[发明专利]一种基于故事叙述的幼儿机器人教学系统

权利要求书

1.一种基于故事叙述的幼儿机器人教学系统，其特征在于：该系统包括故事地图制作模块、机器人编程教学模块和机器人测评模块；

所述故事地图制作模块，依据儿童认知特征，采用分块图像来表示完整的故事；选择符合幼儿园师生特征的机器人教具及其控制模块；根据机器人运行机制、移动规则以及出版要求，完成故事地图制作；

所述机器人编程教学模块，采用形式化语言描述基于关键事件的机器人教学资源；按照故事整体走向与事件发生的顺序组织事件过渡结构，将故事地图上图块设为交互点，构建交互网络；根据用户指令，选出最符合故事发展的事件过渡方向，实现事件的转换；

所述机器人测评模块，依据故事叙述，实现机器人编程教学模块、控制模块与路径生成模块的联动，其中控制模块用于驱动机器人本体进行运动，路径生成模块用于根据编程教学模块的相关指令，生成机器人本体在故事地图上的移动轨迹；可为幼儿提供编程任务的提示，采集学习过程中的行为数据；根据学习行为，构建指标体系、完成权重赋值以及测评结果的可视化表达；

所述机器人测评模块具体执行如下操作：

S1，机器人移动规则，依据故事叙述，在故事地图上生成机器人的移动轨迹；根据障碍约束，机器人移动轨迹需要相应调整；机器人编程教学模块、机器人行为与故事地图上路径的统一；

S1-1，机器人运动路径，根据事件节点即图块和关键事件间的过渡方向，按照预先在编程板上设定的移动、旋转和步长编程指令，机器人主体代替故事的角色，按照最短路径原则，沿着相应的图块运动；

S1-2，无约束的移动轨迹生成，根据故事地图上机器人需要经过的图块，解析编程板上移动方向、步长和旋转方向命令，生成机器人的移动轨迹；

S1-3，有约束的移动轨迹生成，根据故事地图上机器人需要经过的图块，编程板上的指令需要先规避障碍，解析这些指令，生成机器人的移动轨迹；

S2，移动轨迹提示和记录，系统自动生成轨迹，为需要的用户提供相应提示；采集编程板上用户的编程指令，为对用户编程能力的后续评测提供量化数据；

S2-1，移动轨迹提示，根据最短路径原则，机器人在故事地图上会有相应的移动轨迹，机器人控制软件可将由虚线、箭头组成的提示信息显示在故事地图上；

S2-2，机器人移动轨迹采集，根据故事内容，用户会在编程板上完成编程指令，采集编程任务完成时间、熟练度、结果学习行为数据，可用于后续对幼儿机器人编程能力的测评；

S3，评价体系建立，根据用户完成机器人编程的量化数据，构建指标体系、完成权重赋值以及测评结果可视化表达，从而实现幼儿编程能力的测评；

S3-1，指标体系构建，以心智习惯、创造能力、分析能力、探索能力和沟通能力这五个一级指标，再细分成难度、复杂度、可行性相应二级指标，构建编程能力测评的指标体系；

S3-2，权重确定，不同类型的故事及叙述方式，对程序实现的耗时、步骤、顺序要求也各不相同，采用AHP法确定指标权重；

S3-3，能力评测结果表达，利用学习完成时长、移动步数、是否使用提示与使用提示次数学习行为数据完成幼儿编程能力的测评，并用雷达图表示测评结果。