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用IROBOTQ3D进行机器人教学(高中)与竞赛的可行性探究摘要：乡镇高中机器人教学作为一些课外选修、兴趣学科，面对的现实是实验器材少、训练场地的制约，难以全面普及。
近年来，高仿真的3D虚拟机器人软件开始出现,而IRobotQ3D就是其中功能比较全面的，通过选择它作为教学软件，可以在乡镇高中学生中形成机器人选修教程，从而推动乡镇高中一定的机器人普及教育。
关键词：IRobotQ3D；乡镇高中；机器人教学软件；机器人选修课中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1006-3315（2014）03-022-001《江苏省普通高中信息技术课程标准教学要求》（2006年）中有一个模块选修5：人工智能初步，本模块的教学应强调让学生体验人工智能技术的具体应用；根据高中学生的知识基础和本校实际情况开展教学；要注意发现有特长的学生并对他们进行有针对性的教学。
而机器人就属于人工智能的一块分支，它是一门集合了应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等多种技术在内的综合实践性课程，它要求学生能够综合地、灵活地运用各种知识，在团队合作、实践操作的学习形式下完成一个个小项目，从而达到培养学生综合运用信息分析问题、解决问题的能力。
机器人教学体现了“做中学”的教学理念,在学习过程中强调动脑与动手的结合,从而有利于改变传统的教学方式,为学生的终身学习打下基础。
世界发达国家例如美国、英国、法国、德国、日本等已把机器人教学纳入中小学教育之中，我国许多有条件的中小学也开展了机器人教育。
但由于受到经费、师资、器材等因素的制约，在高中阶段只涉及软件的学习，在完全虚拟的3D环境来进行组装，调试，更改，成为一个很好的介入机器人学习的一种可行的途径。
但正因为是全软件的缘故，没法给我们实际环境中的真实的体验，比如轮胎材质的摩擦力，马达的不同转速所带来不同的扭矩感受等，当然这是由于直接的经济问题带来的结果，下面就我使用这款软件所得的感受论述之，以此证明IRobotQ3D用在高中选修教学中还是有其独特的优势的。
六年级下册信息技术教案《3.2体验IRobotQ3D仿真环境编程》电子工业版（宁夏）一. 教材分析《3.2体验IRobotQ3D仿真环境编程》这一课是六年级下册信息技术课程的一部分。
本节课的主要内容是让学生了解并体验IRobotQ3D仿真环境编程，通过实践活动，让学生掌握基本的编程技巧，提高他们的创新能力和问题解决能力。
二. 学情分析经过之前的学习，学生们已经掌握了计算机的基本操作技能，对编程有一定的了解。
他们好奇心强，喜欢探索新事物，但同时也容易感到疲惫。
因此，在教学过程中，需要注重激发学生的学习兴趣，引导他们积极参与实践活动。
三. 教学目标1.知识与技能：让学生了解并掌握IRobotQ3D仿真环境的基本操作，学会使用编程语言控制机器人。
2.过程与方法：通过实践活动，培养学生动手操作、观察分析、解决问题的能力。
3.情感态度与价值观：培养学生对编程的兴趣，提高他们的创新能力和团队协作精神。
四. 教学重难点1.重点：掌握IRobotQ3D仿真环境的基本操作，学会使用编程语言控制机器人。
2.难点：如何让学生在实践活动中有条不紊地完成任务，提高他们的问题解决能力。
五. 教学方法1.任务驱动法：通过设置具有挑战性的任务，激发学生的学习兴趣，引导学生积极参与实践活动。
2.合作学习法：学生进行小组合作，培养他们的团队协作精神。
3.启发式教学法：教师引导学生思考问题，培养学生独立解决问题的能力。
六. 教学准备1.硬件准备：确保每台计算机都安装了IRobotQ3D仿真环境及相关编程软件。
