小學(xué)信息技術(shù)課上開展機(jī)器人教育的意義與探究

劉炳祥

在現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的社會(huì)大背景下，在校園教育中信息技術(shù)學(xué)科隨之應(yīng)運(yùn)而生?！懊梢责B(yǎng)正，圣功也?！本托W(xué)信息技術(shù)教育而言，其根本目的和主要任務(wù)并不是培養(yǎng)專業(yè)性人才雛形，而是在啟蒙教育這一不可逆轉(zhuǎn)的原始黃金時(shí)期，有效地激發(fā)兒童的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們對(duì)信息技術(shù)的基礎(chǔ)認(rèn)知，通過理論知識(shí)學(xué)習(xí)、思維活動(dòng)引領(lǐng)和實(shí)際動(dòng)手操作等途徑和方式，逐步培養(yǎng)更加具有開拓性和創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)思維精神。機(jī)器人教育的內(nèi)在屬性和基本特點(diǎn)，完全契合這種精神和實(shí)際需要。在小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科活動(dòng)中開展機(jī)器人教育，有什么意義呢？究竟如何開展呢？

在現(xiàn)代科技日新月異發(fā)展的今天，融多種科技成果為一體的機(jī)器人技術(shù)，不僅成為衡量經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)，而且在一定程度上代表高新技術(shù)發(fā)展、國家技術(shù)改革的顯著標(biāo)桿。作為社會(huì)建設(shè)人才的搖籃基地，加強(qiáng)學(xué)校信息技術(shù)教育的必要性和重要性是不言而喻的。“少年興，則國家興；少年強(qiáng)，則國家強(qiáng)。”尤其在啟蒙教育這一不可逆轉(zhuǎn)的原始黃金時(shí)期，以機(jī)器人教育為代表的信息技術(shù)學(xué)科活動(dòng)，是引領(lǐng)兒童“教學(xué)做合一”行為、培養(yǎng)他們科技開拓意識(shí)與創(chuàng)新精神的有效載體和優(yōu)質(zhì)平臺(tái)。本文結(jié)合小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的實(shí)踐與思考，擬就兒童機(jī)器人教育的意義和做法，簡述一些拋磚引玉之論。

一、簡析信息技術(shù)課程中機(jī)器人教育的主要意義

在小學(xué)信息技術(shù)課程活動(dòng)中，重視并開展兒童機(jī)器人教育活動(dòng)，既意義重大又影響深遠(yuǎn)。概括來說，集中體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

（一）非常契合現(xiàn)代教育信息化發(fā)展的要求

眾所周知，一個(gè)完整的機(jī)器人除了計(jì)算機(jī)技術(shù)，還包含材料、控制、機(jī)械和通訊等方面的技術(shù)，并且應(yīng)用到電、光、聲、磁、力等物理學(xué)知識(shí)，涉及諸多學(xué)科領(lǐng)域，是一種“百家互動(dòng)綜合體”現(xiàn)象。正因如此，在小學(xué)信息技術(shù)課程活動(dòng)中，教師善于借助機(jī)器人教育這一優(yōu)質(zhì)平臺(tái)，既可讓兒童在不用揚(yáng)鞭自奮蹄中有效掌握所學(xué)知識(shí)，又能在學(xué)用結(jié)合、實(shí)踐操作中得到更好的拓展和創(chuàng)新。也就是說，機(jī)器人教育適合兒童活潑好動(dòng)的學(xué)習(xí)心態(tài)，契合現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的大趨勢和大潮流。比如，在實(shí)踐與操作過程中，小學(xué)生能夠初步了解控制編程，充分了解傳感器的作用，逐步形成機(jī)器人的概念框架，產(chǎn)生相應(yīng)的信息技術(shù)思維方式等。再如，在機(jī)器人教育活動(dòng)中，逐步培養(yǎng)兒童分析與解決問題的能力、邏輯思維能力等。所有這些，都是傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)不曾具備的，也是難以比擬的。

