錢世偉

● 項(xiàng)目構(gòu)想

當(dāng)下，人工智能與機(jī)器人技術(shù)快速崛起，生活中使用的此類產(chǎn)品將越來越豐富多樣，因此，了解其結(jié)構(gòu)和作用，學(xué)習(xí)其基本知識(shí)和技術(shù)，知道其測(cè)試、優(yōu)化、控制。Pepper作為人形機(jī)器人，身高有120cm，擁有同人一樣的五指及靈活的關(guān)節(jié)，可以通過編程引導(dǎo)Pepper做出各種擬人化動(dòng)作。在技術(shù)上，它擁有精準(zhǔn)的語音識(shí)別技術(shù)，以及分析表情和聲調(diào)的情緒識(shí)別技術(shù)等多種高科技，有著類人的聽、看、思考與溝通能力。學(xué)生通過入門級(jí)的在線編程工具Robo Blocks進(jìn)行簡(jiǎn)單的模塊拖拽，即可對(duì)Pepper進(jìn)行動(dòng)作指令編程，并可通過可視化3D模擬環(huán)境實(shí)現(xiàn)動(dòng)作仿真。在去年的“停課不停學(xué)”期間，筆者引導(dǎo)學(xué)生在家利用在線編程工具操作Pepper機(jī)器人，設(shè)置讓機(jī)器人支援戰(zhàn)“疫”前線服務(wù)于方艙醫(yī)院的真實(shí)場(chǎng)景，編寫人機(jī)對(duì)話、學(xué)習(xí)輔助、醫(yī)療服務(wù)等應(yīng)用程序，使其利用掌握的技術(shù)發(fā)揮積極的社會(huì)作用，回校后再進(jìn)行實(shí)測(cè)，有效激發(fā)了學(xué)生的編程興趣，使其建立了社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

● 項(xiàng)目工具

本次家庭編程項(xiàng)目主題面向初級(jí)用戶，主要通過Robo Blocks在線編程工具展開編程學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)編寫Pepper機(jī)器人的應(yīng)用程序，并在可視化3D模擬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬機(jī)器人的應(yīng)用仿真，后續(xù)可借助網(wǎng)絡(luò)將制作的程序轉(zhuǎn)發(fā)給實(shí)體Pepper機(jī)器人，檢測(cè)編程結(jié)果。在制作程序解決課題的過程中，通過不斷試錯(cuò)、調(diào)試、調(diào)整、應(yīng)用程序，以達(dá)到最佳解決方案，形成有邏輯地思考解決問題編程思維，并遷移到與之相關(guān)的其他問題的解決中，提升學(xué)習(xí)的成就感。

學(xué)生輸入網(wǎng)址登錄房間后，即可使用Robo Blocks進(jìn)行編程，登錄界面如圖1所示，編程界面如下頁圖2所示。

可以看出，通過Robo Blocks學(xué)習(xí)編程的門檻不高，不需要額外安裝任何軟件，學(xué)生僅需在PC或平板電腦上輸入網(wǎng)址登錄房間即可開始編寫程序，而且并不需要即刻連接實(shí)體機(jī)器人，可以通過虛擬機(jī)器人模擬Pepper機(jī)器人的活動(dòng)以及LED顯示屏的內(nèi)容，還可通過點(diǎn)擊虛擬機(jī)器人的頭部、手部、腿部觸摸傳感器和顯示屏與機(jī)器人進(jìn)行交互，讓編程變得簡(jiǎn)單有趣。這樣的線上教學(xué)，能使學(xué)生適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，初步形成數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和工具使用的基本技能，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新創(chuàng)造的習(xí)慣，提高自主學(xué)習(xí)能力。

● 項(xiàng)目主題與目標(biāo)

因?yàn)樾鹿诜窝滓咔橛绊?，學(xué)生在家開展網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，這為本項(xiàng)目的開展提供了條件，而社會(huì)是最好的主題，在疫情之下，全國(guó)各地的醫(yī)務(wù)工作者紛紛逆向而行，支援戰(zhàn)“疫”前線。因此，筆者在設(shè)計(jì)項(xiàng)目主題時(shí)，先預(yù)設(shè)問題情境：學(xué)校的Pepper機(jī)器人準(zhǔn)備行動(dòng)起來，前往方艙醫(yī)院支援一線醫(yī)務(wù)人員，服務(wù)輕癥患者。接著，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)方艙醫(yī)院內(nèi)的人員需求問題，并為了解決這個(gè)問題去學(xué)習(xí)相關(guān)的編程模塊知識(shí)。項(xiàng)目主題與目標(biāo)設(shè)定如左表所示。

