淺談如何在小學(xué)有效開(kāi)展機(jī)器人教育

許云

（南京市上元小學(xué) 江蘇南京 211100）

近十幾年，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的機(jī)器人教育，是當(dāng)今小學(xué)生為智能機(jī)器人時(shí)代的到來(lái)做準(zhǔn)備的，智能機(jī)器人時(shí)代是屬于他們的。2017 年教育部印發(fā)了《中小學(xué)生綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》，提出機(jī)器人教育將進(jìn)入中小學(xué)成為必修課程，由此可見(jiàn)我國(guó)對(duì)機(jī)器人教育的重視程度。

一、機(jī)器人教育推廣開(kāi)展的意義所在

在小學(xué)階段開(kāi)展機(jī)器人教育有著深遠(yuǎn)的意義，對(duì)于學(xué)生的智力啟蒙與全方面的素質(zhì)培養(yǎng)有著積極的作用，主要概括如下：

（一）符合國(guó)家的教育方針與教育需求

廣義范圍內(nèi)的機(jī)器人教育包括了以計(jì)算機(jī)為主，通過(guò)編程控制、網(wǎng)絡(luò)通信、機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)原理、動(dòng)力傳輸?shù)雀鱾€(gè)方面的技術(shù)的綜合應(yīng)用，運(yùn)用光學(xué)、電氣知識(shí)、磁力效應(yīng)、力學(xué)基礎(chǔ)等多方面知識(shí)，相互配合的一門實(shí)驗(yàn)型的新型學(xué)科。正是由于此種特殊的綜合能力培養(yǎng)快速的原因，特別符合小學(xué)階段信息技術(shù)課程的開(kāi)展需求，在課堂傳授知識(shí)的同時(shí)教師能夠通過(guò)機(jī)器人教育這樣有效的、優(yōu)秀的教育平臺(tái)，使學(xué)生能夠在寓教于樂(lè)中學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的同時(shí)不斷掌握知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用并且開(kāi)闊視野。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用機(jī)器人教育滿足了兒童階段活潑好奇的心理狀態(tài)，同時(shí)能夠借助機(jī)器人教學(xué)達(dá)到科技教育的目的，一舉兩得。舉例來(lái)講，在課堂上通過(guò)細(xì)致的講解，每一步組裝拼接時(shí)，要求學(xué)生細(xì)致地觀察，體會(huì)編程的嚴(yán)謹(jǐn)性，感受機(jī)械驅(qū)動(dòng)的魅力，在實(shí)際操作中使學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，逐步培養(yǎng)學(xué)生善于思考的學(xué)習(xí)方式，授之以魚不如授之以漁。機(jī)器人教育的應(yīng)用，有別于傳統(tǒng)的信息技術(shù)教育，具有了跨時(shí)代的優(yōu)越性。

（二）全面提升素質(zhì)能力

伴隨著信息技術(shù)的更新迭代，對(duì)于信息技術(shù)教育的發(fā)展提出了更加嚴(yán)苛的要求，小學(xué)階段信息技術(shù)教學(xué)不再僅僅滿足于對(duì)于技術(shù)及基礎(chǔ)知識(shí)的了解與程序的簡(jiǎn)單操作。機(jī)器人教育的引入與延伸教學(xué)有利于學(xué)生的動(dòng)手與思維能力的培養(yǎng)，團(tuán)隊(duì)間的協(xié)同合作，則體現(xiàn)了相互交流溝通的能力，能夠提升學(xué)生的探索精神與強(qiáng)化自我學(xué)習(xí)能力。主要體現(xiàn)可以概括為以下幾個(gè)方面：

1.提升學(xué)生的實(shí)際操作能力

對(duì)于兒童的智力開(kāi)發(fā)應(yīng)該從動(dòng)手能力開(kāi)始培養(yǎng)，遵循人的探索與發(fā)現(xiàn)的本能，對(duì)于事物的理解通過(guò)動(dòng)手去探索。在機(jī)器人教育的過(guò)程中，通過(guò)教學(xué)主題的探究，使學(xué)生學(xué)會(huì)每一個(gè)機(jī)器人元件的功能與驅(qū)動(dòng)程序之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，促使學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)，自主探索組裝的能力。

