機器人在中小學(xué)教育上的應(yīng)用意義探討

何卓鍵

摘 要：國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，大力推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育。機器人作為人工智能的主要載體，對我國中小學(xué)教育意義重大。隨著近些年來我國智能機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人教育也給我過中小學(xué)教育注入了新的活力，隨著時代的發(fā)展，機器人教育必將成為未來教育事業(yè)的發(fā)展方向，機器人教育將成為未來中小學(xué)師生培養(yǎng)自身能力以及綜合素質(zhì)的智能型平臺，同時由于機器人教育其本身的可操作性能夠有效促進(jìn)中小學(xué)生素質(zhì)教育的發(fā)展。本文淺要分析機器人的定義以及機器人教育的概念，以此為基礎(chǔ)對機器人在中小學(xué)教育事業(yè)中的作用進(jìn)行探索討論。

關(guān)鍵詞：機器人；中小學(xué)教育；作用

現(xiàn)如今，在國外，特別是發(fā)達(dá)國家，機器人教育已經(jīng)成為了其教育部門重點關(guān)注的問題，截止到目前為止，機器人教育在世界上已經(jīng)有了二十多年的發(fā)展歷史，并且還在不斷摸索前進(jìn)的過程當(dāng)中。現(xiàn)如今在世界上主要支持機器人教育事業(yè)發(fā)展的理論基礎(chǔ)是建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，該理論主要是采用機遇問題和項目的學(xué)習(xí)方式，在具體教學(xué)設(shè)計過程之中比較注重讓學(xué)生在實踐之中學(xué)習(xí)知識、掌握方法以及培養(yǎng)思維。而將機器人應(yīng)用到中小學(xué)教育之中則是通過以機器人教育平臺為基礎(chǔ)，為中小學(xué)生建設(shè)出一個四維空間，讓學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮闹R以及概念在這個抽象空間之中進(jìn)行構(gòu)建，在這個編程以及調(diào)試的過程之中，學(xué)生能夠在掌握知識的同時獲得技術(shù)，并且還能使中小學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力等多方面的綜合素質(zhì)的道有效的加強。

一、機器人概念

現(xiàn)如今，人們對于機器人的定義有很多種，但從宏觀上來看，機器人就是一種用于執(zhí)行特定的功能，可以模仿人類的一些行為的由多重零部件組合而成的機器，機器人的特點主要有一下幾點：

可以使用反復(fù)編程的手段來控制機器人的活動；機器人通過硬件和程序之間的配合，可以讓機器人擁有等同于人類的視覺、觸覺等方面的感覺判斷，從而實現(xiàn)自動化操作，但是機器人不具備獨立的人格；其擁有高度的靈活性，可以在一定程度上模仿人類的動作。

除了上述的普通機器人之外，還有一種專門用于教育工作之中的教育機器人，教育機器人又被人們稱作教學(xué)機器人或是學(xué)習(xí)機器人。它是一種機器人教育工作開展實施的載體，主要是應(yīng)用于教學(xué)活動之中，按照分類的形式可以將教學(xué)機器人細(xì)分為積木式和集成式兩種，按照形態(tài)的定義則可以將之細(xì)分為實體機器人和虛擬機器人兩種。教育機器與別的機器人之間最大區(qū)別就是其硬件成品化，同時它的編程也較為簡單，相對來說更加容易學(xué)習(xí)操控[1]。

二、機器人教育的概念

機器人教育的概念在我國是由湖南師范大學(xué)的彭紹東教授第一個提出來的，彭教授指出機器人教育就是在教育的過程之中應(yīng)用機器人，優(yōu)化教育效果以及師生勞動形式的理論和時間，從彭教授對機器人教育的定義我們可以看出：

（一）機器人教育的主要內(nèi)容可以從三個方面來理解它，第一個方面是支持機器人活動開展的基礎(chǔ)理論，比如物理、機械、電子以及計算機等多方面的相關(guān)內(nèi)容，第二個則是機器人的專業(yè)理論，第三個方面是支持機器人活動開展的其他學(xué)科的知識。