2.软件准备：准备好教学所需的案例、素材和教学资源。
3.环境准备：创建一个安静、舒适的学习环境，确保网络畅通。
七. 教学过程1.导入（5分钟）教师通过一个有趣的机器人编程案例，引发学生对编程的兴趣，激发他们的学习欲望。
2.呈现（10分钟）教师介绍IRobotQ3D仿真环境的基本功能和操作，让学生对即将进行的活动有一个清晰的认识。
六年级下册信息技术说课稿《3.2体验IRobotQ3D仿真环境编程》电子工业版一. 教材分析《3.2体验IRobotQ3D仿真环境编程》这一课是六年级下册信息技术课程的一部分。
本节课的内容主要包括让学生了解和掌握IRobotQ3D仿真环境的基本操作和功能，通过实践操作，让学生体验在IRobotQ3D仿真环境中进行编程的乐趣，提高学生对信息技术的学习兴趣和动手能力。
二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的信息技术基础，对编程有一定的认识。
但是，对于IRobotQ3D仿真环境可能比较陌生，需要通过教师的引导和学生的实践来逐步掌握。
此外，学生可能对于编程的实际应用还比较模糊，需要通过实际操作来加深理解。
三. 说教学目标1.了解IRobotQ3D仿真环境的基本操作和功能。
2.能够运用IRobotQ3D仿真环境进行简单的编程。
3.培养学生的动手操作能力和问题解决能力。
四. 说教学重难点1.教学重点：掌握IRobotQ3D仿真环境的基本操作和功能。
2.教学难点：如何运用IRobotQ3D仿真环境进行编程。
五. 说教学方法与手段1.采用问题驱动的教学方法，引导学生通过实践操作来解决问题。
2.使用多媒体教学手段，如PPT、视频等，帮助学生更好地理解教学内容。
六. 说教学过程1.导入：通过一个简单的机器人编程实例，激发学生的兴趣，引出本节课的主题。
2.讲解：讲解IRobotQ3D仿真环境的基本操作和功能，让学生初步了解仿真环境。
3.实践：让学生分组进行实践操作，尝试在IRobotQ3D仿真环境中进行编程。
4.总结：对学生的实践进行点评，总结本节课的重点内容。
七. 说板书设计板书设计主要包括本节课的课题、教学目标和教学重难点。
通过板书，让学生清晰地了解本节课的学习内容。
八. 说教学评价教学评价主要通过学生的实践操作和课堂表现来进行。
对于能够熟练掌握IRobotQ3D仿真环境的基本操作和功能，能够独立完成编程任务的学生，给予肯定和鼓励。
虚拟机器人教学tougao1@159JUL 2017 NO.13-14IRobotQ3D 虚拟机器人课堂教学的实践与探索马瑞丽 宁夏银川市二十一小随着智能技术的发展，机器人教育走进课堂，给信息技术基础教育带来了新的活力。
为了创新中小学信息技术课程教学内容和教学方式，我们将机器人教育与IRobotQ3D结合起来，对其进行了一些有益的尝试和探索。
同时，我校也被定为小学六年级开展“LOGO语言”“虚拟仿真机器人”及“实物机器人”整合教学实验的实验学校。
● 任务设计，以生为本，突破难点，先分后合任务设计要始终坚持以学生为本，尽可能做到符合学生的认知规律，考虑到他们的知识经验、生活实际和情感需求。
在虚拟机器人课堂教学中，教师应先分析教学目标和教学要求，然后将其巧妙地融入任务设计之中，并系统地进行规划，分步骤地组合，采用循序渐进的策略，突破学习难点，分解学习任务。
这样久而久之，学生就能逐步掌握攻破学习难点的科学方法，有利于提高学生逻辑思维能力、规划能力及分析问题和解决问题的能力。
例如，在进行轮式车形机器人的搭建任务中，如果让学生直接完成，还是存在一定的困难。
于是，我根据学生的认知规律，将大任务分解成若干小任务，如先完成一个右驱观察装置的搭建，并将它创建成模板等。
