网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

科技教育创新成果二等奖:探秘机器人表情背后的语言 ——机器人表情图案设计制作

0
分享至






作者

翟琨

北京市宣武青少年科学技术馆

随着人工智能技术的快速发展,智能机器人逐渐成为人类生活的重要组成部分,机器人如何更好地与人类进行情感交流,是一个值得探索的问题。表情作为人类情感表达的重要方式之一,可以帮助人们快速传递情绪信息,设计能够表达情感的机器人表情图案,有助于增强人机交互的自然性和趣味性。

本次教学活动以《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》为指导,结合机器人编程与汉语情绪成语词条,旨在引导学生通过设计和制作机器人表情图案,提升计算思维和数字化工具应用技能。活动采取项目式学习方式,引导学生在真实问题驱动下,经历原理运用、计算思维和数字化工具应用过程,最终完成机器人表情图案的设计与制作。


教学目标与思路

教学目标

提升计算思维能力通过感受情绪成语词条、绘制面部表情、转换像素模式和编程表情图案,培养学生分层解析、建立流程和识别模式的能力。

增强数字化工具应用技能引导学生使用机器人图像编辑器和“像素洞洞板”教具,掌握数字化工具的使用方法,提升技术应用能力。

促进情感教育通过学习情绪成语词条和设计表情图案,帮助学生认识情绪、理解情绪,提升共情能力和社交能力。

弘扬中华文化将汉语情绪成语词条与机器人编程相结合,增强学生对中华优秀传统文化的认同感和自信心。

本课程适合3年级以上具备一定编程基础的学生。


图1 教学核心理念

设计思路

本活动聚焦机器人表情图案设计制作,引导学生在活动中分层解析、建立流程、识别模式,通过情绪词条感受、面部表情绘制、像素模式转换、表情图案编程等过程,学会机器人表情图案制作的技能,培养学生的计算思维、信息意识,以及信息科技学科核心素养。

项目式学习以真实问题为驱动,通过“看‘心’、演‘心’、画‘心’、学‘心’、谋‘心’、制‘心’、读‘心’、展‘心’、传‘心’”九个环节,引导学生在实践中探究。

学科融合将信息科技与汉语相结合,学生在正确认识情绪的基础上,通过编程呈现从情绪成语词条含义到外在面部表情,再到机器人拟人表情之间的知识链接,一方面有效提升编程过程中学生对中华优秀传统文化的自信,继承和弘扬中华文化底蕴;同时引导学生在具体语言情景中提升语言运用能力、创造思维和计算思维能力。

多感官调用通过看、画、演、编、猜、展等多种活动形式,帮助他们更好地理解和表达情绪。

身心教育在活动中融入情绪管理教育,引导学生正确认识情绪,理解情绪引发的行为及后果,提升自我情绪认知能力。


设计原理和方法

设计原理

情绪与表情的关系情绪是心理状态的直接表现,而表情是情绪的外在表现形式。通过分析情绪成语词条的含义,可以提炼出对应的表情特征。

图案像素化机器人液晶屏显示方式为像素点模式,通过“像素洞洞板”教具,将常规表情图片转换为像素图案,让学生了解像素概念,帮助学生更好地掌握机器人图像编辑器的使用方法。

编程控制通过机器人图像编辑器,将设计好的像素图案编程为机器人可执行的代码,实现表情图案的显示和动态变化。

设计方法

情绪成语词条分析选择与情绪相关的成语词条,如“嫣然一笑”“怒火中烧”等,引导学生通过查阅字典的方式了解、分析其含义及对应的表情特征。这一过程旨在帮助学生理解成语中蕴含的情绪信息,将抽象的语言表达与具体的表情特征联系起来,从而提升学生的语言运用能力和情感认知能力。同时,通过成语学习,学生不仅能够更深地理解成语的含义,学会用成语表达复杂的情绪,增强共情能力,还能增强学生对中华优秀传统文化的认同感和自信心。此外,查阅字典和小组讨论也锻炼了学生的自主学习能力和团队协作能力。

表情图案设计使用“像素洞洞板”将表情图片转换为像素模式,绘制出符合情绪特征的像素图案。这一过程的目的是通过像素化处理,将抽象的表情特征转化为具体的像素图案,培养学生的艺术表现力和技术应用能力。同时,这也有助于提升学生的空间想象力和逻辑思维能力。在这个过程中,学生能够更直观地理解像素的概念及其在图像显示中的作用,提升对技术原理的认知。

编程实现通过机器人图像编辑器,将设计好的表情图案转换为像素化的代码,再通过编程将这些代码映射到OLED液晶屏的像素点上,从而实现表情图案在OLED液晶屏上的显示和动态变化。这一过程不仅涉及图像的像素化处理,学生还学会了如何将表情图片通过编程转化为可在OLED液晶屏上显示的图案,提升了他们对像素化原理和编程控制的理解。

