機器人講稿2003-11

1、郭善渡郭善渡20032003年年1111月月一、技術(shù)一、技術(shù)1.1.技術(shù)的定義技術(shù)的定義2.2.技術(shù)的分類技術(shù)的分類3.3.技術(shù)輔人律技術(shù)輔人律二二、機器人、機器人1.1.機器人的發(fā)展與應用機器人的發(fā)展與應用2.2.機器人綜合了多種技術(shù)機器人綜合了多種技術(shù)3.3.目前教學用機器人發(fā)展動態(tài)目前教學用機器人發(fā)展動態(tài)三三、機器人進入中小學、機器人進入中小學1.1.技術(shù)教育是素質(zhì)教育的重要組成技術(shù)教育是素質(zhì)教育的重要組成2.“2.“機器人機器人”教學內(nèi)容放在哪門課里？教學內(nèi)容放在哪門課里？3.3.相關(guān)活動簡介相關(guān)活動簡介一、技術(shù)一、技術(shù)1.1.技術(shù)的定義技術(shù)的定義辭海：辭海：泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然

2、科學原理而發(fā)展成泛指根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和自然科學原理而發(fā)展成的各種工藝操作方法與技能。如電工技術(shù)、焊接技的各種工藝操作方法與技能。如電工技術(shù)、焊接技術(shù)、木工技術(shù)、激光技術(shù)、育種技術(shù)等。術(shù)、木工技術(shù)、激光技術(shù)、育種技術(shù)等。 除操作技能外，廣義地講，還包括相應的生產(chǎn)工除操作技能外，廣義地講，還包括相應的生產(chǎn)工具和其他物質(zhì)設(shè)備。以及生產(chǎn)的工藝過程或作業(yè)程具和其他物質(zhì)設(shè)備。以及生產(chǎn)的工藝過程或作業(yè)程序、方法。序、方法。2.2.技術(shù)的分類技術(shù)的分類 從不同的角度可以對技術(shù)作不同的分類。從不同的角度可以對技術(shù)作不同的分類。例如，通常從行業(yè)或工種對技術(shù)進行分類，如采礦例如，通常從行業(yè)或工種對技術(shù)進行分類，如采

3、礦技術(shù)、冶金技術(shù)、航天技術(shù)，教育技術(shù)以及技術(shù)、冶金技術(shù)、航天技術(shù)，教育技術(shù)以及電工技電工技術(shù)、木工技術(shù)、栽培技術(shù)等。術(shù)、木工技術(shù)、栽培技術(shù)等。 新技術(shù)新技術(shù)傳統(tǒng)技術(shù)（時間）傳統(tǒng)技術(shù)（時間） 通用技術(shù)通用技術(shù)專用技術(shù)（范圍）專用技術(shù)（范圍） 課標將技術(shù)分為課標將技術(shù)分為“通用技術(shù)和信息技術(shù)通用技術(shù)和信息技術(shù)”，不妥。不妥。 （類似的邏輯錯誤舉例）（類似的邏輯錯誤舉例） 從學理講，我們主張從學理講，我們主張對技術(shù)作如下分類：對技術(shù)作如下分類： （1 1）物質(zhì)加工技術(shù)）物質(zhì)加工技術(shù) 改變物質(zhì)（材料）的形狀、位置、改變物質(zhì)（材料）的形狀、位置、結(jié)構(gòu)的技術(shù)。結(jié)構(gòu)的技術(shù)。 （2 2）能的轉(zhuǎn)換技術(shù)）能的轉(zhuǎn)換

4、技術(shù) （3 3）信息技術(shù)）信息技術(shù) 信息的采集信息的采集感測技術(shù)感測技術(shù) 信息的傳遞信息的傳遞通信技術(shù)通信技術(shù) 信息的處理信息的處理智能技術(shù)智能技術(shù) 信息的施用信息的施用控制技術(shù)控制技術(shù) 3.3.技術(shù)輔人律技術(shù)輔人律 （1 1）技術(shù)的發(fā)展進程：）技術(shù)的發(fā)展進程： 物物能能信息信息 （2 2）三種技術(shù)的相互交融與促進）三種技術(shù)的相互交融與促進 （3 3）信息技術(shù)的主導地位）信息技術(shù)的主導地位 （4 4）機器人是三種技術(shù)的綜合應用，并突出體）機器人是三種技術(shù)的綜合應用，并突出體現(xiàn)了信息技術(shù)的現(xiàn)了信息技術(shù)的“靈魂靈魂”作用。作用。 參見北京高中信息技術(shù)教材參見北京高中信息技術(shù)教材 二、機器人二、機器

