機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的可行性分析

戴水龍

摘 要：本文首先對機器人教育對小學(xué)生的影響作出闡述，然后結(jié)合實例，對機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的可行性展開分析。

關(guān)鍵詞：機器人教育;小學(xué)生;計算思維;可行性

近幾年，機器人教育在我國中小學(xué)推廣力度逐漸增強，這對于小學(xué)生計算思維培養(yǎng)以及科學(xué)研究興趣培養(yǎng)具有重要意義。

1 機器人教育對小學(xué)生的影響

在機器人教育過程中，現(xiàn)階段，選修課形式、課外科技小組形式、信息技術(shù)課形式、綜合實踐活動課形式在我國中小學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用，機器人課程內(nèi)容涉及多種學(xué)科知識，可以讓學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力、動手實踐能力得以培養(yǎng)，在小學(xué)教學(xué)過程中，機器人教育可以培養(yǎng)小學(xué)生的計算思維。一方面，通過機器人教育，可以讓學(xué)生在計算機學(xué)科中分離計算思維，幫助學(xué)生養(yǎng)成問題解決通用范式，幫助學(xué)生應(yīng)對、解決生活中的問題;另一方面，通過機器人教育可以對學(xué)生其他能力培養(yǎng)起到促進(jìn)作用，如使用APP Inventor開展程序設(shè)計教學(xué)工作，就可以培養(yǎng)學(xué)生的邏輯嚴(yán)密性與創(chuàng)造思維能力[1]。

2 機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的可行性

2.1 教育框架方面

通過機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維在教育框架方面具有可行性，在教育框架中，教師可以設(shè)置明確教學(xué)目標(biāo)、完善教育內(nèi)容。在教學(xué)目標(biāo)設(shè)置中，首先，小學(xué)計算機教師可以設(shè)置知識目標(biāo)為了解、掌握智能機器人為載體的信息技術(shù)、通用技術(shù)基本知識、基本技能，學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展、應(yīng)用對社會科學(xué)發(fā)展以及人類生活的影響;其次，可以設(shè)置能力目標(biāo)為設(shè)計、編寫機器人程序，可以對多種具有實用功能機器人進(jìn)行拼裝，可以自行完成智能家電、機器人維護工作;最后，可以設(shè)置情感目標(biāo)為培養(yǎng)學(xué)生對人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)興趣，在機器人競賽活動中可以獲得積極情感。在教育內(nèi)容完善中，首先，小學(xué)計算機教師可以設(shè)置機器人概況模塊，即讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)此內(nèi)容樹立自身計算思維發(fā)展理念;其次，可以設(shè)置機器人編程模塊，學(xué)生通過學(xué)習(xí)可以設(shè)置計算思維學(xué)習(xí)目標(biāo);再次，可以設(shè)置機器人硬件模塊，通過設(shè)計問題、實際問題有效結(jié)合，可以讓學(xué)生高質(zhì)量完成學(xué)習(xí)任務(wù);最后，可以設(shè)置機器人應(yīng)用模塊，通過學(xué)習(xí)可以對學(xué)生計算思維開展多元評價工作。

