自己的程序?qū)?yīng)起來。

【延續(xù)】

步驟1：上臺(tái)展示并總結(jié)

單光電的特點(diǎn)：能完成基礎(chǔ)巡線，但是速度慢，擺動(dòng)幅度較大。

步驟2：師生評(píng)價(jià)和小組互評(píng)

步驟3：拓展任務(wù)

成功走完直線，嘗試走一走曲線吧！需要注意什么呢？

五、結(jié)語

科技推動(dòng)教育，知識(shí)改變命運(yùn)。隨著智能教育機(jī)器人的不斷更新?lián)Q代，中小學(xué)生有了更多機(jī)會(huì)接觸和學(xué)習(xí)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)和知識(shí)。在中小學(xué)的信息技術(shù)課堂以及社團(tuán)活動(dòng)中，越來越多地出現(xiàn)了機(jī)器人和編程的身影。本研究中所提及的丹麥樂高機(jī)器人(LEGO Mindstorms EV3)，既是針對(duì)中小學(xué)生開發(fā)的學(xué)習(xí)型教育機(jī)器人代表，也是機(jī)器人行業(yè)與產(chǎn)品中的領(lǐng)頭羊。針對(duì)這一產(chǎn)品所開發(fā)的校本課程，對(duì)于國內(nèi)的中小學(xué)智能機(jī)器人教育的持續(xù)發(fā)展具有重大意義[7]。該課程的教學(xué)內(nèi)容涉獵廣泛，綜合了多學(xué)科知識(shí)，趣味性高，實(shí)踐性強(qiáng)。同時(shí)，課程結(jié)合了最新、最前沿的科學(xué)成果，將STEAM教育中提倡的素質(zhì)教育也涵蓋其中，值得大范圍應(yīng)用與推廣。