（二）機器人教育所涉及的領(lǐng)域主要有兩方面，分別是理論方面和實踐方面。理論方面具體指的是機器人教育自身具備的理論基礎(chǔ)以及機器人教育在進(jìn)行具體的時間之后形成的一種獨立的理論體系以及方法體系，實踐方面具體之二則是基于機器人平臺所開展的一切教育活動。

（三）機器人教育的最終目的就是通過使用機器人來進(jìn)行相關(guān)教學(xué)操作來提高教學(xué)效果。就是通過利用機器人平臺，實現(xiàn)使用最少的時間以及最少的資源獲得最好的教學(xué)效果的目的，提高教學(xué)效率的同時[2]，還可以有效降低老師的工作量。

三、機器人教育的特點

機器人給中小學(xué)教育事業(yè)提供了一個綜合性的教育平臺，對于中小學(xué)生來說機器人既是一種高科技的益智玩具，同時也是一種承載基礎(chǔ)教育的載體。而機器人教育模式則是通過在教學(xué)思想理論的指導(dǎo)下建立起來的一個具有相當(dāng)?shù)目刹僮餍砸约拜^為穩(wěn)定的教學(xué)活動的框架和程序。同時它還是一個位于經(jīng)驗和理論之間的一種可操作性較強的簡化的知識系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。機器人教育模式作為一種教學(xué)活動的框架，要注意把握好整個課程之中的整體性以及各個元素之間的關(guān)系，同時作為一個教學(xué)活動的程序其學(xué)要具備較強的可操作性以及有序性。在中小學(xué)教育工作之中的機器人教育具體有以下幾種特點：

（一）教育性

通過機器人的平臺，可以讓中小學(xué)生學(xué)習(xí)到如物理、電子以及計算機等多方面的知識，擴大了自身的知識面，同時在具體的機器人教育過程當(dāng)中，還能夠培養(yǎng)出中小學(xué)生的良好的思維方法，除此之外還能夠鍛煉出學(xué)生的團隊協(xié)作能力。

（二）娛樂性

中小學(xué)教育之中的機器人教育的教學(xué)宗旨就是培養(yǎng)出中小學(xué)生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新意識等多方面的綜合素質(zhì)，因此機器人教育主要是通過創(chuàng)建出一個真實具體的教學(xué)情境，讓學(xué)生通過這個教學(xué)情境主動發(fā)現(xiàn)問題并將之解決，同時為了加強課堂趣味性，激發(fā)出中小學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此機器人教育所設(shè)計的機器人項目大多數(shù)都是圍繞著學(xué)生的實際生活，娛樂性比較高。

（三）游戲性

機器人教育之中的教學(xué)活動大多數(shù)都是以實踐為主，同時為了加強課堂趣味性，調(diào)動學(xué)生的積極性，機器人教育之中的實踐過程會開展很多具有游戲性的比賽，然學(xué)生在一個輕松地學(xué)習(xí)氛圍下學(xué)習(xí)，有效鍛煉了自身各方面的綜合素質(zhì)[3]。

（四）學(xué)科綜合性

除了以上幾點之外，機器人教育還擁有者較強的學(xué)科綜合性，這是因為機器人本身的學(xué)科交叉性的特點以及機器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛的原因造成的。

四、機器人在中小學(xué)教育上的應(yīng)用意義

通過將機器人應(yīng)用到中小學(xué)教育之中對于中小學(xué)生來說具有著非常重要的意義，具體可以歸納總結(jié)為以下幾個方面：

（一）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力endprint

在機器人教育課程當(dāng)中，學(xué)生是作為學(xué)習(xí)主體存在的，而教師則作為一個輔導(dǎo)者，這就要求學(xué)生必須自己學(xué)習(xí)知識，構(gòu)建出自身的知識體系，并自己解決學(xué)習(xí)之中出現(xiàn)的問題，借此可以培養(yǎng)出學(xué)生的動手能力以及創(chuàng)新思維能力等多方面的綜合素質(zhì)，除此之外，機器人教育還能有效培養(yǎng)出中小學(xué)生的時間管理能力、資源分配能力、團隊合作能力、信息采集能力、系統(tǒng)分析能力以及設(shè)計工程等多方面的能力[4]。