然后采用同桌分工合作的办法，让其分别负责机器人另一个右驱动装置的构建和辅助轮装置的构建。
这样从简单到复杂，从局部到整体，最终完成整个轮式车形机器人的搭建。
这样做可以将难点分散破解，比直接完成综合性任务更为有效。
同时，学生因成功完成前面的任务而享受到成功的喜悦，会更加努力地完成后面的任务。
● 创设情境，激发学生兴趣教学任务要具有情境性，我认为其中主要包括两层含义：一是任务情境的创设，要与学生的生活、学习紧密结合才有意义，要能起到调动学生主动积极思考与探究的作用；二是任务情境的创设，要完整易懂，生动具体，形象逼真，能激发学生的学习兴趣，通过完成任务而获取一个有价值和有意义的成果。
《体验IRobotQ3D仿真环境编程》教学设计教学目标1.能正确搭建“学习者号”机器人。
2.能根据任务的需要进行任务分析和算法描述。
3.能正确编写程序，并进行仿真调试。
教学重难点１.能根据任务的需要进行任务分析和算法描述。
２.能正确编写程序，并进行仿真调试。
教学过程：一、导入新课师：在我们现在社会中，机器人无处不在，无论我们的衣食还是住行，机器人都提供了很多帮助。
机器人通过执行人类的命令完成一系列复杂的任务，为我们的生产生活提供了很多便捷，成为人类的好帮手。
但无论是多么复杂的任务，都是由一个一个简单的任务组合而成，完成简单的任务，是完成复杂任务的基础。
咱们首先来观看一个机器人完成简单任务的场景。
（播放“学习者号”机器人“安全出站”的场景）这节课，我们就通过学习和操作，使机器人完成“安全出站”的任务。
二、讲授新课我们将“学习者号”机器人“安全出站”的任务分为三个小任务来进行，第一个任务是搭建“学习者号”机器人，第二个任务是编写程序“安全出站”，第三个任务是仿真体验“安全出站”。
（一）搭建“学习者号”机器人1.教师示范搭建“学习者号”机器人2.学生搭建“学习者号”机器人，教师巡视指导。
3.学生演示。
（二）进行任务分析和算法描述1.出示场景示意图，学生观察。
2.学生进行任务分析“学习者号”从起始位置沿箭头所示，先向前驶入直角弯道，右转90度，再向前到达检修台，然后后退到直角弯道处，左转90度，最后沿箭头向前驶出红色出站口。
3.根据任务分析，指导学生进行算法描述（1）从起始位置向前驶出850步至直角弯道。
（2）等待0.5秒（为改变运动方向做准备），向右转90度。
（3）从直角弯道向前驶出1000步至检修台。
（4）等待0.5秒（为改变运动方向做准备），从检修台后退1000步至直角弯道处。
（5）向左转90度，等待0.5秒（为改变运动方向做准备）。
（6）从直角弯道驶出红色出站口4.学习编程需要的logo命令（1）教师强调命令格式Logo命令+空格+参数（2）学生回顾命令前进：fd；后退：bk；左转：lt；右转：rt；等待：wait；（3）教师强调编程注意事项：编程过程中，要根据实际的路况、机器人的重量及驱动器性能等因素，对参数进行修改。
《构建机器人部件》教学设计教学目标：1、会构建机器人部件2、会安装机器人的安装块教学重难点：1、能选择正确的安装块2、安装块与安装块之间的安装点的选择教学过程：一、导入:机器人是由一个个零部件组装而成的，不论是仿真环境还是真实实验，IRobotQ3D给我们提供的都是一些最基本的基础零部件。
因此，在具体任务中，需要根据任务要求，现将基础零部件构建（组装）成需要的机器人部件。
在IRbotQ3D的机器人编辑窗口，可以完成机器人部件的构建，完成后保存为“模板”，在搭建机器人时可以直接使用。
二、新课：1、轮式车形机器人“左驱动装置”的构建：第1步：登录IrobotQ3D，在仿真大厅工具栏中单击“”按钮进入仿真平台，然后单击“”打开“选择智能界面”，选择后单击打开Robokid机器人编辑窗口。
