浅析Arduino应用于“简易机器人及其制作

减小字体 增大字体 作者:戴海源  来源:www.zhonghualunwen.com  发布时间:2012-12-26 14:49:11

一、ArdIuno应用于“简易机器人及其制作”的分析

(一)“简易机器人及其制作”模块简介

“简易机器人及其制作”是普通高中通用技术课程的一个选修模块,该课程涵盖了操作计算机、利用传感器、处理智能信息、掌握控制和机械安装等基础技术。技术课程标准要求通过本模块的学习,让学生知道单片机和机械传动的基本知识,能设计与制作由单片机和机械传动等组成的简易自动控制机器或简单的自动控制系统。该课程体现了现代信息技术机械传动技术的综合,能使学生综合运用知识并掌握技能,拓展学生技术学习的视野。

(二)教学现状分析

1.课程中的技术知识专业性、学术性比较强,再加上教学内容多,课时少,导致教师没有足够的时间深入展开教学,难以很好地完成教学目标。学生短时间内掌握这么多知识,在学习和实际操作中无从下手,很难自己动手去设计和制作一个简易的机器人或者是自动控制系统,使该课成为少数学优生的兴趣课。

2.师资力量参差不齐,一般的教师不具备专业的技术知识和教学经验,对课程的理解程度和教材的驾驭能力不足,无法胜任教学。

3.机器人及其配件价格昂贵,经费投入较大,条件一般的学校都不愿意开设这一课程。即使有一些学校开设了该课程,教师因为担心设备损坏不敢“放手”让学生动手操作,从而制约了学生学习的积极性。

4.由于技术课不是高考、会考科目,所以很多学校也把它作为可开可不开的课程,完成必修课的4个学分,选修课就不开设了。

(三)Arduino优势

Arduino是意大利的一个教学用开源硬件项目,包含了一个单片机开发板、一个简单易用的软件开发系统、一系列丰富的传感器和驱动电路。以Arduino为平台开展简易机器人及其制作教学的优点如下:

1.较低的硬件价格,丰富的功能模块。

Arduino是个开源硬体,在价格、易用性上都非常适宜引入到选修模块《简易机器人及其制作》教学中:(1) Arduino所有技术资料公开、透明。从电路原理图、零件清单到编程平台源代码都唾手可得。由于技术资料公开,没有厂商可以垄断Arduino的生产与销售,使得Arduino的性价比极高,一般学校都可负担得起。(2)功能模块十分丰富,可使用的传感器种类很多,机器人扩展能力、使用效果都得到较大提高。它能够使用上百种功能模块,甚至可以自行开发功能模块,创新应用得到最大的支持,有利于实现学生的创新想法。例如,气体传感器(可测烟雾甲烷等气体)、MIC声音传感器、土壤湿度传感器(用于自动浇花)、Xbee传感器、语音合成MP3模块、字符液晶显示器、双路直流电机驱动模块、中文语音识别模块等。

2.降低学生学习门槛,满足课程的开设。

虽然Arduino系统使用C语言进行编程。但Arduino的C语言已经进行了简化,降低了复杂性,学生只要花几十分钟就可以编写简单的Arduino程序。由于Arduino简单易操作,中学生入门很快,只要懂简单的机械原理,再有好的设计创意,就可以制作独一无二的机器人。如果课时紧张,教师可以考虑不使用字符编程,而选择图形化的编程工具,可供选择的有modkit、ArduBlock等,通过添加拖动图标的方式就可以轻松编程。

二、教学实践

机器人教育在我国中小学校的实施还处于初级阶段,可以借鉴的经验较少,也缺乏合适的教学平台。以Arduino为教学载体为学生提供一个机器人设计与制作的平台。从制作互动机器人开始,我尽量采取生动活泼的教学方式,多启发学生,让他们通过实践探究,获得良好的信息素养、创新精神和实践能力,

(一)课程内容的设计

在教学实施中,我按照“智能机器人”的功能设计了多个小项目,从而也将课标中的知识结构由易到难地分成细小的知识点,渗透到课程教学内容的各个小项目中,使学生始终保持学习的兴趣,由浅入深、循序渐进地学习。课程内容及课时安排见表1。

(二)教学方法与手段调整

该课程能激发学生的好奇心,外形小巧可爱的机器人对于天性爱玩的学生有着极强的吸引力,教师要利用这一优势,调整教学方法和手段,调动学生的学习热情。

教师可以分组教学,以项目设计为主线,以小任务为线索,在教师指导下开展自主学习、实践探索。

在教学过程中不断提出任务,调动学生的学习积极性,让学生按照任务要求不断实践,并根据实践情状况及时引导。

教师利用Arduino可以开展的案例还有:(1)设计由传感器、单片机和发光二极管等组成的1~3种夜间循环彩灯控制系统,并在电子

[1] [2] [3]  下一页

Tags:技术课程

作者:戴海源
  • 好的评价 如果您觉得此文章好,就请您
      0%(0)
  • 差的评价 如果您觉得此文章差,就请您
      0%(0)

文章评论评论内容只代表网友观点,与本站立场无关!

   评论摘要(共 0 条,得分 0 分,平均 0 分) 查看完整评论