● 項(xiàng)目教學(xué)流程

本次人工智能機(jī)器人戰(zhàn)“疫”項(xiàng)目的學(xué)習(xí)主要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，學(xué)生在家里自主學(xué)習(xí)，筆者根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)與學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，在錄制微課時(shí)，將每節(jié)的時(shí)間控制在15分鐘左右，分成三塊內(nèi)容，每塊內(nèi)容大概五分鐘，每學(xué)習(xí)一塊內(nèi)容后或休息一會(huì)兒，或做3～5分鐘的練習(xí)，這樣能降低學(xué)習(xí)節(jié)奏和強(qiáng)度，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)生通過學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，一邊整理自己的想法，一邊決定信息處理的步驟，然后根據(jù)設(shè)計(jì)在網(wǎng)絡(luò)編程平臺(tái)制作簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序，并說明問題解決及其過程，同時(shí)，在學(xué)習(xí)工作表的指導(dǎo)下，對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試、優(yōu)化，最后保存發(fā)送程序，教師批閱測(cè)試程序后在網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行分享與展評(píng)，以此提升數(shù)字化學(xué)習(xí)能力和編程實(shí)際效果。另外，在引導(dǎo)學(xué)生開展項(xiàng)目時(shí)，筆者給學(xué)生提出了自主學(xué)習(xí)流程圖（如圖3）。

● 項(xiàng)目學(xué)習(xí)工作表

因?yàn)楸卷?xiàng)目沒有教材，如果只有微課和課后作業(yè)單，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)很難有好的效果，所以筆者每節(jié)課都編制了一份有學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)課題、主要模塊與功能的學(xué)習(xí)工作表，同時(shí)附上了自我評(píng)價(jià)表。學(xué)習(xí)工作表的設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知水平，有一定的層次和梯度，做到循序漸進(jìn)，設(shè)置有基礎(chǔ)課題和發(fā)展課題，讓每一個(gè)參與學(xué)習(xí)的學(xué)生都能學(xué)有所得，而這也是指引學(xué)生自主、高效學(xué)習(xí)的路線圖，有效避免了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中的放任自流。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中仍存在無法解決的學(xué)習(xí)障礙，可以通過釘釘和微信學(xué)習(xí)平臺(tái)等途徑獲得同學(xué)、教師的及時(shí)幫助，這樣能極大地提高學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)解決問題的能力。

● 項(xiàng)目學(xué)習(xí)交流與展評(píng)

學(xué)生最終的學(xué)習(xí)效果如何，能否完成方艙醫(yī)院內(nèi)的每一個(gè)任務(wù)設(shè)定，還要看他們提交的程序設(shè)計(jì)，教師使用Robo Blocks管理員賬號(hào)登錄可以查看房間里學(xué)生提交的程序，清楚地了解學(xué)生參與網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的情況，為后續(xù)課程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和修正提供了基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目主題課程學(xué)習(xí)過程中除了依托釘釘群，還通過微信公眾號(hào)平臺(tái)發(fā)布每課微課和相關(guān)學(xué)習(xí)資料，筆者還會(huì)在每周（每周2個(gè)主題課時(shí)）的固定時(shí)間將學(xué)生的學(xué)習(xí)成果在公眾號(hào)平臺(tái)上展示出來，供大家賞析點(diǎn)評(píng)，這是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)自我、欣賞別人、獲得領(lǐng)悟的好機(jī)會(huì)，為每一個(gè)參與學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了展示的平臺(tái)，最大限度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)習(xí)的自信心。

● 結(jié)束語

本項(xiàng)目通過對(duì)人形機(jī)器人在戰(zhàn)“疫”前線，服務(wù)于方艙醫(yī)院的真實(shí)場(chǎng)景的主題設(shè)計(jì)，探索了另一種編程教育的教育教學(xué)模式，有效傳達(dá)了編程的魅力。各種人形機(jī)器人在校園里的廣泛使用，為每一個(gè)教育工作者拓展教育教學(xué)視野和領(lǐng)域提供了可能和條件，這必將改善現(xiàn)有的教育教學(xué)效果，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)作靈感與動(dòng)手實(shí)踐。學(xué)生通過與機(jī)器人互動(dòng)，理解人機(jī)相處哲學(xué)與實(shí)際編程應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)思考機(jī)器人如何改善人類的生活，在未來世界如何共存與協(xié)作，進(jìn)而產(chǎn)生最大的教育教學(xué)效益。