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高中信息技術(shù)新課標(biāo)要求對學(xué)生培養(yǎng)計算思維能力，進行人工智能教育，如何將人工智能落實到信息技術(shù)課堂是現(xiàn)階段高中信息技術(shù)教育亟需解決的重要問題。dobot機器人對解決高中信息技術(shù)課堂中的人工智能教育有重大作用，通過項目式學(xué)習(xí)，為學(xué)生打造人工智能的場景，讓學(xué)生參與其中動手設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。高中信息技術(shù)教科版新教材一開篇就說“未來已來”，在科技日新月異的今天，全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)是高中信息技術(shù)的主要任務(wù)。人工智能是學(xué)生信息素養(yǎng)的重要組成部分，是未來學(xué)生走進社會的重要競爭力，如何將人工智能落實到信息技術(shù)課堂是現(xiàn)階段高中信息技術(shù)教育亟需解決的重要問題。

1DOBOT機器人適合高中課堂

人工智能教育必將成為未來信息技術(shù)教育的趨勢，高中信息技術(shù)課堂已經(jīng)不在滿足于“一臺計算機走天下”的模式。人工智能在學(xué)生的日常生活中已經(jīng)不陌生了，甚至可以說隨處可見，比如商場的人工智能導(dǎo)購、銀行的智能服務(wù)機器人、智能手機等。那么，這些人工智能是如何運作的將會成為學(xué)生在信息技術(shù)課堂中最感興趣的點[1]。DOBOT機器人不僅是硬件，其技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到K12人工智能教育領(lǐng)域。在課程體系方面，DOBOT機器人已經(jīng)發(fā)展成以人工智能為核心的系統(tǒng)化的知識體系，其教學(xué)模式主要是項目式學(xué)習(xí)（Project-BasedLearning，簡稱PBL）。DOBOT機器人在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生思考解決現(xiàn)實生活中的問題，將人工智能應(yīng)用到實際的生活場景中，模擬搭建人工智能場景讓學(xué)生在探究中學(xué)習(xí)，構(gòu)建知識體系，提升動手能力。高中信息技術(shù)新課標(biāo)倡導(dǎo)項目式教學(xué)，設(shè)計符合生活實際的人工智能應(yīng)用場景，引導(dǎo)學(xué)生思考解決現(xiàn)實問題，從而實現(xiàn)新課標(biāo)所提出的培養(yǎng)目標(biāo)[2]。在軟硬件體系方面，DOBOT機器人推出了DOBOTMagicianLite及配套的DobotLab人工智能教學(xué)平臺。在這個平臺中具備了班級管理、實驗、教學(xué)功能模塊，方便學(xué)校開設(shè)人工智能課程的教學(xué)。在資源方面，DOBOT機器人提供教學(xué)參考書籍及數(shù)據(jù)資源、人工智能教室建設(shè)、班級管理系統(tǒng)等服務(wù)，并且提供教師人工智能教學(xué)培訓(xùn)，這些都使普通高中學(xué)校開展人工智能課程變?yōu)榭赡堋?

2DOBOT機器人在高中信息技術(shù)課堂的應(yīng)用實例

本課程案例的從社會生活的真實需求出發(fā)，通過創(chuàng)造具體的情景、引導(dǎo)學(xué)生分析問題、設(shè)計解決方案并動手實踐，逐步培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力與創(chuàng)新應(yīng)用能力。下面以“智能貨倉”為例詳細說明。

2.1教學(xué)目標(biāo)

（1）綜合應(yīng)用Python知識和機器人平臺，實現(xiàn)智能貨倉的入庫、查詢、出庫等任務(wù)。（2）引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

