基于WEB的ROBOLAB机器人编程虚拟学习系统的研究与实现

摘要

机器人教学作为实施素质教育的有效方式已在全国基础教育领域内推广。如何使这门新兴学科更好的为素质教育服务，探索新型的机器人教学方式，构建和开发适合的机器人教学系统和教育平台是我们面临的一个崭新课题。本论文针对这一课题进行了探索和实践。 本文首先分析了传统教学方式的不足，阐述了开展机器人教学的必要性和重要意义，简单介绍了我国机器人教学的现状，提出了一种切合实际需要的基于WEB的新型机器人教学模式。结合实际教学需要，本文研究并实现了应用于这种新型机器人教学模式下的学习平台——基于WEB的ROBOLAB机器人编程虚拟学习系统。该系统以建构主义理论为指导，借助现代计算机技术，实现了机器人教学的网络课堂、网上答疑、网上虚拟实验和作业提交等功能。 本文详细介绍了该系统的设计思想、总体框架、软件实现技术和系统功能特点，并对系统构建中采用的关键技术进行了深入的阐述。本文还详细介绍了学习系统中独具特色的虚拟实验子系统的设计和实现方法。虚拟实验系统实现了将机器人搭建和编程集成在一起的构想，使用这个实验系统可以有效帮助学生理解程序如何控制机器人行动，掌握机器人编程语言，并大大缓解机器人器材不足的矛盾，降低器材的损耗。 由于本系统是基于WEB的机器人学习平台，并且提供了虚拟实验环境，而目前国内的机器人教学多数尚处于单机教学、单兵教练阶段，更没有类似于本系统的网上虚拟实验教学环境，故本系统在国内尚属领先，具有较强的实用价值和推广意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.1.1时代呼唤机器人教育

1.1.2我国中小学机器人教学的现状

1.1.3传统教学模式的弊端

1.2研究内容

1.3全文结构和内容安排

第二章基于WEB的新型机器人教学模式

2.1以传统方式开展机器人教学的局限性

2.2建构主义理论支持下的机器人教学模式

2.3基于WEB的学习系统

第三章虚拟实验系统的设计与实现

3.1要解决的问题

3.2乐高机器人简介

3.2.1乐高机器人

3.2.2 ROBOLAB软件

3.3虚拟实验和机器人教学

3.4虚拟实验系统结构设计

3.5系统实现的相关技术

3.5.1多媒体开发工具Authorware

3.5.2虚拟实验制作工具Flash

3.6要解决的关键问题及其具体实现

3.6.1搭建环境的实现

3.6.2虚拟编程环境的实现

3.6.3在网页中播放并操作Authorware作品

第四章基于WEB的ROBOLAB机器人学习系统的总体设计

4.1系统分析与设计

4.1.1系统目标分析

4.1.2系统结构设计

4.1.3系统功能分析与设计

4.1.4数据库设计与实现

4.1.5系统开发方法

4.1.6系统运行环境

4.2系统实现的相关技术分析

4.2.1 WEB数据库

4.2.2 WEB与数据库的互连技术

第五章基于WEB的ROBOLAB机器人学习系统的实现

5.1系统网络前端页面的实现

5.1.1主页面

5.1.2菜单页面

5.2系统主要模块的实现

5.2.1 ROBOLAB编程学习模块的实现

5.2.2多媒体演示模块的实现

5.2.3答疑教室模块的实现

5.2.4作业处理模块的实现

第六章应用与总结

6.1课题研究总结

6.2系统存在的问题及后继任务

参考文献

攻读学位期间的研究成果

附录

致谢