5、人1.“1.“機器人機器人”的定義的定義 機器人是具有一定智能的計算機控制系統(tǒng)。機器人是具有一定智能的計算機控制系統(tǒng)。 我國科學家對機器人的定義是：我國科學家對機器人的定義是：“機器人是機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器靈活性的自動化機器”。 “機器人機器人”(”(Robot)Robot)一詞的由來一詞的由來 19201920年捷克斯洛伐克劇作家卡雷爾年

6、捷克斯洛伐克劇作家卡雷爾查查培克創(chuàng)作了寓言劇羅莎姆萬能機器人公司培克創(chuàng)作了寓言劇羅莎姆萬能機器人公司。劇中描述：。劇中描述：“未來某時，羅莎姆公司大未來某時，羅莎姆公司大量地制造出了外貌像人的量地制造出了外貌像人的人造人人造人RobotaRobota。從秘書到勞役，它們都能與人共事從秘書到勞役，它們都能與人共事，為人服務。，為人服務?！?RobotaRobota成了成了“人造人人造人”的名字的名字。英、法、英、法、意文均寫作：意文均寫作：“Robot”Robot”，我國將它意譯為我國將它意譯為“機器人機器人”，音譯為羅伯特。，音譯為羅伯特。機器人的外形機器人的外形 機器人只是人制造的一種機器人

7、只是人制造的一種高級智能工具，它的外形完高級智能工具，它的外形完全服從于它的工作需要。全服從于它的工作需要?！敖鹱炙握呓鹱炙握摺?“金字塔漫游者金字塔漫游者”的前身是的前身是“”事件后在紐約世事件后在紐約世貿(mào)廢墟搜尋幸存者過程中大顯神通的貿(mào)廢墟搜尋幸存者過程中大顯神通的“蛇形機器人蛇形機器人”。 經(jīng)過改良后，經(jīng)過改良后，“金字塔漫游者金字塔漫游者”體態(tài)更為輕盈，行動和操體態(tài)更為輕盈，行動和操作非常靈活。作非常靈活。 它的總重量只有千克，長寬大約各為它的總重量只有千克，長寬大約各為厘米，高度可自動調(diào)節(jié)，最高高度在厘米左右。每分鐘厘米，高度可自動調(diào)節(jié)，最高高度在厘米左右。每分鐘行走厘米。行

8、走厘米。 按：按：20012001年年8 8月，在美國西雅圖舉辦機器人大賽，其中有月，在美國西雅圖舉辦機器人大賽，其中有“機機器人救援器人救援”項目。一月后，這些救援機器人派上用場，在項目。一月后，這些救援機器人派上用場，在“”事件搜尋幸存者過程中發(fā)揮重要作用，救出數(shù)百人。事件搜尋幸存者過程中發(fā)揮重要作用，救出數(shù)百人。 我國在深水作業(yè)機器人、微型我國在深水作業(yè)機器人、微型（外科手術(shù)、探測）機器人等領(lǐng)域（外科手術(shù)、探測）機器人等領(lǐng)域與發(fā)達國家處于相近水平。與發(fā)達國家處于相近水平。 我國汽車制造業(yè)已經(jīng)廣泛使用了我國汽車制造業(yè)已經(jīng)廣泛使用了多種工業(yè)機器人。多種工業(yè)機器人。 能源問題困擾著人類。能源問

9、題困擾著人類。 最近的研究表明月球上存在著豐最近的研究表明月球上存在著豐富的氦富的氦3 3，這激起了新一輪航天熱。，這激起了新一輪航天熱。 我國神舟系列，已將登月列入中我國神舟系列，已將登月列入中長期計劃。長期計劃。 太空機器人在其中必將成為不可太空機器人在其中必將成為不可或缺的角色?；蛉钡慕巧?。 2.2.機器人綜合了多種技術(shù)機器人綜合了多種技術(shù) 智能機器人應用了信息技術(shù)中的感測技智能機器人應用了信息技術(shù)中的感測技術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)，同時術(shù)、通信技術(shù)、智能技術(shù)和控制技術(shù)，同時應用了材料加工技術(shù)和電子技術(shù)，是技術(shù)課應用了材料加工技術(shù)和電子技術(shù)，是技術(shù)課程和相關(guān)科技活動的良好的教學載

