实体机器人与虚拟机器人教学效果比较研究

摘要

近年来，随着人们认识的深化以及机器人技术的发展，普及机器人教育的呼声渐高，然而，机器人教育所需的时间和经济成本让很多学校望而止步。近年来，市场上出现了一种更为经济的机器人——3D虚拟机器人，并受到了部分师生的青睐，但其教育教学效果是否可以和实体机器人媲美？是否各具不同优势？如是，又能否优势互补？为此，本研究试图通过严谨的实验研究比较虚拟机器人和实体机器人的教学效果，以供教育工作者选择教学机器人时作为参考。本研究以萝卜圈虚实机器人作为教学载体，采用IRobotQ3D软件进行编程，选取无锡市南湖小学六年级两个班级的学生作为研究对象，对两个班级学生的学习结果进行统计比较。
　　本文共分为六部分。第一章，阐述了本研究的背景、选题理由、相关概念、研究内容、研究方法与问题，同时介绍本选题相关的研究现状。第二章，对比分析了国内外主要的3D虚拟机器人平台，并讨论了本研究选取萝卜圈机器人的原因，同时设计了虚实机器人教学案例。第三章，分析了实验对象的基本信息，阐述了实验内容的具体安排，并说明了实验进程以及其中所用量表的来源。第四章，对学生在学习机器人后的编程能力、态度、工程设计能力、沉浸度、迁移能力等多个方面的数据进行了统计、分析，并得出了相关结论。第五章，总结本研究的结论，并分析了其中的不足。
　　通过分析，本研究得出:(1)通过对比虚拟机器人和实体机器人教学，学生在学习机器人后的工程设计能力、沉浸度、态度并没有显著的差别;(2)与实体机器人教学相比，采用虚拟机器人教学在培养学生编程能力方面的效果更佳;(3)与第一阶段教学后的实体班和虚拟班相比，在工程设计能力和编程能力方面，第二阶段后的虚拟班和实体班取得更好的成绩。因此，整体而言，虚拟机器人有其较好的应用价值，可以和实体机器人配合使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究理由

1．3 研究价值和意义

1．4 概念界定

1．5 研究目标、内容、方法

1．5．1 研究目标

1．5．2 研究内容

1．5．3 研究方法

1．6 文献综述

1．6．1 虚拟机器人应用于教学

1．6．3 虚拟机器人和实体机器人教学效果对比

1．6．4 对比研究文献总结

第2章 机器人的筛选和教学案例设计

2．1 国内外虚拟机器人的对比分析

2．2 IRobotQ3D应用介绍

2．3 IRobotQ3D的优势

2．4 虚实机器人教学案例设计

第3章 机器人教学实验

3．1 实验对象分析

3．2 实验内容分析

3．3 实验进程安排

第4章 实验结果分析

4．1 学生学习机器人的编程能力分析

4．2 学生学习机器人的态度分析

4．2．1 机器人态度

4．2．2 学生学习机器人的态度分析

4．3 学生学习机器人的工程设计能力分析

4．3．1 工程设计能力

4．3．2 工程设计能力分析

4．4 学生学习机器人的沉浸性分析

4．4．1 机器人沉浸性

4．4．2 学生学习机器人的沉浸度分析

4．5 学生学习机器人的迁移能力分析

4．6 实验结果汇总

第5章 研究结论与不足

5．1 研究结论

5．2 不足之处

附录

参考文献

致谢