2.2 軟件應(yīng)用方面

軟件應(yīng)用選擇對于機器人教育活動順利開展具有重要意義，現(xiàn)階段，小學(xué)計算機教師可以針對學(xué)生學(xué)情特點、教學(xué)內(nèi)容科學(xué)選擇教學(xué)軟件，保證機器人教育可行性。以Labplus軟件為例，該軟件主要模塊為：（1）控制欄。此模塊可以讓學(xué)生在具體操作前開展項目新建工作、項目導(dǎo)入工作，可以對外接設(shè)備類型進(jìn)行科學(xué)選擇。（2）效果預(yù)覽。此模塊可以讓角色運動動作得以展示，可以讓學(xué)生檢驗自身操作情況。（3）角色管理、背景創(chuàng)建。此模塊可以讓學(xué)生高效完成目標(biāo)角色的創(chuàng)建、選擇工作。（4）可視化編程。此模塊可以讓學(xué)生控制腳本、聲音、造型等內(nèi)容。在腳本控制中，主要內(nèi)容包含動作、事件、外觀、控制、聲音、畫筆、偵測、數(shù)字與邏輯運算、數(shù)據(jù)與指令等內(nèi)容，針對動作內(nèi)容，可以開展移動、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、滑行以及反彈等操作;針對事件內(nèi)容，可以完成點擊、按鍵、接收消息、廣播、保存等操作;針對控制內(nèi)容，可以完成等待、重復(fù)執(zhí)行、if條件、停止、克隆等操作;針對畫筆內(nèi)容，可以完成清空、圖章、落筆、抬筆、設(shè)定顏色、設(shè)定色度以及設(shè)定大小等操作。使用此軟件程序，可以讓小學(xué)計算機教師在課堂教學(xué)中對課堂流程予以靈活安排，可以對計算思維能力進(jìn)行多維度鍛煉。

2.3 學(xué)習(xí)興趣方面

學(xué)習(xí)興趣是影響機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的重要因素，現(xiàn)階段，利用一定程序軟件、硬件設(shè)備可以起到吸引小學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要作用。如使用盛思創(chuàng)客交互式可編程初級實驗箱，就可以起到此種教學(xué)效果，此軟件程序具有交互簡易化、操作方便化特點，小學(xué)生在程序設(shè)計、實際操作過程中，可以做到集中注意力、思路清晰，讓其在問題分析中發(fā)散個人思維，培養(yǎng)自身對知識的綜合應(yīng)用能力與對現(xiàn)實生活問題的理解能力，與此同時，可以讓小學(xué)生在方案的不斷測試、優(yōu)化中培養(yǎng)其邏輯能力。除此之外，交互式可編程初級實驗箱利用USB可以和電腦連接，進(jìn)而對多種場景進(jìn)行模擬，和Labplus軟件進(jìn)行配套使用，可以讓小學(xué)生完成Scratch編程工作和傳感器學(xué)習(xí)工作，在傳感器學(xué)習(xí)中，主要包含外接傳感器接口、濕度傳感器、光線傳感器、滑竿傳感器、按鍵傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、人體紅外傳感器等內(nèi)容，可以保證學(xué)習(xí)全面性。

2.4 流程管控方面

在流程管控方面，機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維具有一定可行性，以智能風(fēng)扇設(shè)計制作為例，首先，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行連接設(shè)備操作，連接交互式可編程初級試驗箱和筆記本電腦，在打開軟件后，可以開展連接調(diào)試工作;其次，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行程序設(shè)計工作，引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)計問題進(jìn)行解決，并編排代碼模塊;最后，可以開展程序調(diào)試工作，在實驗成功后，可以對課堂學(xué)習(xí)情況進(jìn)行回顧。因為整體流程安排較為清晰，可以讓整體因果邏輯更為明朗，讓教師開展科學(xué)管控工作[2]。

結(jié)束語：

綜上所述，利用機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維在教育框架方面、軟件應(yīng)用方面、學(xué)習(xí)興趣方面以及流程管控方面具有可行性，小學(xué)計算機教師應(yīng)對學(xué)生學(xué)情特點進(jìn)行全面考量，并做好方案制定工作、教學(xué)管控工作，保證機器人教育活動開展效果。

參考文獻(xiàn)

[1]黃永強.智能社會視域下中小學(xué)機器人教育研究[J].實驗教學(xué)與儀器，2020，37（01）：69-70.

[2]劉婉清，喻倩.機器人教育培養(yǎng)小學(xué)生計算思維的可行性分析[J].中國教育技術(shù)裝備，2019（09）：77-79+85.

基金項目：本文系浙江省教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于STEAM的機器人教育模式的探索”（項目編號：2019SC348）研究成果。