互动展示通过小组展示和互猜活动,验证表情图案的准确性,进一步优化设计。这一环节旨在验证表情图案是否能够准确传达情绪信息,并根据反馈进行优化。互猜活动的趣味性能够激发学生对机器人编程和情感表达的兴趣,增强学习动力。同时,学生能够从他人的反馈中发现自己设计中的不足,学会如何改进自己的作品,提升批判性思维能力。


教学过程

第一阶段:提出问题

看“心”通过展示表情图片,引导学生观察和描述表情特征,提出问题:通过什么样的脸部表情判断情绪变化?

演“心”学生通过角色扮演,真实情景导入,体验情绪成语词条的含义,感受面部表情与情绪的直接联系。

画“心”学生查阅汉语词典,理解情绪成语词条的含义,并绘制对应的表情图案,将抽象的情绪成语词条具象化。

[设计意图]探索情绪变化与脸部表情之间的关系;感受表情词条与心理情绪的直接联系。

第二阶段:机器人表情方案设计

学“心”了解像素点概念和机器人屏幕显示原理,使用“像素洞洞板”将表情图片转换为像素模式,使用机器人图像编辑器,给机器人添加一个固定表情,表现它的“情感”,完成一幅表情图案的编程控制。

谋“心”教师提前准备表情成语词条并密封成为表情密语,每组学生随机抽取,且仅本小组知晓,通过查阅汉语字典了解其含义,使用机器人图像编辑器完成表情图案的设计与绘制。

[设计意图]理解像素图案的构成,学会将普通图片像素化的方法;学会设计绘制机器人表情图案。

第三阶段:设计物化——机器人表情实践制作

制“心”学生根据设计方案,核对表情设计方案与表情谜语词条含义的一致性,运用编程技能开展表情机器人的程序编写与制作。

读“心”小组之间轮流展示作品,互猜机器人表情所表达的情绪含义,并完善、调整本组表情图案设计。

[设计意图]引导学生在活动中实践制作表情机器人,逐步培养创新物化和技术应用能力;认识机器人表情动作的重要性和作用。

第四阶段:展示交流,提升信息创新意识

展“心”展示我国类人机器人的面部设计,提出遵守信息社会法律法规及信息社会创新意识的希望。

传“心”开展“机器人表情背后的语言”主题新品推介会,分享设计成果,弘扬科技创新与人文融合精神。

[设计意图]提高公众对智能科技的认识和兴趣,激发公众对科技创新的关注和支持,逐渐培养学生的社会责任心和科技实践能力。


图2 教学活动流程


图3 表情图案处理过程示例


教学效果与收获

本次教学活动通过项目式学习方式,将信息科技与语文、艺术等学科相结合,帮助学生在真实问题驱动下,经历原理运用、计算思维和数字化工具应用的过程,最终完成了机器人表情图案的设计与制作。活动不仅提升了学生的计算思维能力和数字化工具应用技能,还促进了情感教育,增强了文化自信。

该项目获得第 38 届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果二等奖

微店订阅流程

step 1

step 2

点击图片直接跳小程序


来源 | 《中国科技教育》2025-05

编辑 | 孟想

审校 | 若惜、朱志安

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
常规时间6胜2平2负,中国U15男足获得U15世界杯第50名

常规时间6胜2平2负,中国U15男足获得U15世界杯第50名

懂球帝
2026-10-30 19:51:00
净利润暴增27419%——国资委亲儿子获美国高盛、北向资金锁定,A股唯一低估真龙要起飞?

净利润暴增27419%——国资委亲儿子获美国高盛、北向资金锁定,A股唯一低估真龙要起飞?

财报翻译官
2026-10-30 14:29:36
事发飞往上海航班!一乘客突然昏迷!72岁退休医生被摇醒紧急施救,家人后怕

事发飞往上海航班!一乘客突然昏迷!72岁退休医生被摇醒紧急施救,家人后怕

上观新闻
2026-10-30 11:08:59
伊朗迎来最严峻考验,巴基斯坦和伊拉克关闭对伊朗陆路通道,通向东方的铁路线可能要断了!

伊朗迎来最严峻考验,巴基斯坦和伊拉克关闭对伊朗陆路通道,通向东方的铁路线可能要断了!

