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機器人使計算機科學(xué)人性化
機器人也使計算機更加實用,真實,實際和直接，從而鼓舞新的一代科學(xué)家對這個領(lǐng)域產(chǎn)生濃厚的興趣
計算機科學(xué)已經(jīng)失去了吸引力，但是機器人可起到很好的作用，即使計算機行業(yè)已經(jīng)滲透到我們生活每方面，cs作為一個研究領(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，人性化機器人教育學(xué)（IPER,www.roboteducationorg）正在開發(fā)人性化機器人，軟件，課程去教授計算機軟件基礎(chǔ)課程，具有適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)理念和培訓(xùn)，是計算機軟件更人性化，誰該為目前缺少興趣負(fù)責(zé)，但是計算機軟件教育長期以來“學(xué)生排斥”伴隨著可能是社會行業(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)生參加計算機軟件課程。
再次，也許缺乏興趣，只是反映了美國的經(jīng)濟狀況，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)濟繁榮和蕭條，婦女和少數(shù)民族在計算機行業(yè)占得比例是很少的，然而，在25年前他們的人數(shù)在美國達到高峰，從1998年至2004年女性在計算機軟件行業(yè)的比例下降了百分之八十，從百分之一點五下降到百分之零點二五，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)對所有類型的學(xué)生來說，這個趨勢與CS客觀的聲譽有關(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，最值得注意的是，學(xué)生的個人價值與CS教育環(huán)境不一致，例如，在實驗室里，長期孤獨的時間里，糾結(jié)細(xì)節(jié)是與學(xué)生所要找尋的是相反的，如果CS教育工作者面對這一事實和發(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)重的危機可能得到改善，為此，我和在IPRE的同事制定和實施了一項多年的項目，這個項目創(chuàng)新的介紹CS課程和可以激勵所有學(xué)生的教材設(shè)計，課程圍繞一個小型的個人計算機，（約一本平裝書的大小）暫時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）我們的愿望是每個學(xué)生將購買一個在大學(xué)書店，一個零售大約為150美元，使用他們貫穿整個CS的探索，IPRE的首創(chuàng)資金來自微軟的一百萬美元的贈款，其宣布成立是在2006年7月。
像“機器人舞蹈”項目代表了一個更自然的學(xué)習(xí)環(huán)境，注重創(chuàng)意不只是正確的。
乍一看，使用機器人可能聽起來像一個比較怪的方式來吸引那些在傳統(tǒng)上被嚇到的學(xué)生進入CS行業(yè)，排除在外，或淘汰出該領(lǐng)域，人們可以想象機器人只會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)生分配實例問題 可以影響他們?nèi)绾慰创鼵S的實用性和相關(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接觸的機會，專門使用小團體的例子是相當(dāng)于計算機科學(xué)，計算機科學(xué)家，我們必須提供即刻贊賞和理解所有動機。
在這種情況下，機器人提供內(nèi)在動機，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)一個學(xué)生寫一個程序產(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)只是激勵一些學(xué)生，而其他人看到的只是“請教練”，現(xiàn)在考慮一個任務(wù)，讓學(xué)生編寫一個舞蹈機器人的程序，拋開正確答案的觀念，此外，教師不必人為激勵學(xué)生，因為學(xué)生有他們自己的動機，他們啟動調(diào)試會話，渴望了解和修復(fù)程序，不是因為導(dǎo)師認(rèn)為是錯的，但是因為機器人沒有做他們想要它做的，像“機器人舞蹈”項目代表了一個更自然的學(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器人那里，傳感器包括彩色攝像機，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人機器人是建立在創(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像素高的機器人玩具，他通過網(wǎng)格世界落呼機，
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)建動畫的故事，樂高提，這些構(gòu)建自己的機器人打包作為一個套件，（樂高頭腦風(fēng)暴）
我們在課堂個人機器人身上加上視覺對話，它會從包裝盒里出現(xiàn)，以一個小雞蛋或一個小生物的形式在自己的車輪周圍滾動，學(xué)生寫一個簡單的控制程序或即時通訊等其他機器人，采用IMS讓他們協(xié)調(diào)機器人的行為，他們將在現(xiàn)實世界的墻壁和重立的環(huán)境下運作，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，可以用在真正的機器人任項目中，我們正在開發(fā)機器人的動作，反應(yīng)和環(huán)境遙感，（Myro是在IronPython和#上運行，網(wǎng)絡(luò)和單聲道，開源代碼實現(xiàn)），這將有助于學(xué)生進步，從入門課程到更高級的概念（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)機器人，包MobileRobots.com 的先驅(qū)，iRobot.com的倫巴，樂高機器人，它將加強學(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，幫助帶來一種真實感的教室，這是無可替代的。
遵循哲學(xué)原理“教學(xué)的可擴展性”，IPER看起來更像簡單的工具，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這個工具語言是直觀的，強大的，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)展和支持一個圖書館，超越Myro，陀螺儀，和教學(xué)法的可擴展性的硬件，軟件和課件工具的Python教學(xué)CS。
機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展性的教學(xué)框架，將有助于吸引，激勵，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，我們在教室里測試這些想法，然后再接下的三年里探索可能性，如果一切順利的話，也許這些個人機器人將有助于CS恢復(fù)它曾經(jīng)的吸引力。
參考文獻
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道格拉斯布蘭克（dblank@brynmawr.edu）是濱州Bryn Mawr計算機科學(xué)在布林莫爾學(xué)院的副教授， IPRE是聯(lián)合項目的佐治亞技術(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