2.有利于全面提升兒童的創(chuàng)新能力

在知識(shí)的道路上探索需要不斷地求新、創(chuàng)新，同理在機(jī)器人的教學(xué)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在機(jī)器人的課堂教學(xué)中，通過(guò)一連串的問(wèn)題設(shè)置，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組學(xué)習(xí)研究，相互討論發(fā)言，各抒己見(jiàn)。在課堂教學(xué)任務(wù)中，可以根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)程編制不同的主題，如機(jī)器人的組裝拼接、驅(qū)動(dòng)程序的編寫等，按照學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度由淺入深、由簡(jiǎn)入繁，在學(xué)習(xí)的進(jìn)程中不斷設(shè)置問(wèn)題留給學(xué)生去探討，引導(dǎo)學(xué)生的求知欲與創(chuàng)新能力的提升。舉例來(lái)說(shuō)，在機(jī)器人手臂的教學(xué)中，教師首先通過(guò)對(duì)與各種電動(dòng)機(jī)械配件的功能以及應(yīng)用方法進(jìn)行介紹，通過(guò)演示講解說(shuō)明，再由學(xué)生進(jìn)行拼裝，在拼裝的過(guò)程中難免會(huì)出錯(cuò)，此時(shí)教師只需要指出大致的范圍，讓學(xué)生自我檢查、自己確認(rèn)出錯(cuò)的位置，并完成替換，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，同時(shí)也可以在團(tuán)隊(duì)小組中安排學(xué)生進(jìn)行相互配合完成機(jī)器人的拼裝過(guò)程。

二、小學(xué)人工智能教育機(jī)器人策略

（一）進(jìn)一步完善人工智能課程體系

在小學(xué)人工智能教育機(jī)器人應(yīng)用范圍越來(lái)越廣的背景下，小學(xué)應(yīng)該進(jìn)一步完善人工智能課程體系，發(fā)揮人工智能教育機(jī)器人的真正作用，提高小學(xué)生對(duì)人工智能的興趣。針對(duì)人工智能課程，應(yīng)該設(shè)計(jì)以下課程目標(biāo)：首先，應(yīng)該引導(dǎo)小學(xué)生了解人工智能的基本定義，從而幫助小學(xué)生更好地掌握人工智能的價(jià)值和作用，讓小學(xué)生能夠接受人工智能教育機(jī)器人的教育；其次，教師應(yīng)該通過(guò)人工智能教育機(jī)器人帶領(lǐng)學(xué)生一起了解人工智能的相關(guān)原理，讓小學(xué)生了解人工智能教育機(jī)器人為什么能夠運(yùn)行以及具體過(guò)程；再次，教師應(yīng)該引導(dǎo)小學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的編程技巧，鍛煉學(xué)生的邏輯思考能力和數(shù)學(xué)思維能力，讓學(xué)生能夠?qū)θ斯ぶ悄苓M(jìn)行一定的程序設(shè)計(jì)；最后，帶領(lǐng)學(xué)生一起認(rèn)識(shí)人工智能教育機(jī)器人的組裝過(guò)程，并給予學(xué)生組裝的實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作提高自己的實(shí)踐能力。

（二）提高教師的教育水平

在小學(xué)引入人工智能教育機(jī)器人輔助教學(xué)工作后，學(xué)校教師應(yīng)該積極學(xué)習(xí)人工智能的操作方法，提高人工智能在教學(xué)中的融合度，讓人工智能能夠真正在課堂學(xué)習(xí)中發(fā)揮作用。教師可以利用人工智能教育為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生打造更加真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生能夠真正將學(xué)習(xí)的理論知識(shí)應(yīng)用實(shí)踐之中，借助人工智能教育機(jī)器人的各項(xiàng)功能鞏固自己的知識(shí)、提高自己的實(shí)踐能力。由于人工智能是新興發(fā)展的產(chǎn)物，并且在科學(xué)技術(shù)大爆炸的背景下，更新?lián)Q代速度十分驚人，新的人工智能理論和功能每時(shí)每刻都在發(fā)生變化，教師只有通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，才能更加熟練地掌握人工智能教育機(jī)器人的使用方法，用最新的理念和教育方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，讓學(xué)生在人工智能的幫助下開(kāi)闊學(xué)習(xí)視野、提高學(xué)習(xí)能力。

