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機(jī)器人使計(jì)算機(jī)科學(xué)人性化 機(jī)器人也使計(jì)算機(jī)更加實(shí)用,真實(shí),實(shí)際和直接，從而鼓舞新的一代科學(xué)家對(duì)這個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生濃厚的興趣 計(jì)算機(jī)科學(xué)已經(jīng)失去了吸引力，但是機(jī)器人可起到很好的作用，即使計(jì)算機(jī)行業(yè)已經(jīng)滲透到我們生活每方面，cs作為一個(gè)研究領(lǐng)域經(jīng)常被視為與相同生活分離的，因此為了建立相關(guān)聯(lián)系，人性化機(jī)器人教育學(xué)（IPER,www.roboteducationorg）正在開發(fā)人性化機(jī)器人，軟件，課程去教授計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)課程，具有適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)理念和培訓(xùn)，是計(jì)算機(jī)軟件更人性化，誰該為目前缺少興趣負(fù)責(zé)，但是計(jì)算機(jī)軟件教育長期以來“學(xué)生排斥”伴隨著可能是社會(huì)行業(yè)的慣例和不幸的好萊塢式的成見，盡管有佷多希望（如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和喬治亞理工學(xué)院），但總體上來說，比較少的學(xué)生參加計(jì)算機(jī)軟件課程。 再次，也許缺乏興趣，只是反映了美國的經(jīng)濟(jì)狀況，但是你看看過去20年的這些數(shù)字，至少，一些變量不能解釋成經(jīng)濟(jì)繁榮和蕭條，婦女和少數(shù)民族在計(jì)算機(jī)行業(yè)占得比例是很少的，然而，在25年前他們的人數(shù)在美國達(dá)到高峰，從1998年至2004年女性在計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)的比例下降了百分之八十，從百分之一點(diǎn)五下降到百分之零點(diǎn)二五，根據(jù)洛杉磯加利福尼亞大學(xué)高等教育研究所(www.gseis.ucla.edu/her i/heri.html)對(duì)所有類型的學(xué)生來說，這個(gè)趨勢(shì)與CS客觀的聲譽(yù)有關(guān)，正如反映在下降的招生人數(shù)上，而且根據(jù)高等教育研究所，繼最近在CS性別問題的研究，現(xiàn)在我們知道更多有關(guān)CS教育的弱點(diǎn)，最值得注意的是，學(xué)生的個(gè)人價(jià)值與CS教育環(huán)境不一致，例如，在實(shí)驗(yàn)室里，長期孤獨(dú)的時(shí)間里，糾結(jié)細(xì)節(jié)是與學(xué)生所要找尋的是相反的，如果CS教育工作者面對(duì)這一事實(shí)和發(fā)展需要解決它的教學(xué)原則，我們希望至少在CS教育日益嚴(yán)重的危機(jī)可能得到改善，為此，我和在IPRE的同事制定和實(shí)施了一項(xiàng)多年的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目創(chuàng)新的介紹CS課程和可以激勵(lì)所有學(xué)生的教材設(shè)計(jì)，課程圍繞一個(gè)小型的個(gè)人計(jì)算機(jī)，（約一本平裝書的大?。簳r(shí)命名為在佐治亞技術(shù)研究所正在開發(fā)的“陀螺”（參圖在這里）我們的愿望是每個(gè)學(xué)生將購買一個(gè)在大學(xué)書店，一個(gè)零售大約為150美元，使用他們貫穿整個(gè)CS的探索，IPRE的首創(chuàng)資金來自微軟的一百萬美元的贈(zèng)款，其宣布成立是在2006年7月。 像“機(jī)器人舞蹈”項(xiàng)目代表了一個(gè)更自然的學(xué)習(xí)環(huán)境，注重創(chuàng)意不只是正確的。 乍一看，使用機(jī)器人可能聽起來像一個(gè)比較怪的方式來吸引那些在傳統(tǒng)上被嚇到的學(xué)生進(jìn)入CS行業(yè)，排除在外，或淘汰出該領(lǐng)域，人們可以想象機(jī)器人只會(huì)是問題惡化而不是幫助緩減它，而CS是根本上解決問題，在課堂上給學(xué)生分配實(shí)例問題 可以影響他們?nèi)绾慰创鼵S的實(shí)用性和相關(guān)性，例如，導(dǎo)師解析編譯器的例子已經(jīng)失去了在日常生活中與CS接觸的機(jī)會(huì)，專門使用小團(tuán)體的例子是相當(dāng)于計(jì)算機(jī)科學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，我們必須提供即刻贊賞和理解所有動(dòng)機(jī)。 