吃瓜小侦探
2026-10-26 20:24:02
不会演别尬演!田曦薇一出手,把国家一级演员王一楠、毛林林都演懵了

不会演别尬演!田曦薇一出手,把国家一级演员王一楠、毛林林都演懵了

娱乐圈笔娱君
2026-10-28 16:09:28
中国高铁背锅?西班牙列车相撞惨案查清:车没坏,人下错了命令

中国高铁背锅?西班牙列车相撞惨案查清:车没坏,人下错了命令

匹夫来搞笑
2026-10-30 16:54:07
1980年华国锋退休被查,黄克诚为何说:大胆调查,后果由他负责!

1980年华国锋退休被查,黄克诚为何说:大胆调查,后果由他负责!

浔阳咸鱼
2026-09-30 15:50:11
10月份成都,重庆,西安三城舞厅全关停!失业舞女根本不愿意躺平

10月份成都,重庆,西安三城舞厅全关停!失业舞女根本不愿意躺平

成都人的故事
2026-10-29 23:05:03
10月29日,大家期盼已久的2026退休养老金,究竟涨还是不涨?

10月29日,大家期盼已久的2026退休养老金,究竟涨还是不涨?

北海史记
2026-10-29 17:59:08
杭州湖滨“水光墙”成新晋网红,东北新婚夫妻特意来打卡

杭州湖滨“水光墙”成新晋网红,东北新婚夫妻特意来打卡

趣味萌宠的日常
2026-10-30 16:19:25
若美国入侵中国,打败中国需要几个小时?DeepSeek给出精准分析

若美国入侵中国,打败中国需要几个小时?DeepSeek给出精准分析

花漾夜雨飘雪
2026-10-28 06:25:13
长征结束毛主席留下一张照片,衣衫褴褛,骨瘦如柴,令人心痛

长征结束毛主席留下一张照片,衣衫褴褛,骨瘦如柴,令人心痛

鸢飞九天
2025-02-11 14:07:59
宋仲基口碑再崩盘!对老婆傲慢过往被扒,怪不得宋慧乔要离婚

宋仲基口碑再崩盘!对老婆傲慢过往被扒,怪不得宋慧乔要离婚

蹲坑看世界
2026-10-30 22:55:15
比亚迪发布2026年三季报:营收2215亿元,净利润100亿元同比增长28%

比亚迪发布2026年三季报:营收2215亿元,净利润100亿元同比增长28%

TechWeb
2026-10-30 10:24:11
外交部:中方将采取必要措施,坚决维护中国企业合法权益

外交部:中方将采取必要措施,坚决维护中国企业合法权益

新京报
2026-10-29 15:51:08
2013年深圳的海砂楼事件

2013年深圳的海砂楼事件

原广工业
2026-10-29 14:58:00
深度长文:你敢信吗?人类基因组就是个跑了38亿年没人敢重构的屎山代码

深度长文:你敢信吗?人类基因组就是个跑了38亿年没人敢重构的屎山代码

宇宙时空
2026-10-29 07:54:38
长得漂亮却坏事做尽,3次入狱,被摘除4处器官的她,如今过得怎样

长得漂亮却坏事做尽,3次入狱,被摘除4处器官的她,如今过得怎样

老范谈史
2026-10-30 17:15:19
鲁梅尼格:我乐意接受金球奖道歉,毕竟这还是留在了我们家族

鲁梅尼格:我乐意接受金球奖道歉,毕竟这还是留在了我们家族

懂球帝
2026-10-30 18:10:54
你见过最不讲卫生的女生是怎样的?网友:下回不准描述这么细致了

你见过最不讲卫生的女生是怎样的?网友:下回不准描述这么细致了

夜深爱杂谈
2026-09-14 20:38:40
2026-10-30 23:31:00
中国科技教育 incentive-icons
中国科技教育
《中国科技教育》杂志公号
3067文章数 7286关注度
往期回顾 全部

科技要闻

谷歌一天跌没5000亿美元!AI烧钱吓傻华尔街

头条要闻

广东一家医院全面停诊 官方:收入下降已无法维持运营

头条要闻

广东一家医院全面停诊 官方:收入下降已无法维持运营

体育要闻

第三年合同获保障 杨瀚森在垃圾时间抢饭碗

娱乐要闻

李冰冰任泉亲密照流出,情谊胜过夫妻

财经要闻

直播退烧,品牌迎来梦醒时分

汽车要闻

问界新M8公布Max、Max+、Ultra三款配置,即日起开放选择

态度原创

时尚
本地
亲子
房产
公开课

秋天衣服买太多也没必要,黑色单品才最受欢迎,百搭又显瘦

本地新闻

秋假去哪玩,4 站打卡京郊限定秋色

亲子要闻

孩子总是挤眉弄眼,并非坏习惯!儿童抽动障碍关爱日,规范化门诊全国示范中心来了

房产要闻

3栋楼推倒重建!两个新盘集体“哑火”,长实陷入质量危机

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版