（二）激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在機器人教學(xué)之中，會在實踐活動之中開展許多具有游戲性的比賽，有效激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時營造出一個良好的競爭環(huán)境，借此激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)的斗志以及平波精神，有效將強了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及課堂的教學(xué)效果。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力

在機器人教育之中，主要是通過讓學(xué)生組成小組來進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)，因此機器人教育實際上是一個團體學(xué)習(xí)的過程，通過機器人教育可以讓中小學(xué)生在實踐鍛煉的過程當(dāng)中有效提高自己的團隊協(xié)作能力

（四）擴大學(xué)生的知識面，轉(zhuǎn)換思維方式

在進(jìn)行機器人教育的過程當(dāng)中[5]，中小學(xué)生可以通過制作機器人的過程學(xué)習(xí)到模擬電路以及力學(xué)等方面的只是，不禁有效提高了學(xué)生的物理知識水平和計算機知識水平，同時還讓學(xué)生在為機器人進(jìn)行擴充接口的過程之中學(xué)習(xí)到了數(shù)字電路的只是；在給機器人編寫程序的過程當(dāng)中學(xué)會了計算機編程語言等專業(yè)知識，同時有效鍛煉了自身的邏輯判斷思維以及系統(tǒng)思維等方面的能力。

（五）加強學(xué)生對機器人相關(guān)知識的了解

通過機器人教育可以有效培養(yǎng)出學(xué)生對于智能機器人學(xué)術(shù)的興趣，使其產(chǎn)生繼續(xù)學(xué)習(xí)機器人相關(guān)知識的欲望。同時中小學(xué)生通過掌握智能機器人下載程序的方法，還能夠?qū)χ悄軝C器人之中傳感器以及驅(qū)動裝置的作用了若指掌，提高其對于學(xué)習(xí)計算機語言的興趣。此外，通過給智能機器人編程還可以鍛煉學(xué)生的邏輯判斷思維能力以及系統(tǒng)思維能力，有效提高學(xué)生分析問題的能力以及解決問題的能力[6]。中小學(xué)生通過完成課程教學(xué)任務(wù)以及模擬項目，可以對智能機器人的擴充接口的方式以及方法進(jìn)行了解和掌握，并在進(jìn)行實踐的過程當(dāng)中學(xué)習(xí)到關(guān)于單片機以及數(shù)字電路的知識。在組裝機器人的過程之中學(xué)生動手能力、寫作能力以及創(chuàng)造能力都能得到有效的鍛煉。

結(jié)束語

通過將機器人應(yīng)用到中小學(xué)教育之中，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力、擴大學(xué)生的知識面，轉(zhuǎn)換思維方式以及加強學(xué)生對機器人相關(guān)知識，有效加強了中小學(xué)教育工作的教學(xué)效果，同時增強了中小學(xué)生多方面的綜合能力，為中小學(xué)生的未來打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉瓊.中小學(xué)機器人教育模式設(shè)計與應(yīng)用研究[D].河北師范大學(xué)，2012.

[2]徐嘉.基于“創(chuàng)意之星”的教學(xué)機器人的設(shè)計與開發(fā)[D].東北師范大學(xué)，2012.

[3]魏嘯天.機器人教育在中小學(xué)的應(yīng)用初探[J].中國信息技術(shù)教育，2016，（06）：101-102.

[4]董健.虛擬機器人軟件在中小學(xué)機器人教育中的應(yīng)用研究[J].中國信息技術(shù)教育，2011，（Z1）：114-115.

[5]王同聚.“微課導(dǎo)學(xué)”教學(xué)模式構(gòu)建與實踐——以中小學(xué)機器人教學(xué)為例[J].中國電化教育，2015，（02）：112-117.

[6]魏東霞.在中學(xué)階段開展智能機器人教學(xué)研究[D].河北師范大學(xué)，2013.endprint