中小學(xué)智能機(jī)器人教育與學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)

陳小平

摘 要：闡述了信息素養(yǎng)的內(nèi)涵和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)過程、機(jī)器人競賽兩個(gè)方面探討了在信息社會(huì)中中小學(xué)生的信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：信息素養(yǎng)；機(jī)器人；機(jī)器人教育

當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入信息時(shí)代，信息素養(yǎng)將成為個(gè)體適應(yīng)未來社會(huì)生活的基本生存能力。機(jī)器人教育就是要從小培養(yǎng)孩子們的動(dòng)手能力，讓學(xué)生置身于充滿趣味性、挑戰(zhàn)性的活動(dòng)中，讓他們解決開放性的問題，鼓勵(lì)他們?nèi)?chuàng)造，去發(fā)揮他們的想象力，并把想法動(dòng)手搭建出來，然后測試自己的設(shè)計(jì)，加以改進(jìn)，這樣形成知識在他們的大腦中的建構(gòu)過程，也培養(yǎng)了他們的信息素養(yǎng)能力，從而進(jìn)入學(xué)習(xí)知識的良性循環(huán)。

一、概念的界定

1.機(jī)器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機(jī)器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動(dòng)方式的理論與實(shí)踐

2.機(jī)器人教育有理論和實(shí)踐兩大領(lǐng)域

理論方面，機(jī)器人教育有自身的理論基礎(chǔ)與基本理論，能形成相對獨(dú)立的學(xué)科理論體系與方法體系。實(shí)踐方面，機(jī)器人教育是指以機(jī)器人為主要教學(xué)內(nèi)容或教學(xué)工具而開展的教與學(xué)活動(dòng)，這些活動(dòng)是在具體實(shí)踐的過程中逐步完成的。

3.開展機(jī)器人教育有兩大目的

一是優(yōu)化教與學(xué)的效果，二是優(yōu)化教師與學(xué)生的勞動(dòng)方式。前者強(qiáng)調(diào)以較少的教育投入（包括人力、物力、財(cái)力、時(shí)間等）取得較大的教育效果（主要指學(xué)生的知識獲得、技能形成、情感培養(yǎng)等）。后者是指采用機(jī)器人這種教與學(xué)的勞動(dòng)工具，能改善教學(xué)方式與方法，減輕師生的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短勞動(dòng)時(shí)間，提高勞動(dòng)效率。

二、機(jī)器人教育中學(xué)生信息素養(yǎng)的培養(yǎng)

機(jī)器人教育不僅為學(xué)生的聰明才智提供了一個(gè)展示的平臺，也為教育提供了革命性的教育平臺。它強(qiáng)調(diào)讓孩子們主動(dòng)探索、動(dòng)手實(shí)踐，親身體驗(yàn)抽象的理論如何變成觸手可及的答案，這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力等綜合能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作精神、進(jìn)取精神等，學(xué)習(xí)過程中不斷探索、研究、實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)自己的新創(chuàng)意、新設(shè)想，大大培養(yǎng)了學(xué)生的信息素養(yǎng)。

1.教學(xué)活動(dòng)的過程培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)

機(jī)器人教育的一個(gè)最大的優(yōu)勢就在于它完全可以以活動(dòng)課的形式展開，一個(gè)活動(dòng)的開展可以分為以下幾個(gè)步驟。

（1）設(shè)計(jì)比賽項(xiàng)目。設(shè)計(jì)一個(gè)具有挑戰(zhàn)的比賽項(xiàng)目（比如機(jī)器人滅火或機(jī)器人足球）可以引起學(xué)生興趣，激發(fā)積極性。實(shí)驗(yàn)表明，因?yàn)椤皺C(jī)器人挑戰(zhàn)”安排的活動(dòng)主題不僅有趣，更能提供開放性的問題解決方案，學(xué)生可以用不同的方法達(dá)到同一項(xiàng)目標(biāo)，從而鼓勵(lì)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維。

（2）組成一個(gè)三人小組。在學(xué)生中先讓他們自己彼此溝通交流，達(dá)成共識，形成相互信任、相互尊重、相互合作的意識，讓他們自己在自愿的基礎(chǔ)上形成合作伙伴關(guān)系，成立合作小組，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和合作能力。

