發行:高中資訊學科中心  承辦學校:國立台南第二高級中學
2007.02.28 [ 第十期 ]
 

各位關心高中資訊教育的先進,您好:

  新學期的開始,相信各位老師目前正為新課程的內容做準備,若老師們對於課程的活動內容有需要參考的部分,可至資訊學科中心網站的「檔案下載」區中下載資訊課程教學活動設計教案,作為參考。而本學科中心所辦理的「教學活動設計甄選」活動,在此十分歡迎對資訊教育有興趣的老師們參加,關於甄選的方式及辦法可至資訊學科中心網站查看喔。
  在本期的電子報中,
感謝豐原高中郭再興老師的教學經驗分享--『樂高機器人介紹與程式語言教學上的應用』,相信可以作為各位老師教學實務上的參考。最後,仍衷心期盼各位先進能不吝提供相關寶貴意見及建議,相信您的支持與投入是推動我國高中資訊教育最重要的力量,我們將秉持一貫的熱誠繼續為全國高中資訊教師服務,也竭誠邀請各位先進給予本學科中心愛護、支持及鼓勵。

祝 平安喜樂!


本期目錄:

一、高中資訊學科中心相關活動訊息
二、教學資源
三、高中資訊教師登錄
四、經驗分享 -- 樂高機器人介紹與程式語言教學上的應用
五、歡迎諮詢問題及投稿

更多資訊,請上 高中資訊學科中心


發行人:郭伯嘉  主 編:王雅惠、劉育芳  顧 問:郭庭芳
國立台南第二高級中學   704 台南市北區北門路二段125號
TEL:06-2514526#608   FAX:06-2813945   email:yamickey@mail.tnssh.tn.edu.tw

高中資訊學科中心相關活動訊息

(一) 資訊科技概論教學活動設計甄選
   
    本學科中心所舉辦的「資訊科技概論教學活動設計甄選」活動,歡迎有興趣的老師們參加,也懇請知道此訊息的老師們告知其他未知的老師,希望藉由全國高中教師的力量,共同來設計教學活動內容,為資訊科技概論的教學活動增添多元性,以豐富高中資訊科技概論之教學內容,另外,入選作品將會發予豐富的稿費和獎狀唷!
   
  教學活動設計甄選的時間及相關文件如下:
   
  收件截止日期:96年4月13日(星期五)。
  審查期間:96年4月16日至27日。
  公布結果:96年5月3日,將公布於資訊學科中心網站之最新消息。
  頒獎日期:暫定96年5月底研習會場。
   
  甄選的方式及辦法文件下載:http://icerc.tnssh.tn.edu.tw/download/contest.doc
   
  
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教學資源

   
(一) 教育部創造力教育中程發展計劃入口網
  http://www.creativity.edu.tw/
   
(二) 高中課程教育資源網
  http://wise.edu.tw/highschool/
   
(三) 網路居家學習網
  http://content1.edu.tw/SARS/
   
   

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高中資訊教師登錄

  為順利推動高中新資訊課程方案、舉辦研習活動及搜集相關新資訊課程綱要實施經驗與意見,本學科中心需收集全國高中資訊教師之資料,以建立與全國高中資訊教師聯繫之管道,因此本學科中心懇請已登錄資訊教師拹邀同校或同縣市熟識之高中資訊教師同來登錄資料,在此感謝大家的幫忙。縣市資訊教師登錄人數表如以下連結,敬請指教:
   
  各縣市資訊教師登錄人數
   

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經驗分享

樂高機器人介紹與程式語言教學上的應用
 
豐原高中 郭再興 adm103@fysh.tcc.edu.tw
 
  大部分學生在學習程式語言時,常因為概念較抽象,且對使用的範例不感興趣,多半會不知道學習程式語言的目的為何,以至於缺乏足夠的學習動機,因此學習效果自然也大打折扣。但目前市場上已經有一些機器人DIY的產品,這些產品多半強調不需太多的電子電機專業知識,藉由廠商發展好的各種模組,以堆積木的方式就可以快速製作出自己設計的機器人,再搭配廠商提供的軟體編輯系統,根據要完成的任務設計適合的程式,並下載到機器人的”大腦”中,如此就完成整個機器人設計的工作,非常適合做為程式語言的教學輔助工具,以下將以樂高公司生產的LEGO MINIDSTORM NXT樂高機器人為例介紹。
 
  早在1984年樂高公司與麻省理工媒體實驗室合作,期望能發展一套能和學生互動,並且讓孩子可以不斷學習的電腦玩具,讓學生能發展創造性思考能力的電腦積木,因此在1998年推出Mindstorms,當時在全世界掀起一股熱潮,國內許多理工科系大學均選用作為教學輔助教具。隨後在2006年7月,樂高再度推出新一代的機器人套件Mindstorms NXT,並在功能上進行改良。
 
 
  Mindstorms NXT 的產品有兩種包裝,一種是零售版(編號8527),有較多的塑膠零件,依照所附的說明書可以組合出四種不同造型的機器人。
 
 
 