（三）打造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境

國(guó)家應(yīng)該對(duì)人工智能教育機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)行規(guī)范管理，以提高人工智能教育機(jī)器人的質(zhì)量，確保這些機(jī)器人能夠真正為教育事業(yè)服務(wù)，能夠真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和專業(yè)素養(yǎng)，為開(kāi)發(fā)學(xué)生智力、提高學(xué)生對(duì)人工智能的興趣、提高學(xué)生理論與實(shí)際的融會(huì)貫通做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，學(xué)校也應(yīng)該針對(duì)人工智能教育機(jī)器人的使用制定規(guī)范化的管理制度和考核要求，避免濫用人工智能教育機(jī)器人的現(xiàn)象發(fā)生，讓教師能夠科學(xué)地運(yùn)用人工智能教育機(jī)器人開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，采取針對(duì)性的教育方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，讓學(xué)習(xí)能力不同的學(xué)生都能在人工智能人的幫助下取得學(xué)習(xí)進(jìn)步，在學(xué)校范圍內(nèi)創(chuàng)造積極向上、勇于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)氛圍。同時(shí)，學(xué)校還可以進(jìn)一步深化家校合作，讓家長(zhǎng)意識(shí)到人工智能教育機(jī)器人在教育中的重要作用，取得家長(zhǎng)的信任和支持，讓家長(zhǎng)能夠在家庭教育中對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能意識(shí)的教育，從而進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)和理解，在課堂上積極聽(tīng)講、專注學(xué)習(xí)。

（四）強(qiáng)化機(jī)器人教育文化宣傳

在現(xiàn)今的小學(xué)教育體系中，以素質(zhì)教育為主，全方面地培養(yǎng)小學(xué)生的綜合能力。機(jī)器人教育應(yīng)用于小學(xué)教育體系中有利于推進(jìn)教育制度的改革，增強(qiáng)學(xué)生的思維能力與動(dòng)手參與能力。在小學(xué)教育中積極推廣機(jī)器人教育需要做到以下的幾個(gè)方面：首先要增強(qiáng)學(xué)生與家長(zhǎng)對(duì)于機(jī)器人的了解，通過(guò)各種宣傳、宣講方式方法，使教育者與被教育者親身體驗(yàn)機(jī)器人教學(xué)的魅力所在，不僅能夠滿足學(xué)生的好奇心，同時(shí)可以促進(jìn)師生之間的互動(dòng)參與增進(jìn)情感；其次可以在校園網(wǎng)、廣播網(wǎng)站、宣傳板報(bào)中以短視頻、音頻或粘貼板書的形式對(duì)于學(xué)生進(jìn)行宣傳教育，增進(jìn)了解同時(shí)引起關(guān)注度；還可以通過(guò)宣講會(huì)或是演講比賽報(bào)告的形式，調(diào)動(dòng)全校師生的參與熱情，推動(dòng)機(jī)器人教育的力度。

例如，某小學(xué)在進(jìn)行機(jī)器人科普宣傳時(shí)，進(jìn)行有組織的規(guī)劃統(tǒng)籌來(lái)進(jìn)一步提高宣傳力度。首先，在校園文化宣傳欄、校內(nèi)廊畫張貼科普信息內(nèi)容，同時(shí)以班級(jí)為單位制作機(jī)器人相關(guān)黑板報(bào)進(jìn)行評(píng)比選優(yōu)，積極調(diào)動(dòng)全校師生對(duì)于機(jī)器人教育推廣的熱情，增加師生對(duì)于機(jī)器人相關(guān)知識(shí)的了解。其次，利用校內(nèi)的廣播進(jìn)行課間的播報(bào)，宣傳機(jī)器人板報(bào)評(píng)選的進(jìn)程與評(píng)選要求，解說(shuō)比賽的相關(guān)信息以及最終的評(píng)選評(píng)優(yōu)結(jié)果，同時(shí)制作錦旗以作表彰，增強(qiáng)學(xué)生的榮譽(yù)感。最后，利用課余時(shí)間組織一些機(jī)器人相關(guān)的知識(shí)競(jìng)賽，用以考量學(xué)生的機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)的積極性，比如舉辦一場(chǎng)“機(jī)器人創(chuàng)意大賽”等優(yōu)秀活動(dòng)，推動(dòng)小學(xué)機(jī)器人教育的宣傳普及。