（3）創(chuàng)造性方案設(shè)計(jì)、研討。一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案、解決途徑有多種，以小組為單位，讓學(xué)生探討完成項(xiàng)目所需要的硬件設(shè)備、制作方法、安裝方法，探討完成項(xiàng)目任務(wù)的軟件策略、思路（例如機(jī)器人滅火中，學(xué)生就應(yīng)該考慮滅火的一些方式，是用風(fēng)，用氣，用水等，需要些怎樣的傳感器，怎樣快速完成滅火等），設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)比賽的方法，這樣能充分調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的積極性，變“老師讓我做”為“我想要做”，培養(yǎng)分析問題的能力和設(shè)計(jì)能力。

（4）動(dòng)手實(shí)施。小組成員根據(jù)方案進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)硬件的制作、安裝，軟件的編寫、調(diào)試，讓學(xué)生把所學(xué)的知識和實(shí)際情況真正聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)比賽的實(shí)際應(yīng)用，挖掘每個(gè)學(xué)生的潛能，增強(qiáng)了學(xué)生的自主能力，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，建立自信心變“這能行嗎？”為“我能行”“我一定行”，培養(yǎng)了學(xué)生準(zhǔn)確地、創(chuàng)造性地使用信息的素養(yǎng)。

（5）改進(jìn)完善（創(chuàng)新）。各小組把設(shè)計(jì)好的機(jī)器人放到一個(gè)真實(shí)的環(huán)境當(dāng)中（滅火就放到滅火場地中），進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)測試，讓學(xué)生體會(huì)具體環(huán)境中的機(jī)器人與自己心目中理想的機(jī)器人的差別，讓學(xué)生遇見新存在的問題，學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象分析原因，繼續(xù)對自己的機(jī)器人進(jìn)行硬件的改良、調(diào)整，軟件的設(shè)計(jì)、測試，學(xué)會(huì)總結(jié)、積累成果，充分發(fā)揮自己的想象力，讓自己去模擬機(jī)器人，從中找出蛛絲馬跡，讓機(jī)器人的工作過程符合在某個(gè)環(huán)境中的要求。

2.開展機(jī)器人競賽活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)

首先從我們競賽的方式看：有競技賽和創(chuàng)新賽，競技賽要求學(xué)生根據(jù)某一項(xiàng)目的具體規(guī)則，以一種更優(yōu)質(zhì)、更有效的方式完成任務(wù)。創(chuàng)新賽可以讓學(xué)生展開想象翅膀，創(chuàng)造出一些既實(shí)用又美觀的東西，這樣學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中肯定會(huì)遇到很多問題、難題，由于興趣是最好的老師，學(xué)生會(huì)對這些知識孜孜以求之，哪怕是自己平時(shí)沒什么興趣的知識、概念、原理，這樣就培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)學(xué)習(xí)能力和堅(jiān)定信心。

其次從競賽的過程看：學(xué)生在機(jī)器人競技過程中，各小組對任務(wù)的具體認(rèn)識、硬件的安裝、軟件的設(shè)計(jì)等存在著差異，會(huì)直接影響他們的成績。比賽中那些優(yōu)秀的設(shè)計(jì)會(huì)脫穎而出，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)存在著科學(xué)性，會(huì)影響、啟發(fā)其他小組的成員努力發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)上存在的問題，現(xiàn)場做出比賽時(shí)有效地調(diào)整，讓自己在比賽中獲取更好的成績。有比賽就有失敗者，學(xué)生通過比賽雖然失敗了，但他們會(huì)學(xué)到很多知識與經(jīng)驗(yàn)，新的夢想、新的前進(jìn)目標(biāo)會(huì)出現(xiàn)在學(xué)生的心中，使學(xué)生產(chǎn)生永無止境的追求。

機(jī)器人教育是一種“教學(xué)主義”與“建構(gòu)主義”交互影響的教育方式，教師在充當(dāng)教學(xué)者角色的同時(shí)，要對沉浸于問題解決過程的各組學(xué)生擔(dān)負(fù)起引導(dǎo)者的角色，那些獨(dú)立設(shè)計(jì)了問題解決方案的學(xué)生會(huì)體驗(yàn)到成就感，這種體驗(yàn)與簡單記憶他人的成果是截然不同的。這使學(xué)習(xí)成為一種異乎尋常的經(jīng)歷，學(xué)生獲得的主動(dòng)權(quán)越多，就越喜歡上課，對自己的學(xué)習(xí)過程也掌握得更好。因此，智能機(jī)器人教育進(jìn)入中小學(xué)不僅給相關(guān)的課程帶來了新內(nèi)容，而且為推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的自主性、獨(dú)立性、研究性、創(chuàng)新性提供了廣闊的空間，更為探索教育的新途徑、新方法提供了可行性平臺。