在這種情況下，機(jī)器人提供內(nèi)在動(dòng)機(jī)，教師與學(xué)生探索科學(xué)與工程的背后，學(xué)生繼續(xù)的原因是（如好玩，好奇心，向家庭和朋友炫耀）同那些傳統(tǒng)上的理解是不同的，當(dāng)一個(gè)學(xué)生寫一個(gè)程序產(chǎn)生輸出是“5”后來發(fā)現(xiàn)正確的輸出是“4”教師可能會(huì)嘗試激發(fā)學(xué)生在藝術(shù)和科學(xué)調(diào)試方面內(nèi)在的興趣，然而生產(chǎn)正確答案的目標(biāo)只是激勵(lì)一些學(xué)生，而其他人看到的只是“請(qǐng)教練”，現(xiàn)在考慮一個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生編寫一個(gè)舞蹈機(jī)器人的程序，拋開正確答案的觀念，此外，教師不必人為激勵(lì)學(xué)生，因?yàn)閷W(xué)生有他們自己的動(dòng)機(jī)，他們啟動(dòng)調(diào)試會(huì)話，渴望了解和修復(fù)程序，不是因?yàn)閷?dǎo)師認(rèn)為是錯(cuò)的，但是因?yàn)闄C(jī)器人沒有做他們想要它做的，像“機(jī)器人舞蹈”項(xiàng)目代表了一個(gè)更自然的學(xué)習(xí)環(huán)境，注重的是創(chuàng)意而不只是正確。 陀螺儀的主程序在學(xué)生的電腦上運(yùn)行，傳感器的信息通過無線連接傳到筆記本電腦上，繼電器控制命令返回到機(jī)器人那里，傳感器包括彩色攝像機(jī)，車輪位置和麥克風(fēng)（鮑爾奇塔克，本.啊克塞爾羅德，佐治亞理工學(xué)院的丹尼爾.沃克，佐治亞特蘭大的基思.奧哈拉） 我們所說的在課堂上的個(gè)人機(jī)器人是建立在創(chuàng)意巨人的肩膀上的，包括： 卡雷爾，以ASCII字符的形式或只有幾個(gè)像素高的機(jī)器人玩具，他通過網(wǎng)格世界落呼機(jī)， 愛麗絲，呈現(xiàn)精美的字符控制（如雞，雪人，烤箱）它允許學(xué)生創(chuàng)建動(dòng)畫的故事，樂高提，這些構(gòu)建自己的機(jī)器人打包作為一個(gè)套件，（樂高頭腦風(fēng)暴） 我們?cè)谡n堂個(gè)人機(jī)器人身上加上視覺對(duì)話，它會(huì)從包裝盒里出現(xiàn)，以一個(gè)小雞蛋或一個(gè)小生物的形式在自己的車輪周圍滾動(dòng)，學(xué)生寫一個(gè)簡(jiǎn)單的控制程序或即時(shí)通訊等其他機(jī)器人，采用IMS讓他們協(xié)調(diào)機(jī)器人的行為，他們將在現(xiàn)實(shí)世界的墻壁和重立的環(huán)境下運(yùn)作，與卡雷爾的蜂鳴器標(biāo)簽的網(wǎng)格世界是完全不相同的，此外，被稱作Myro的軟件，可以用在真正的機(jī)器人任項(xiàng)目中，我們正在開發(fā)機(jī)器人的動(dòng)作，反應(yīng)和環(huán)境遙感，（Myro是在IronPython和#上運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)和單聲道，開源代碼實(shí)現(xiàn)），這將有助于學(xué)生進(jìn)步，從入門課程到更高級(jí)的概念（如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο缶幊蹋┻@將能夠控制各種 各種模擬，教育和商業(yè)機(jī)器人，包MobileRobots.com 的先驅(qū)，iRobot.com的倫巴，樂高機(jī)器人，它將加強(qiáng)學(xué)生了解軟件內(nèi)執(zhí)行意為著什么，盡管有物理世界的約束和因素，幫助帶來一種真實(shí)感的教室，這是無可替代的。 遵循哲學(xué)原理“教學(xué)的可擴(kuò)展性”，IPER看起來更像簡(jiǎn)單的工具，立即理解和使用，給學(xué)生們提供了很大的幫助，就像那些成熟的學(xué)生的教學(xué)的腳手架(pyrorobotics.org/aaai05-pyro-tutorial.pdf ). Python這個(gè)工具語言是直觀的，強(qiáng)大的，易于學(xué)習(xí)的(www.python.org)我們幾年來一直在探索其使用在CS教育，現(xiàn)在，我們希望發(fā)展和支持一個(gè)圖書館，超越Myro，陀螺儀，和教學(xué)法的可擴(kuò)展性的硬件，軟件和課件工具的Python教學(xué)CS。 機(jī)器人是沒有克服的銀彈，目前難以吸引和保持。但他們可以組合使用，與其他思想創(chuàng)造一個(gè)更加有意義的，方便的，有趣的，智力挑戰(zhàn)的教學(xué)。我們希望他們不限成員名額的分配和可擴(kuò)展性的教學(xué)框架，將有助于吸引，激勵(lì)，訓(xùn)練，保持大量的學(xué)生和不同群體，我們的宗旨是為他們找到更滿意的CS，以及和完善其計(jì)算思維，創(chuàng)造力，和職業(yè)抱負(fù)的地方。2007年的春天，在布林莫爾學(xué)院和佐治亞理工學(xué)院，我們?cè)诮淌依餃y(cè)試這些想法，然后再接下的三年里探索可能性，如果一切順利的話，也許這些個(gè)人機(jī)器人將有助于CS恢復(fù)它曾經(jīng)的吸引力。 參考文獻(xiàn) 1．guzdial，M.簡(jiǎn)介：Python中的計(jì)算和編程多媒體教學(xué)。Prentice Hall出版社上部馬鞍河，新澤西州，2004年的火焰兵機(jī)器人項(xiàng)目pyrorobotics.org 2．馬戈利斯，J .和A .費(fèi)雪，解鎖的俱樂部：婦女計(jì)算機(jī)行業(yè)。麻省理工學(xué)院出版社，劍橋，麻省，2003。 3．帕蒂思，卡雷爾機(jī)器人：介紹編程的藝術(shù)，第二版。約翰威利父子，股份有限公司，紐約，1994 4．vegso，J.在CS之間主要下降的新生計(jì)算研究新聞17日，3（2005年5月）www.cra.org/CRN/articles/may05/vegso 道格拉斯布蘭克（dblank@brynmawr.edu）是濱州Bryn Mawr計(jì)算機(jī)科學(xué)在布林莫爾學(xué)院的副教授， IPRE是聯(lián)合項(xiàng)目的佐治亞技術(shù)研究所，布林莫爾學(xué)院和微軟研究院是由塔克鮑爾奇佐治亞理工學(xué)院管理的