【向AI同行·案例分享】人大附中的模块化机器人课程

本次的课程案例来自人大附中早培的信息技术选修课，学生具有良好的编程基础，因此选用模块化机器人高学段系列课程进行授课。此系列课程的教学方式以课堂实践为主，通过多个项目的探究学习，培养学生的计算思维素养以及创新素养。本学期的课程已经过半，同学们在课堂中创造了哪些有趣的作品呢？一起来看看吧！

课堂作品1【抓娃娃机】

作品要求：使用示例构型（如下图），实现“手动控制摇杆，机械臂随着摇杆的方向转动，能准确的抓取物品”的功能。

课程目标：通过分析作品结构，设计合理的算法程序实现作品功能，培养学生计算思维。

课程知识点

1.Joint角度的获取和运算

了解两组Joint角度的对应关系、掌握获取Joint角度的方法、设计合理的算法规避角度大于360°或小于0°两种情况。

2. 压力传感器的应用

了解压力传感器工作原理、了解作品中传感器与机械手的关系、掌握压力传感器的使用方法。

本节课难点在程序设计部分（Joint的角度范围0°~ 360°），负责计算Joint角度的程序如果运算结果出现“大于360°”或者“小于0°”这两种情况会导致作品功能缺失。在完善作品功能过程中，学生需要提前将两种情况都考虑到，并设计合理的算法进行规避或校正，来看看同学们的创作过程吧。

课堂作品2【勇攀高峰】

作品要求：现有高度为6厘米的台阶两层，完成可以攀爬台阶的作品，作品形态不限。

课程目标：根据现有场景进行探究学习，灵活使用身边的教具资源进行作品创作和创新，从而完成任务目标。

课程知识点：示教编程

了解示教编程的作用、掌握示教动作的编辑方法。

本节课的场景更适合运用示教编程来完成任务，示教编程可以实现轨迹再现，能帮助同学们快速编辑机器人动作，同时能对一个动作或一组动作进行分解、组合，操作简单，实用性强。

知识点拓展：强化学习

结合本节课场景和学习过程，老师还带同学们了解了强化学习在机器人领域的应用，强化学习是机器学习的一个领域，强调如何基于环境行动，以取得最大化的预期收益。同学们在课堂中“观察到机器的动作达不到预期效果，从而对动作进行修正，以达到更加理想的效果”这一过程，也是一种“强化学习”过程，我们是通过“人为”修正，AI则是通过算法模型去修正。

本学期课程共计14课时（每课时120分钟），文章中的案例1和案例2对应的是第3课和第6课。前期课程主要熟悉和掌握软硬件的使用方法，中后期课程则更多的是将课堂案例与实际场景结合，学生利用学习资源进行探究、创造和创新，从而培养学生的计算思维与创新能力。

根据课程中的项目，教师结合实际场景进行项目拓展（例如案例2中的强化学习场景），在多个项目的探究、学习和拓展中增强学生的信息意识，了解人工智能对信息社会发展的作用。