第2步:单击模型库的“模型”面板中的“驱动”，在“驱动”模型列表中选择“大电机”，将鼠标指针移到编辑区绿色与红色坐标线相交处单击，把“大电机”放到编辑区中;单击“模型”面板中的“安装块”，在“安装块”模型列表中选择“十字棒3倍”，放置到编辑区“大电机”左侧，第3步：在编辑区单击“十字棒3倍”右端的安装点，橘色安装点变为粉色，接着单击“大电机”输出轴中间的黄色安装点，“十字棒3倍”被安装到“大电机”输出轴上，如下图:（剩余步骤学生完成）三、金钥匙1、在IrobotQ3D模型库的模型列表中，将鼠标指针移到某一模型上，系统会给出该模型的名称。
2、如果安装点选择有误，可以按键盘上的“esc”键取消。
3、选中模型后按鼠标右键，左右拖动可以切换水平方向的视角，上下拖动可以切换垂直方向的视角。
四、练习：同桌分工合作，为机器人构建右驱动装置，并以“右点击模板”为备注，添加到Robokid机器人编辑窗口的模板中。
五、板书设计：第二单元搭建机器人一、构建机器人部件1、构建“左驱动装置”2、试一试反思：本节课是同学们第一次自己动手搭建机器人，虽然只是构建一个简单的“左驱动装置”，但是同学们的兴致很高，学习积极性也很高。
IRobotQ3D虚拟机器人课堂教学的实践与探索作者：马瑞丽来源：《中国信息技术教育》2017年第14期随着智能技术的发展，机器人教育走进课堂，给信息技术基础教育带来了新的活力。
为了创新中小学信息技术课程教学内容和教学方式，我们将机器人教育与IRobotQ3D结合起来，对其进行了一些有益的尝试和探索。
同时，我校也被定为小学六年级开展“LOGO语言”“虚拟仿真机器人”及“实物机器人”整合教学实验的实验学校。
● 任务设计，以生为本，突破难点，先分后合任务设计要始终坚持以学生为本，尽可能做到符合学生的认知规律，考虑到他们的知识经验、生活实际和情感需求。
在虚拟机器人课堂教学中，教师应先分析教学目标和教学要求，然后将其巧妙地融入任务设计之中，并系统地进行规划，分步骤地组合，采用循序渐进的策略，突破学习难点，分解学习任务。
这样久而久之，学生就能逐步掌握攻破学习难点的科学方法，有利于提高学生逻辑思维能力、规划能力及分析问题和解决问题的能力。
例如，在进行轮式车形机器人的搭建任务中，如果让学生直接完成，还是存在一定的困难。
于是，我根据学生的认知规律，将大任务分解成若干小任务，如先完成一个右驱观察装置的搭建，并将它创建成模板等。
然后采用同桌分工合作的办法，让其分别负责机器人另一个右驱动装置的构建和辅助轮装置的构建。
这样从简单到复杂，从局部到整体，最终完成整个轮式车形机器人的搭建。
这样做可以将难点分散破解，比直接完成综合性任务更为有效。
同时，学生因成功完成前面的任务而享受到成功的喜悦，会更加努力地完成后面的任务。
● 创设情境，激发学生兴趣教学任务要具有情境性，我认为其中主要包括两层含义：一是任务情境的创设，要与学生的生活、学习紧密结合才有意义，要能起到调动学生主动积极思考与探究的作用；二是任务情境的创设，要完整易懂，生动具体，形象逼真，能激发学生的学习兴趣，通过完成任务而获取一个有价值和有意义的成果。
例如，在“安全出站”任务中，我是这样创设情境的：教师先出示由IRobotQ3D提供的名为“安全出站”的仿真场地，场景是一个公交车站，要求汽车机器人从起始位置沿箭头所示方向驶出，先到达蓝色检修台上进行检修，完成检修后驶出红色出站口。
IrobotQ3D课堂教学实践本学期，我们采用班级授课的形式展开了IrobotQ3D 虚拟仿真机器人的课堂教学实践。
笔者将结合“网络机器人算法教程”的课堂教学，针对以下几方面进行简单的阐述。
● 任务分解，强调实效性课堂教学中的实效性主要包括两层意思：①实事求是，量力而行;②实施的方法必须具有显著的效果。