10、體。教育程和相關(guān)科技活動的良好的教學載體。教育部最新頒發(fā)的課程標準已將簡易機器人部最新頒發(fā)的課程標準已將簡易機器人制作列為技術(shù)課程（綜合實踐課程）的教學制作列為技術(shù)課程（綜合實踐課程）的教學內(nèi)容。內(nèi)容。 3.3.目前教學用機器人發(fā)展動態(tài)目前教學用機器人發(fā)展動態(tài) 智能機器人屬高新技術(shù)，在工業(yè)、醫(yī)療、智能機器人屬高新技術(shù)，在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域?qū)嵱玫闹悄軝C器人造價昂貴，不軍事等領(lǐng)域?qū)嵱玫闹悄軝C器人造價昂貴，不宜中小學生學習使用。正是在這樣的背景下，宜中小學生學習使用。正是在這樣的背景下，目前，全國有十幾家公司開發(fā)研制了教學用目前，全國有十幾家公司開發(fā)研制了教學用機器人，定向用于中小學信息技術(shù)或綜

11、合實機器人，定向用于中小學信息技術(shù)或綜合實踐課程教學、課外科普活動以及相關(guān)競賽。踐課程教學、課外科普活動以及相關(guān)競賽。知名的有：北京通用公司的通用機器人知名的有：北京通用公司的通用機器人、上海上海廣茂達公司的智能風暴機器人、深圳德利發(fā)廣茂達公司的智能風暴機器人、深圳德利發(fā)公司的太空穿梭機、西覓亞公司的樂高機器公司的太空穿梭機、西覓亞公司的樂高機器人等。人等。教學用機器人應具備的特點教學用機器人應具備的特點1 1.以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為宗旨的以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為宗旨的中小學信息技術(shù)教學平臺；中小學信息技術(shù)教學平臺； 2.2.中小學校內(nèi)外科技活動的實驗、組裝、中小學校內(nèi)外科技活動的實驗、

12、組裝、調(diào)試、改造的對象調(diào)試、改造的對象 ；不限模體不限模體3.3.適用于國內(nèi)外多種智能機器人競賽。適用于國內(nèi)外多種智能機器人競賽。 滅火、足球、創(chuàng)新設(shè)計等滅火、足球、創(chuàng)新設(shè)計等4. 作為信息技術(shù)課程的載體作為信息技術(shù)課程的載體, ,可幫助學生學可幫助學生學習計算機語言，進而了解程序設(shè)計與智能習計算機語言，進而了解程序設(shè)計與智能控制的關(guān)系，提升思維能力?？刂频年P(guān)系，提升思維能力。 中國的中小學學生要不要學一點計算機語言？中國的中小學學生要不要學一點計算機語言？ 5.5.適用于高、中、低各種檔次的計算機，有適用于高、中、低各種檔次的計算機，有利于提高現(xiàn)有計算機的使用效益利于提高現(xiàn)有計算機的使用效益

13、。 機器人進入中小學的三種模式機器人進入中小學的三種模式1 1）建立機器人機房。）建立機器人機房。北京燈市口小學、府學胡同小學、朝陽門小學、景山學北京燈市口小學、府學胡同小學、朝陽門小學、景山學校分校、北京校分校、北京6565中學，以及山東濟南市勝利大街小學已中學，以及山東濟南市勝利大街小學已經(jīng)建成通用機器人專用教室。經(jīng)建成通用機器人專用教室。2 2）成立機器人課外活動小組。）成立機器人課外活動小組。3 3）學生自費購買機器人。）學生自費購買機器人。以自學為主，教師定期輔導，并組織活動。以自學為主，教師定期輔導，并組織活動。三三、機器人進入中小學、機器人進入中小學1.1.技術(shù)教育是素質(zhì)教育的重

14、要組成技術(shù)教育是素質(zhì)教育的重要組成 從“應試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌”的提法值得商榷，以下提法是否更準確，更有可操作性： 從學科本位向人本位轉(zhuǎn)軌 人本位學生發(fā)展本位素質(zhì)教育 按：多元化社會對人才的多元需求。人才觀轉(zhuǎn)變。 參見拙著：計算機與創(chuàng)造教育 （課程 教材 教法1999年 第5期 P.46） 2.2.“機器人機器人”教學內(nèi)容放在哪門課里？教學內(nèi)容放在哪門課里？ 按教育部有關(guān)規(guī)定，機器人教學內(nèi)容設(shè)在綜合實踐按教育部有關(guān)規(guī)定，機器人教學內(nèi)容設(shè)在綜合實踐課程中。課程中。 我們認為，目前機器人教學內(nèi)容應設(shè)在信息課程我們認為，目前機器人教學內(nèi)容應設(shè)在信息課程中。中。問題是：問題是：課程整合，是否仍需要獨立