（五）積極組織校園團(tuán)隊(duì)活動(dòng)

在校園內(nèi)組織小型的團(tuán)體組織進(jìn)行某項(xiàng)興趣愛(ài)好的專項(xiàng)培養(yǎng)，有利于形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。在小學(xué)機(jī)器人教育中以社團(tuán)的形式吸納興趣愛(ài)好者，積極開(kāi)展動(dòng)手制作、組裝活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)頭腦思維與動(dòng)手能力的雙向體驗(yàn)與培養(yǎng)，使教師及學(xué)生能夠自主的進(jìn)行選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容，共同探索機(jī)器人教育課程的相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，強(qiáng)化師生之間的情感交流，增強(qiáng)了學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增強(qiáng)了互信互助，推進(jìn)了整個(gè)社團(tuán)的積極健康的發(fā)展。以社團(tuán)的形式帶動(dòng)學(xué)校的整體學(xué)習(xí)風(fēng)氣，推進(jìn)了小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展。

例如，某學(xué)校在選內(nèi)創(chuàng)辦了“機(jī)器人興趣愛(ài)好小組”以建立社團(tuán)的形式積極推廣機(jī)器人教育普及活動(dòng)。第一點(diǎn)，在制作組裝機(jī)器人前要求對(duì)學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)的系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使其了解機(jī)器人的研發(fā)里程、發(fā)展?fàn)顩r、前沿消息，再對(duì)學(xué)習(xí)中會(huì)應(yīng)用的知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)明的分析介紹，各個(gè)環(huán)節(jié)的要點(diǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)組裝的機(jī)器人的機(jī)身組裝、控制系統(tǒng)的安裝、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的安裝、機(jī)器人線路安裝等。第二點(diǎn)，由于機(jī)器人的組裝煩瑣且復(fù)雜，能夠使用的器材有限，可以把學(xué)生進(jìn)行分組組裝機(jī)器人，這樣不僅可以充分地利用教學(xué)器材，還可以對(duì)于器材進(jìn)行反復(fù)的拆卸與組裝，是學(xué)生能夠逐漸地了解熟悉機(jī)器人的裝配流程與組裝效果。通過(guò)實(shí)際的組裝是學(xué)生明白機(jī)器人的使用用途以及各項(xiàng)功能，培養(yǎng)動(dòng)手能力與逆向思維，與人分享探討在機(jī)器人的學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)與感悟，端正了學(xué)習(xí)的態(tài)度，對(duì)于以后的學(xué)習(xí)生活有著極大的益處。第三點(diǎn)，由于每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與動(dòng)手能力有所差異，要因材施教，教師可以提前錄制機(jī)器人的組裝視頻，以便學(xué)生能夠反復(fù)觀看，逐步理解機(jī)器人組裝的每一環(huán)節(jié)。

（六）借助競(jìng)賽項(xiàng)目，培養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)

目前機(jī)器人課程教育如火如荼地開(kāi)展，青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)越來(lái)越多，參賽隊(duì)伍的技術(shù)水平越來(lái)越高，賽事規(guī)模越來(lái)越大。通過(guò)競(jìng)賽活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)熱情，有效培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)有的學(xué)習(xí)興趣與參與意識(shí)，提高小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)效率，進(jìn)而發(fā)揮競(jìng)賽活動(dòng)在這一課程普及教育中的激勵(lì)作用，解決小學(xué)機(jī)器人課程教育低效化問(wèn)題。

例如，很多地區(qū)每年都會(huì)舉行機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，有超級(jí)軌跡賽、太空之旅工程挑戰(zhàn)賽、WER 能力挑戰(zhàn)賽等。通過(guò)開(kāi)展機(jī)器人競(jìng)賽，推動(dòng)學(xué)生機(jī)器人科學(xué)技術(shù)的普及，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，體現(xiàn)廣大學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、崇尚科學(xué)、勇于探索的精神風(fēng)貌，也為今后參加賽事積累更多的寶貴經(jīng)驗(yàn)。因此，老師要鼓勵(lì)學(xué)生積極參加和關(guān)注青少年機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，同時(shí)也應(yīng)借鑒一些科技創(chuàng)新大賽經(jīng)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展相類似的機(jī)器人制作大賽等活動(dòng)，還可以組織豐富多彩的班級(jí)內(nèi)的競(jìng)賽游戲。