在IrobotQ3D 课堂教学中，我们发现有些比赛任务非常新颖，吸引力很大，但作为课堂教学任务却有很大难度。
在具体的课堂教学中可以将比赛任务分解成一个个的分任务，在完成分任务的同时加深理解，最后进行程序的组合，完成最终任务目标。
我们的网络机器人算法教程就是针对IrobotQ3D仿真机器人“汽车总动员”这一比赛任务开发的。
总共有10节课的内容。
每节课都是任务的一个分解，总体上是由简入难步步推进的。
经过10节课的学习，“汽车总动员”比赛任务迎刃而解。
复杂的比赛任务，已然成为学生们乐此不疲的一个个“游戏”了。
● 知识理解，强调真实性仿真机器人最重要的就是“真”，IrobotQ3D在这一点上很有优势。
例如，“直角转向”的任务要求是直达得分物且不能撞到护栏。
此时要用到距离传感器检测前方的护栏，当距离大于常量300时，进入转向程序。
此时引导学生思考这个距离为什么是300，强调惯性在汽车行进中的作用。
在课堂教学中还要强调摩擦力、机器人运行的初始速度等自然科学在机器人运动过程中的作用。
学生会认识到：自然科学是日常生活中不可忽略的，要做的是使自己变强大，让自然科学成为工具。
● 翻转课堂，强调主体性在翻转课堂中，学生成为学习过程的中心，学生的主体性地位得到了充分的体现，他们需要在实际参与的活动中通过完成真实的任务来建构知识。
例如，在讲授《飞车路段》前，笔者将程序设计过程制作成微课程提前一周发给了学生，学生在课下自主研究、学习，对程序有了较深程度的理解。
课堂上，教师的任务就是与学生一起研究完成程序任务。
学生经过课下的思考，在课堂上变得“胸有成竹”，教师变身成为学生学习小组的成员，成了学生学习的“脚手架”，与他们一起答疑解惑，学生真正成为课堂的主人。
IRObotQ3D “循迹踢球”仿真机器人说课稿我说课的主题是“IRObotQ3D “循迹踢球”仿真机器人”。
下面我将从教材分析，教学用具，改进要点，设计思路，教学目标，教学过程，教学效果六个方面展我的说课。
一、教材分析。
本节课选自3D机器人在线仿真程序，七年级上学期基础课程，第11课循迹踢球，在学习本节内容之前，学生已经掌握了机器人的搭建，以及简单的程序编辑，本节课既是对之前内容的综合运用，同时，也融入了新内容----传感器的选择和应用，为以后进行的线下机器人搭建和编程奠定了良好的基础。
起到了承上启下的作用。
二、教学用具。
由于本节内容为使用软件搭建机器人，并用计算机进行编程，因此，教学过程均在多媒体教室内，使用计算机完成。
学生可以在使用软件学习的同时，熟悉计算机操作，进一步增加对信息技术学习的了解。
三、改进要点。
以往单纯的程序编辑学习十分枯燥，学生难以理解，容易丧失学习兴趣。
此外，盲目的进行线下搭建机器人容易导致学生盲目游戏，同时容易损坏教具，失去了教学价值，而本节课则是将线下搭建机器人的学习改为线上，用计算机程序进行仿真学习。
同时，融合简单的程序编辑，用游戏的方式激发学生的兴趣，从而达到寓教于乐的目的。
四、设计思路。
本节课的内容比较综合同时传感器的内容略微复杂，因此必须要充分激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，主动进行学习探索，攻克难点。
导入环节需要趣味性强，课上的活动环节应有更多学生参与，增加课堂活动次数，给学生更多的自由度。
五、教学目标。
（一）知识与技能：1.熟练应用软件搭建机器人，并编写简单的程序。
2.了解并学会编辑灰度传感器。
（二）过程与方法：通过搭建机器人、程序编写，培养学生的创造力以及计算机应用能力（三）情感态度与价值观：1.通过趣味性的学习，激发学生对机器人及科学的学习兴趣，同时培养学生的发散思维。
2.通过课堂讨论及活动，培养学生的沟通交流以及合作能力。
3.通过机器人科学与生活的联系，培养学生，热爱科学探索科学的情感。