（二）非常有利于促進(jìn)兒童能力的全面發(fā)展

隨著教育信息化特質(zhì)的不斷加劇和深化，對(duì)信息技術(shù)教育提出了更大挑戰(zhàn)和更高要求，簡單的電腦學(xué)習(xí)與程序操作已不能滿足這一形勢的發(fā)展與要求。與之相應(yīng)的是，機(jī)器人教育更加有利于培養(yǎng)兒童的思維意識(shí)，更好地引領(lǐng)他們的行為能力。主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1.有利于全面提升兒童的動(dòng)手能力

由于心智發(fā)育的規(guī)律性，兒童普遍具有“求趣、求新、求異、求動(dòng)”的基本特點(diǎn)。不僅如此，兒童的智慧多出自他們的“手指尖上”。在機(jī)器人教育過程中，在課題研究方式的引領(lǐng)下，通過構(gòu)成單元，激勵(lì)并驅(qū)動(dòng)兒童利用不同的部件和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)機(jī)器人并編寫相應(yīng)程序。這種理論聯(lián)系實(shí)際的“教學(xué)做合一”，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的全面動(dòng)手能力能夠充分發(fā)揮不容忽視的“正強(qiáng)化”作用。

2.有利于全面提升兒童的創(chuàng)新能力

在機(jī)器人教育中，不僅需要一定的動(dòng)手操作，還需要相應(yīng)的創(chuàng)新意識(shí)。課堂教學(xué)中，通過展示新的研究課題，讓兒童在分組討論、互動(dòng)交流和相互啟發(fā)下，努力地探究主題方案設(shè)計(jì)、搭建機(jī)器人、編寫相關(guān)程序等主題任務(wù)，在不同程度上自然會(huì)引發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)。以“機(jī)器人機(jī)械手”的教學(xué)為例。教師引導(dǎo)小學(xué)生利用馬達(dá)、梁、軸、齒輪（都是機(jī)器人獨(dú)有的）等材料，嘗試著搭建并完成“搬運(yùn)”動(dòng)作。他們在好奇心的強(qiáng)烈驅(qū)動(dòng)下，獨(dú)自思維、合作探究、相互啟發(fā)，往往由此產(chǎn)生非常豐富的靈感和聯(lián)想，同時(shí)創(chuàng)造出許多并不相同的作品。這難道不是一種創(chuàng)新現(xiàn)象嗎？

3.有利于全面提升兒童的信息化素養(yǎng)

機(jī)器人本身就是信息技術(shù)的先進(jìn)產(chǎn)物，而且具有強(qiáng)烈的信息化特征。在機(jī)器人教育活動(dòng)中，在激勵(lì)、喚醒和鼓舞等教育藝術(shù)的作用下，能夠更加有效地激發(fā)兒童的情趣，在“教學(xué)思做”中更好地學(xué)習(xí)并掌握信息加工、處理等知識(shí)，進(jìn)而不斷提升信息素養(yǎng)。

二、對(duì)小學(xué)信息課程中機(jī)器人教育的簡要性探究

俗話說：“教無定法，確有章法?！北疚牧⒆阌凇皹犯邫C(jī)器人項(xiàng)目”教學(xué)這個(gè)視角，通過“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的教學(xué)方法，主要從如下幾個(gè)方面，簡述對(duì)兒童機(jī)器人教育的點(diǎn)滴探究，希望與同行分享并獲取商榷之言。

