數(shù)字時代機器人教育促進學(xué)生思維能力發(fā)展的教學(xué)研究

徐 萌

(西北師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)系 甘肅蘭州 730000)

一、機器人教育的特征與功能

（一）基于機器人設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維

在機器人教育中，學(xué)生具有很強的自主性和能動性。在教師的指導(dǎo)點撥下，學(xué)生除了完成課堂上教師所要求的機器人組建和功能實現(xiàn)外，可以自我設(shè)計機器人并進行組建和編程。機器人教育的課堂上，教師會為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個具有真實性情境的課堂教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生以現(xiàn)實生活中所遇到的問題為基礎(chǔ)，設(shè)計和開發(fā)機器人去解決實際問題。其中包括機器人外形的設(shè)計和機器人功能的設(shè)計，外形的設(shè)計要以功能的設(shè)計為基礎(chǔ)，在符合電路和工程系統(tǒng)的規(guī)律下展開。在外形和功能設(shè)計的過程中，學(xué)生可以既可以對不同的問題展開不同形狀和不同功能的機器人設(shè)計，也可以針對同一個問題設(shè)計相同功能和不同形狀的機器人，在組建好機器人，借助編碼進行功能實現(xiàn)時，學(xué)生可以以自己掌握的編碼知識為基礎(chǔ)，設(shè)計出多種不同的編碼流程，通過多元路徑解決問題。創(chuàng)新思維已經(jīng)成為數(shù)字化時代人才競爭和培養(yǎng)的主要關(guān)鍵點，一個國家要發(fā)展，就要具備大量富有創(chuàng)新思維和能力的科技型人才。因此，越來越多的國家依托機器人教育對學(xué)生進行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。種種實踐研究的效果表面，機器人教育在很大程度上能夠有效推進學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)進程。機器人教育必將成為培養(yǎng)國家創(chuàng)新型科技人才的土壤，應(yīng)該大力推進機器人教育的發(fā)展，讓機器人教育走進學(xué)校，走進課堂，每位學(xué)生都應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握機器人的相關(guān)理論知識與操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、發(fā)散思維，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維[1]。

（二）借助智能機器人程序編寫（圖形化編程）培養(yǎng)學(xué)生計算思維

機器人教育內(nèi)涵工程學(xué)、物理學(xué)、電路學(xué)、計算機學(xué)、數(shù)字學(xué)等多門學(xué)科，是由多門學(xué)科組合而成的復(fù)雜性、綜合性學(xué)科。除了學(xué)科性質(zhì)劃分，機器人教育還可分為理論與實踐兩部分，理論部分包括機器人的構(gòu)成原理、機器人工作原理、機器人發(fā)展歷史等，實踐部分包括機器人功能設(shè)計、組裝機器人、機器人編程設(shè)計等。其中，機器人編程算法是機器人理論與實踐部分的重點內(nèi)容，學(xué)生必須在熟練掌握機器人編程的基礎(chǔ)上才能進行機器人功能設(shè)計的實現(xiàn)，否則組裝好的機器人無法得到功能驗證，此舉能夠判斷學(xué)生是否形成了高階思維和能力。機器人編程在培養(yǎng)學(xué)生計算思維方面有著很大的優(yōu)勢和價值。機器人編程涉及很多相關(guān)的計算機語言，如C語言、Java語言、Python語言等，其中又包括代碼編程和圖形編程，科技的進步，計算機學(xué)科的飛躍發(fā)展，各種計算機語言不斷優(yōu)化，其中圖形編程語言深受廣大學(xué)習(xí)者的偏愛。圖形化編程對學(xué)生計算機語言基礎(chǔ)掌握程度要求較低，學(xué)生不需要牢記各種復(fù)雜代碼和算法，只需要進行程序的設(shè)計和不斷調(diào)試，使用起來更加方便高效。絕大部分的機器人教育中涉及編程部分內(nèi)容學(xué)習(xí)時，都采用的是圖形化編程，為了有力地提高學(xué)生對編程的學(xué)習(xí)興趣和編程能力，培養(yǎng)和提高計算思維。無論哪種編程語言或者編程方式都是借助計算機去實現(xiàn)相應(yīng)功能的過程，這個過程就是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的過程[2]。

二、結(jié)束語

實踐證明，智能機器人教育對培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、問題解決能力和創(chuàng)新能力等深度學(xué)習(xí)能力具有明顯的促進作用。從國家政策性文件到學(xué)校的教學(xué)大綱、課程標(biāo)準(zhǔn)以及教學(xué)目標(biāo)，都將學(xué)生的計算思維、問題解決能力和創(chuàng)新能力作為長期的發(fā)展目標(biāo)和要求，如何利用在教育領(lǐng)域得到成熟發(fā)展與融合的智能技術(shù)作為發(fā)展路徑成為我們急需解決的問題。智能機器人教育的興起很快吸引了人們的眼球，得到了極大的關(guān)注，人們開始對機器人教育展開眾多研究，以期望借助機器人教學(xué)的展開促進學(xué)生對相關(guān)技能的掌握。