不同教育阶段教育机器人功能设计分析研究

式和 内容分 开 ， 以离开具 体事 物 ， 可 根据 假 设来进行 逻辑 推演 ， 能运用 形式 运算 来解 决诸 如 组合 、 含 、 包 比 例 、 除 、 率及 因素分 析 等逻辑 课题 。初 中生思维 活 动的基本 特点 是抽 象逻 辑思 维 已 占主导地 位 ， 排 概 但有
体到教学要求上 ， 对于硬件部分要求学生了解简易机器人的基本构造 ； 出各类传感器（ 说 如热敏 、 光敏、 温 度、 磁场等 ） 的功能及其作用。 能组装简易的机器人 ， 并了解其活动过程及其原理框图 ， 如通过传感器采集 信息 ， 再通过程序来判断处理信息 ， 控制外部机械机构动作等 ； 如果条件允许 ， 要求学生根据 已设计好的
收 稿 日期 ： ０ ０ １ － ５ ２ １— １０
作者简 介 ： 郭丹（ ９ ３ ）女 ， １７ 一 ， 江苏 常州人 ， 讲师 ， 硕士 ， 研究方 向为计算机辅助教育与远程 教育。
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
第 １ 卷 ６
学精 神 的重要 时期 。
小 学 阶段 的机器 人教 育 ， 是让 学生 了解智 能机器 人 的应用价 值 ， 主要 培养学 习使 用机 器人 的兴趣 。 具
不 同教 育 阶段 教 育 机 器 人功 能 设 计 分析 研 究
郭 丹 ， 陈 兴 瑞 ， 张 国 民
（， 苏 技 术师 范学 院 计 算机 工 程 学 院 ， 苏 常 州 ２ ３ ０ ；． １ 江 江 １０ １２浙江 师 范大 学 教 师教 育 学院 ， 浙江 金 华 ３ １ ０ ） ２ ０ ４
便地 增 、 功 能模 块 ， 减 进行 自主创 新 。
不 同 阶段 的学 生 ， 认知 水平 不 同 ， 实施 机 器人 教育 ， 其 要 必须 根据 不 同阶 段 的学生 分 析其 认 知发 展 规 律 ， 结 合我 斟的具 体情 况 ， 并 制定 机器 人教 学 目标 ， 能达 到较好 的教 学效果 。 才
１１ 小 学 阶段 学 生 的认 知发 展与 机器 人教 育 目标 ．
著 名 的儿 童教 育 学家 和 心理学 家皮 亚杰 认 为 ： 童 的认 知是 由他 自身 与外 部世 界 不 断地相 互 作 用 而 儿 逐 渐形 成 的一 种结 构 。儿 童在 观察 事 物时 ， 往往 注意 新鲜 、 兴趣 的东 西 ， 们对 周 嗣世 界 有着 强 烈 的好 感 他 奇 心和 探究 欲 望 ， 于 动手 操作 具体 形 象 的物体 。 乐 囚此 ， 一 时期是 培养科 学 兴趣 、 这 体验 科 学过 程 、 发展 科
模块 进行 组装 、 手制作 或组 装简单 的实 物机器人 ， 编制好 的控 制程 序传送 至 实物机 器人 。 动 将
１ 初 中 阶段 学 生的认 知发展 与机 器人教 育 目标 ． ２
初 中阶段正 是 “ 式运算 ” 形 阶段 （ ２ １ １— ５岁 ） 。这个 阶段 的 主要思 维特 点是 ： 头脑 中可 以把事 物 的形 在
摘
要： 随着机器人教 育受 到社会越来越 多的关注 ， 其教 育价值 逐步提升 ， 作为教育机 器人 产品 的规划 设计和
标 准化 问题 也 日益 凸显 。在 对 各 阶段 学 生 的认 知 发 展 水 平 和 机 器人 教 育 目标 进 行 概 述 的 基 础 上 ， 适 用 于 不 同 对
阶段 的教育机器人产 品功能结构与设计进行 了分析探究 ， 为未来教育机器人产品的设计 开发提供参考 。
近年 来 ， 着机 器 人价 格 的下 降 ， 随 各种 层 次 、 各种 价 位 的机 器人 不 断诞 生 ， 使得 机 器人 进 入 了教 育 领
域 。在 发 达 国家 ， 其 是英 、 、 尤 美 日等 国家 ， 已将机 器 人作 为 一种 教 学辅 助 工 具 ， 至高 等 院校 ， 至 中小 上 下 学 、 儿 园 ， 在积 极 开展机 器 人相关 的教研 活 动… 国 内机器人 教 育教 学 的开展 虽 已有近 十 年 的时间 ， 幼 都 。 但
关 键 词 ： 育机 器人 ； 知 水 平 ； 学 Ｆ标 ；机器 人 设 计 ；功 能 分 析 教 认 教 １
中 图分 类 号 ： Ｐ ４ Ｔ ２２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ５ ２ ２ １ ）２ ０ ４ — ５ ６４ ８ ２ （ ００ １ — ０ ５ ０
Ｏ 引 言
仍然游离于 日常课堂教学之外。究其缘 由， 主要是 当前教育机器人缺少规范 、 品牌繁杂 、 开放性低等产品
自身 的问题 。 于 大学 阶段 学科 门类 较 多 ， 同层 次 院校 、 同学科专 业对 机 器人 设计 与制 作存 在显 著 差 鉴 不 不
异 ， 中小 学 教育 具有 基 础 性 、 而 普及 性 的特 点 ， 本文 以 中小 学 教 育为 研究 对 象 ， 对各 阶段 学 生认 知 发 展 针
第１ ６卷 １ 月 ２ １ 年第１２期 ００ ２
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ｉ ＯＦＪＡＮＧＳ Ｔ Ｕ ＥＡＣｆＥＲＳＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ｆ ＶＥ Ｉ
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Ｖｏ． ６Ｎｏ．２ １１ ． １
Ｄｅ ２ ０ ｃ一 ０１
水平 ， 合机 器人 教 学要 求 ， 结 对教 学机 器人 结构 功 能 、 制 系统 与人机 接 口等进 行研 究 。 控
１ 学 生 认 知 发 展 特 点 与机 器 人教 育 目标 分 析
机 器人 是 一种 能够 通 过程 序控 制 ， 自主完成 某类 任务 的机 器 系统 。教育 机 器人 则是 一 类应 用 于教 育 领 域 的机 器人 ， 它一 般 具有 以下 特点 ： 首先 是 教 学适 应性 ， 合 教 学使 用 的相 关 需求 ； 符 其次 是 具有 良好 的 性 能价格 比 ， 定 的教 学用 户决 定 了其 价位不 能 过高 ； 特 再次 就是 它 的开放 性 和可 扩展 性 ， 以根 据需 要 方 可