  另一種是教育版(編號9797)塑膠零件較少,但是內附充電電池,以及較多的感測器,適合學校教學所需;依照說明書可組出如圖的教學機器人,教學資料中附有四十個練習單元,讓學生可以使用這個教學機器人,逐一完成這四十個挑戰題目,適合老師上課教學使用,也適合學生自己練習。如果想要組出如零售版的四種機器人,則還要搭配擴充積木組(編號9648),裡面包含671各種特殊積木可以發揮創意設計不同機器人。
 
 
  NXT 主要是由控制器、馬達、感測器(光感測、聲音感測、超音波感測、觸控感測)、以及各種不同造型的樂高積木所構成,控制器核心採用ARM7 三十二位元微處理器(也是當今各種手持裝置的主流核心),可外接4個輸入裝置同時接收四個感測器的輸入訊號;外接3個輸出裝置,同時驅動三個馬達做出各種動作;提供一個LCD顯示器、內建喇叭、支援USB和Bluetooth的資料傳輸方式。值得一提的是,使用者可以使用藍芽裝置來操控NXT機器人,例如用藍芽手機來指揮你的樂高機器人,酷!
 
  搭配的設計軟體有兩種,(1)ROBOLAB 2.9 以及(2) LEGO MINDSTORMS Education NXT,後者為樂高與美商國家儀器(NI)所合作開發的圖控式程式發展工具,採用了簡單的拖曳式圖形化界面,目的是要使用圖形化的方式來設計程式,使得國中小學生(或是無任何程式語言經驗的使用者),都能夠在最短的時間內設計出控制程式,然後下載到NXT控制器中完成機器人設計。另外NI也提供LabVIEW工具箱,讓有經驗的MINDSTORMS NXT使用者(包括工程師、教師),皆可使用LabVIEW所提供的高級圖形化程式設計工具來設計各種不同的程式模組,提供學生使用。
 
啟動LEGO MINDSTORMS Education(LEM)程式發展環境,會看到如下的操作介面:
 
  由圖中可看到整個發展環境非常的清楚易了解,雖然是全英文介面,但只要稍加解說,看圖也就能寫程式。左側為發展程式可用的工具箱,其中包含了各種程式模組(類似VB工具箱提供的各種物件),包含各種控制馬達、感測器、迴圈、條件判斷等物件,使用者以拖拉方式將物件放到中央的程式設計區加以組合,就定義出程式的流程,下方為物件的屬性設定區,可設定物件的屬性值;右側為線上教學與輔助說明區,使用者可在此尋求線上說明,雖然是英文,但是大部分都是圖示說明,因此很容易就能了解意義。
 
  假設現在學生需要完成的任務:「設計一個巡邏機器人,他必須繞著一個方形(50cm X 50cm)監獄巡邏,以防止犯人逃脫」,因此學生先以小組討論決定要做甚麼樣子的機器人,並且實做出來;然後再分析完成此任務,機器人須執行的步驟:
1.前進50cm。
2.左轉90度。
3.重複步驟 1、2 共四次 (代表走一個方形)。
4.重複上述步驟無限次 (代表不斷走方形)。
接下來就可以上機將程式實作出來。
 
 
  上圖中就是將四個物件(MOVE、MOVE、LOOP、LOOP)放在程式設計區,決定程式流程後,再分別設定物件屬性,第一個MOVE物件設定屬性為驅動兩個馬達同步向前轉(可前進50cm,第二個MOVE物件則設定成馬達向左轉達成機器人左轉的目的,內層迴圈重複4次,外層迴圈設定成無窮迴圈,以上設定就完成了全部的程式,按下執行按鈕就可以看到機器人繞著方形路不斷的巡邏。使用圖控程式設計就像堆積木一樣的易學易懂,非常適合新手學習,即使完全為有經驗的小學生也很容易就了解,程式製作完畢後,原本教師不容易表達的流程結構,看圖就一目了然,再將程式下載到機器人實際執行一遍就能驗證是否符合需求。
 
  當學生都了解基本的機器人程式控制方法,教師可設計一些挑戰任務,由學生小組合作設計解決問題的方法、分組對抗。例如可以設計相撲比賽,比賽規則:在時限內若將對方推出邊線外,即判勝利。
 
 
例如設計拔河比賽,比賽規則:雙方拔河,在時限內拉繩較長距離者判定勝利。
 
 
  以上介紹,希望能藉自製機器人來引起學生學習程式語言的動機,使得學習程式設計變得更有趣,更加易學易懂,其實樂高能配合的程式設計工具不只是上述介紹的圖控語言,有許多協力廠商也提供各種文字模式的程式發展環境可供選擇:例如NXC、RobotC發展環境是使用C程式語言;eJOS NXJ則採用Java程式語言,因此教師可視學生程度,決定要用的程式語言進行教學。
 

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歡迎諮詢問題及投稿

 若您有任何問題需要協助或有好文章、網路資源要與大家分享,請洽﹔

 高中資訊學科中心專任助理 劉育芳王雅惠 

 Tel: 06-2514526#608

 感謝您的投入與支持!