2.2教學(xué)重點與難點

綜合應(yīng)用Python知識和機器人平臺，實現(xiàn)智能貨倉的入庫、查詢、出庫等任務(wù)。

2.3教學(xué)材料

（1）計算機網(wǎng)絡(luò)教室環(huán)境；（2）電腦；（3）VSCode編輯器；（4）機器人套件；（5）智能貨倉配件包。

2.4教學(xué)過程

2.4.1 場景導(dǎo)入（1）師提問：同學(xué)們說一說在你們的印象中貨倉是什么樣的？教學(xué)說明：同學(xué)們可能會描述傳統(tǒng)的貨倉。（2）師提問：貨倉中哪些工作可以用機器人來代替呢？教學(xué)說明：老師請同學(xué)回答，并引出這節(jié)課智能貨倉的主題。（3）師講述：智能貨倉是智能制造生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，相比較于傳統(tǒng)的倉庫，它大大地減少了人工成本，提高了貨物運輸?shù)男剩瑴p少了管理成本。智能貨倉日常工作的重要內(nèi)容是為物流與供應(yīng)鏈系統(tǒng)服務(wù)，主要由貨物存儲、貨物出庫和搬運、貨物管理三大部分組成。本章將要完成一個簡易智能貨倉的項目設(shè)計[3]。教學(xué)說明：老師在PPT上展示傳統(tǒng)貨倉與智能貨倉的圖片、視頻。2.4.2 項目內(nèi)容完成一個簡易智能貨倉的項目設(shè)計，主要由設(shè)計入庫，出庫和查詢?nèi)齻€部分組成，分別實現(xiàn)智能貨倉中貨物存儲、貨物出庫和貨物管理，并使用機器人完成項目中所有的搬運任務(wù)，構(gòu)建一個完整的智能貨倉系統(tǒng)。教學(xué)說明：老師介紹完智能貨倉后，給學(xué)生發(fā)布任務(wù)：由學(xué)生自己設(shè)計一個智能貨倉系統(tǒng)，要畫出系統(tǒng)框圖，并基于機器人平臺完成整個系統(tǒng)的設(shè)計。給學(xué)生70min的時間，完成的同學(xué)進行展示并將資料提交給老師。教學(xué)說明：學(xué)生展示環(huán)節(jié)，老師針對學(xué)生的作品，評價其做得好的地方和還需要進一步改進的地方。最后一節(jié)課的時間老師展示一個智能貨倉的案例。2.4.3 項目分析用不同的編號來表示入庫、查詢、出庫這三個操作。如果用戶輸入的是入庫操作的編號，然后再輸入貨物名稱，系統(tǒng)會將貨物搬運至倉庫對應(yīng)的位置，并更新它的庫存數(shù)量；如果用戶輸入的是查詢操作的編號，系統(tǒng)會給出對應(yīng)貨物的庫存數(shù)量；如果用戶輸入出庫操作的編號，然后輸入貨物名稱，系統(tǒng)會將對應(yīng)的貨物從倉庫中移出，并更新它的庫存數(shù)量。2.4.4 功能實現(xiàn)（1）實驗場景圖。根據(jù)實驗任務(wù)，設(shè)計對應(yīng)的場景示意圖，并按照場景示意圖擺放機器人和相關(guān)器材，然后在老師的指導(dǎo)下連接設(shè)備。（2）系統(tǒng)分析。通過對項目的分析，給出智能貨倉程序流程圖，如圖1所示。（3）編寫程序的思路。第一步：導(dǎo)入庫文件。第二步：初始設(shè)置。根據(jù)前面學(xué)習(xí)的機器人控制指令初始化機器人的狀態(tài)，然后用字典保存?zhèn)}庫中貨物的位置坐標(biāo)和貨物的庫存量。第三步：用“1”“2”“3”分別代表智能貨倉入庫、出庫、查詢?nèi)N操作。智能貨倉需要隨時等待用戶的輸入指令，我們可以使用無限循環(huán)while(True)來實現(xiàn)這個功能。當(dāng)系統(tǒng)接收了用戶輸入的編號之后，還需要根據(jù)編號選擇對應(yīng)的操作[4]。第四步：完善入庫操作。<1>獲取入庫貨物的名稱。輸入入庫操作編號后，需要獲取入庫貨物的名稱，判斷輸入的貨物名稱是否是指定的四種貨物之一，如果是，進入下一步操作，當(dāng)名稱不對應(yīng)，提示“輸入錯誤，請輸入正確的貨物名稱”，然后重新輸入貨物名稱，直到貨物名稱正確[5]。<2>控制機器人的末端移到出入庫的位置，吸取待入庫的貨物，并延時0.5s，確保機器人成功吸取到貨物。<3>機器人將待入庫的貨物移至倉庫對應(yīng)的位置，然后松開吸盤，機器人末端回到初始位置。程序示例如下所示：inp2=input("請輸入貨物名稱（咖啡、牛奶、可樂、礦泉水）：")ifinp2instock.keys():dobotEdu.m_lite.set_ptpcmd(port_name,0,305,6,-50,0,True,True)#機器人末端移至出入庫位置dobotEdu.m_lite.set_endeffector_suctioncup(port_name,True,True,True)#吸盤吸取貨物time.sleep(0.5)#延時0.5s確保吸盤吸住貨物dobotEdu.m_lite.set_ptpcmd(port_name,0,(coordinate[inp2][0]),(coordinate[inp2][1]),(coordinate[inp2][2]),0,True,True)#機器人移到貨物對應(yīng)的倉庫位置dobotEdu.m_lite.set_endeffector_suctioncup(port_name,True,False,True)#吸盤放開貨物stock[inp2]+=1#對應(yīng)的貨物庫存數(shù)量加一dobotEdu.m_lite.set_ptpcmd(port_name,0,250,0,50,0,True,True)#機器人回到初始位置break第五步：完善查詢操作。查詢操作的程序流程圖如圖2所示。教學(xué)說明：老師讓同學(xué)們根據(jù)程序流程圖，自主合作完成智能貨倉查詢操作的這部分程序。第六步：完善出庫操作。出庫操作的程序流程圖如圖3所示。教學(xué)說明：老師讓同學(xué)們根據(jù)程序流程圖，自主合作完成智能貨倉出庫操作這部分程序。

2.5教學(xué)效果

在本課例中，教學(xué)模式采用了項目式教學(xué)，設(shè)計了一個簡易的智能分揀貨倉場景，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實人工智能生活場景中分析問題，提高學(xué)生人工智能的意識。學(xué)生在本課例中要具體設(shè)計搭建智能倉庫場景，動手選擇、組裝DOBOT機器人配件，編寫程序，構(gòu)建一個完整的智能貨倉系統(tǒng)，在這個過程中培養(yǎng)學(xué)生工程思維、計算思維、問題解決能力與動手實踐能力。

3結(jié)論

高中生信息素養(yǎng)的提升重要體現(xiàn)就是人工智能教育。人工智能教育不能只局限于認識階段，更重要的是計算思維的培養(yǎng)。DOBOT機器人滿足人工智能教育的硬件與軟件的結(jié)合，開發(fā)了完整的課程體系，建設(shè)智能教室，提供師資培訓(xùn)，幫助學(xué)校、老師和學(xué)生實現(xiàn)人工智能教學(xué)，切實解決了人工智能教育進高中信息技術(shù)課堂的問題。

作者：孫歡歡 單位：山東省日照黃海高級中學(xué)