這些競(jìng)賽活動(dòng)的有效地勾起了學(xué)生們的好勝心，促進(jìn)學(xué)生對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)活動(dòng)向更深、更廣闊的方向發(fā)展，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和求索意識(shí)。給學(xué)生搭建一個(gè)相互交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)，以賽來(lái)促學(xué)。

（七）積極開(kāi)發(fā)校本課程

在信息教育的課堂上僅僅依靠機(jī)器人的講演練習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，時(shí)間上具有局限性。通過(guò)信息技術(shù)機(jī)器人教材以及科普?qǐng)D書的出版，實(shí)際練習(xí)及學(xué)習(xí)理論知識(shí)，適應(yīng)現(xiàn)有的小學(xué)機(jī)器人教育的推廣與發(fā)展。

舉例來(lái)說(shuō)，課程類的教材的編寫應(yīng)該符合兒童階段所具有的童真童趣，以及對(duì)于新鮮事物的好奇與探索的心理，滿足學(xué)生對(duì)于美好事物的具體想象。強(qiáng)烈的視覺(jué)上的沖擊有利于提升學(xué)生對(duì)于課程學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)教材類的圖書的出版應(yīng)同時(shí)注重知識(shí)的傳導(dǎo)，符合科普類圖書的統(tǒng)一規(guī)范，這就要求廣大教材編寫人員能夠全面考慮、獨(dú)具匠心的擬制一類適應(yīng)小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展的圖書教材。

（八）整合學(xué)科知識(shí)

機(jī)器人教育教學(xué)活動(dòng)涉及的面較為廣泛，具有一定的綜合性，要想在小學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中推廣機(jī)器人教育教學(xué)活動(dòng)，就不能忽視機(jī)器人課程教育與其他學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系。老師應(yīng)想方設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生將機(jī)器人知識(shí)同數(shù)學(xué)知識(shí)、美術(shù)知識(shí)等多方面知識(shí)融合起來(lái)，形成一個(gè)全面系統(tǒng)的機(jī)器人知識(shí)學(xué)習(xí)體系。

例如，在教學(xué)過(guò)程中，給學(xué)生設(shè)置了以“迷宮機(jī)器人”為主題的教學(xué)活動(dòng)。該教學(xué)活動(dòng)是一個(gè)融合地圖、美術(shù)手工、策略分析、程序編寫等多項(xiàng)內(nèi)容的教學(xué)活動(dòng)，具有一定的教學(xué)難度。老師在教學(xué)過(guò)程中，不能直接讓學(xué)生開(kāi)始機(jī)器人制作，而是先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己學(xué)過(guò)的數(shù)學(xué)、美術(shù)和科學(xué)知識(shí)進(jìn)行回憶與探究，鼓勵(lì)學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)判斷該問(wèn)題的解決辦法，然后根據(jù)已有的想法進(jìn)行制作實(shí)踐。學(xué)生在任務(wù)完成過(guò)程中遇到困惑時(shí)，再由教師對(duì)其進(jìn)行解惑指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生更正自身思維。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人與教育教學(xué)的融合發(fā)展必將成為我國(guó)新時(shí)代教育的重要課題之一，并不斷產(chǎn)生深刻的變革和技術(shù)應(yīng)用方面的創(chuàng)新。機(jī)器人教育既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，目前其普及程度還不夠高，人們對(duì)其的認(rèn)識(shí)還不夠全面，國(guó)家要提高機(jī)器人教育的水平，不僅需要一大批高素質(zhì)人才，還需要良好的科技創(chuàng)新環(huán)境。未來(lái)，廣大學(xué)生通過(guò)機(jī)器人從小學(xué)習(xí)綜合性前沿知識(shí)，養(yǎng)成探索求實(shí)的科學(xué)精神，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力，發(fā)展問(wèn)題解決的綜合實(shí)踐能力，這才是機(jī)器人教育最根本的目的。