15、設(shè)置的信息課程？ 按：信息占用綜合實踐課的課時（例如黑龍江?。?中小學信息技術(shù)課程應該有自己相對穩(wěn)定的基礎(chǔ)性教學內(nèi)容。例如，信息與信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本操作、計算機語言和程序設(shè)計（算法與數(shù)據(jù)機構(gòu)），以及已經(jīng)進入部分中小學信息技術(shù)課程的智能機器人的知識與操作等等。 按：東城新教材即包括智能機器人教學內(nèi)容，得到專家和各地教師好評 。三、相關(guān)活動簡介三、相關(guān)活動簡介1.全國中小學“電腦制作活動” 2000年5月24日教育部基礎(chǔ)教育司發(fā)文（教基司200010號）關(guān)于“組織全國中小學電腦制作與設(shè)計作品制作活動”的通知。同年8月專家評委會對作品進行評選，共評出獲獎作品107件。10月在北京頒獎。 200

16、12001年舉辦了第二屆全國中小學電腦制作活動。年舉辦了第二屆全國中小學電腦制作活動。7 7月專家評委會對作品進行評選，月專家評委會對作品進行評選， 8 8月在北京頒獎。月在北京頒獎。 20022002年舉辦了第三屆全國中小學電腦制作活動。年舉辦了第三屆全國中小學電腦制作活動。8 8月在四川都江堰市進行了終評、復試和頒獎活動。月在四川都江堰市進行了終評、復試和頒獎活動。 20032003年的第四屆全國中小學電腦制作活動，計劃有年的第四屆全國中小學電腦制作活動，計劃有機器人競賽項目，因故未能實施。機器人競賽項目，因故未能實施。 20042004年的第五屆全國中小學電腦制作活動，活動指年的第五屆全

17、國中小學電腦制作活動，活動指南即將發(fā)出。機器人競賽項目包括滅火、足球、創(chuàng)新三南即將發(fā)出。機器人競賽項目包括滅火、足球、創(chuàng)新三項。項。2.全國中小學“信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動”簡介活動宗旨：培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力；重在參與，面向多數(shù)學生。第二屆活動內(nèi)容： 1.信息技術(shù)基礎(chǔ)知識競賽2.電腦DIY3.網(wǎng)絡中文4.網(wǎng)絡英文5.智能機器人6.電腦動畫7.班級主題網(wǎng)頁制作8.發(fā)明創(chuàng)新 其中，機器人競賽項目也包括滅火、其中，機器人競賽項目也包括滅火、足球、創(chuàng)新三項。足球、創(chuàng)新三項。 全國中小學“信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動”組委會辦公室設(shè)在網(wǎng)絡科技時代雜志社3.3.國際賽事（國際賽事（Robot Cup)Robot

18、 Cup) 機器人世界杯（機器人世界杯（Robot World CupRobot World Cup） 目標：目標：20502050年，機器人足球隊打敗年，機器人足球隊打敗當時的世界足球冠軍隊。當時的世界足球冠軍隊。 以足球賽為載體，推動人工智能的以足球賽為載體，推動人工智能的發(fā)展。發(fā)展。 按：按：19961996年計算機程序擊敗國際象棋冠軍。年計算機程序擊敗國際象棋冠軍。Robot CupRobot Cup簡史簡史 19921992年加拿大教授年加拿大教授Alan mack worthAlan mack worth發(fā)表論文發(fā)表論文On seeing RobotsOn seeing Robots，提出提出 Robot CupRobot Cup設(shè)想。設(shè)想。 1996 1996年，年， Robot CupRobot Cup國際協(xié)會成立。國際協(xié)會成立。 從從19971997年開始每年舉行一次國際比賽。年開始每年舉行一次國際比賽。 第一屆第一屆 1997 1997年年 日本日本 第二屆第二屆 1998 1998年年 法國法國 第三屆第三屆 1999 1999年年 瑞典瑞典第四屆第四屆 2000 2000年年 澳大利亞墨爾本（我國科技大澳大利亞墨爾本（我國科技大學隊獲仿真組第九名）學隊獲仿真組第九名