（一）樂高機(jī)器人和課程教學(xué)概況簡介

在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)過程中，“樂高機(jī)器人”既是關(guān)注熱點(diǎn)又是重要組成。課程內(nèi)容體系沿用的是“機(jī)械+傳感”模式?？傮w來說，在硬件和軟件教學(xué)設(shè)施上要求不高。作品在制作上形象、具體，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的要求也不高。也就是說，以“樂高機(jī)器人”為核心的信息技術(shù)課程學(xué)習(xí)，既容易激發(fā)學(xué)生的興趣，又具有操作性。它在課程教學(xué)上的概況如何呢？其構(gòu)成要素主要包括“機(jī)械部件”“電子部件”等方面。根據(jù)不同學(xué)段的兒童認(rèn)知特點(diǎn)，可把它分為“初級(jí)”“中高級(jí)”兩個(gè)課程體系。它們相互之間的關(guān)系———前者是基礎(chǔ)，項(xiàng)目更多地偏向于綜合運(yùn)用，引入電路基礎(chǔ)知識(shí)和部分傳感器。其主要核心線索：有減速結(jié)構(gòu)，有移動(dòng)結(jié)構(gòu)，有曲柄結(jié)構(gòu)，有凸輪結(jié)構(gòu)，有鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，還有同步帶結(jié)構(gòu)等。主要教學(xué)目標(biāo)在于：了解并熟悉常見機(jī)械結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)并接觸電路基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)兒童的合作精神和學(xué)習(xí)品質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，初級(jí)課程教學(xué)主要內(nèi)容和目標(biāo)設(shè)置如下：（1）掌握基本結(jié)構(gòu)類型，如杠桿原理等；（2）能夠認(rèn)識(shí)并使用滑輪、軸、輪轂等零件；（3）能夠認(rèn)識(shí)生活中的棘輪、棘爪等機(jī)械裝置；（4）能夠認(rèn)識(shí)并組裝曲柄結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)繞軸旋轉(zhuǎn)；（5）能夠認(rèn)識(shí)皮帶傳動(dòng)的基本裝置等；（6）學(xué)習(xí)并理解簡易重物拉升機(jī)械裝置基本原理；（7）能夠了解齒輪組之間的傳動(dòng)速度；（8）能夠?qū)W會(huì)并使用有關(guān)基本測量工具。

（二）在“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”下的樂高機(jī)器人教育

首先，什么是“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法呢？顧名思義，在實(shí)際教學(xué)過程中，教師組織并引導(dǎo)學(xué)生圍繞一個(gè)任務(wù)活動(dòng)中心，通過一系列問題驅(qū)動(dòng)，通過主動(dòng)應(yīng)用學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行情感體驗(yàn)下的自主探索和互動(dòng)協(xié)作學(xué)習(xí)。這是一種建立在建構(gòu)主義理論上的教學(xué)方式和方法。

那么，如何通過“任務(wù)驅(qū)動(dòng)法”開展樂高機(jī)器人初級(jí)體系教育活動(dòng)呢？以“蒸汽火車（連桿結(jié)構(gòu)）”項(xiàng)目為例，基本活動(dòng)流程如下：（1）通過課件演示，向?qū)W生簡要介紹蒸汽火車及其動(dòng)力部分；（2）教師提問“火車的動(dòng)力來源是什么”；（3）介紹齒輪連桿結(jié)構(gòu)；（4）演示項(xiàng)目關(guān)鍵步驟和結(jié)構(gòu)；（5）讓學(xué)生在小組合作狀態(tài)下完成任務(wù)；（6）對(duì)部分優(yōu)秀作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。課程教學(xué)應(yīng)突出重點(diǎn)、難點(diǎn)。課程教學(xué)從減速結(jié)構(gòu)、移動(dòng)結(jié)構(gòu)、曲柄結(jié)構(gòu)、凸輪結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等方面，依次有序地進(jìn)行和展開。值得一提的是，在教學(xué)過程中，還要適當(dāng)?shù)刎灤┫鄳?yīng)的科學(xué)文化發(fā)展史等知識(shí)，以切實(shí)體現(xiàn)“工具性教學(xué)與人文性教育”和諧統(tǒng)一的學(xué)科特點(diǎn)。當(dāng)然，在教學(xué)設(shè)計(jì)和安排上要注意細(xì)節(jié)。

三、基本結(jié)論

時(shí)至今日，信息技術(shù)教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)掀起了令人期待的熱潮現(xiàn)象，而且正在日益形成一種不可逆轉(zhuǎn)的強(qiáng)烈發(fā)展態(tài)勢。讓機(jī)器人教育不斷地走近并逐步走入小學(xué)信息技術(shù)課程活動(dòng)中，是大勢所趨卻道路曲折。尤其是在信息化并不發(fā)達(dá)的農(nóng)村學(xué)校里，機(jī)器人教育還面臨一個(gè)人力與技術(shù)同時(shí)發(fā)展的實(shí)質(zhì)性問題。作為新時(shí)期的教育人，我們應(yīng)解放思想、與時(shí)俱進(jìn)，為農(nóng)村學(xué)校機(jī)器人教育發(fā)展貢獻(xiàn)智慧和力量。