淺談如何在小學有效開展機器人教育

許云

（南京市上元小學 江蘇南京 211100）

近十幾年，我國機器人產業發展迅猛。基礎教育領域的機器人教育，是當今小學生為智能機器人時代的到來做準備的，智能機器人時代是屬于他們的。2017 年教育部印發了《中小學生綜合實踐活動課程指導綱要》，提出機器人教育將進入中小學成為必修課程，由此可見我國對機器人教育的重視程度。

一、機器人教育推廣開展的意義所在

在小學階段開展機器人教育有著深遠的意義，對于學生的智力啟蒙與全方面的素質培養有著積極的作用，主要概括如下：

（一）符合國家的教育方針與教育需求

廣義范圍內的機器人教育包括了以計算機為主，通過編程控制、網絡通信、機械結構、運動原理、動力傳輸等各個方面的技術的綜合應用，運用光學、電氣知識、磁力效應、力學基礎等多方面知識，相互配合的一門實驗型的新型學科。正是由于此種特殊的綜合能力培養快速的原因，特別符合小學階段信息技術課程的開展需求，在課堂傳授知識的同時教師能夠通過機器人教育這樣有效的、優秀的教育平臺，使學生能夠在寓教于樂中學習科學知識的同時不斷掌握知識的實際運用并且開闊視野。在小學信息技術教學中應用機器人教育滿足了兒童階段活潑好奇的心理狀態，同時能夠借助機器人教學達到科技教育的目的，一舉兩得。舉例來講，在課堂上通過細致的講解，每一步組裝拼接時，要求學生細致地觀察，體會編程的嚴謹性，感受機械驅動的魅力，在實際操作中使學生學會發現問題、分析問題、解決問題，逐步培養學生善于思考的學習方式，授之以魚不如授之以漁。機器人教育的應用，有別于傳統的信息技術教育，具有了跨時代的優越性。

（二）全面提升素質能力

伴隨著信息技術的更新迭代，對于信息技術教育的發展提出了更加嚴苛的要求，小學階段信息技術教學不再僅僅滿足于對于技術及基礎知識的了解與程序的簡單操作。機器人教育的引入與延伸教學有利于學生的動手與思維能力的培養，團隊間的協同合作，則體現了相互交流溝通的能力，能夠提升學生的探索精神與強化自我學習能力。主要體現可以概括為以下幾個方面：

1.提升學生的實際操作能力

對于兒童的智力開發應該從動手能力開始培養，遵循人的探索與發現的本能，對于事物的理解通過動手去探索。在機器人教育的過程中，通過教學主題的探究，使學生學會每一個機器人元件的功能與驅動程序之間的協調關系，促使學生主動實驗，自主探索組裝的能力。

2.有利于全面提升兒童的創新能力

在知識的道路上探索需要不斷地求新、創新，同理在機器人的教學中要注重培養學生的創新能力。在機器人的課堂教學中，通過一連串的問題設置，對學生進行分組學習研究，相互討論發言，各抒己見。在課堂教學任務中，可以根據學生學習的進程編制不同的主題，如機器人的組裝拼接、驅動程序的編寫等，按照學生的學習進度由淺入深、由簡入繁，在學習的進程中不斷設置問題留給學生去探討，引導學生的求知欲與創新能力的提升。舉例來說，在機器人手臂的教學中，教師首先通過對與各種電動機械配件的功能以及應用方法進行介紹，通過演示講解說明，再由學生進行拼裝，在拼裝的過程中難免會出錯，此時教師只需要指出大致的范圍，讓學生自我檢查、自己確認出錯的位置，并完成替換，培養學生獨立思考的能力，同時也可以在團隊小組中安排學生進行相互配合完成機器人的拼裝過程。

二、小學人工智能教育機器人策略

（一）進一步完善人工智能課程體系

在小學人工智能教育機器人應用范圍越來越廣的背景下，小學應該進一步完善人工智能課程體系，發揮人工智能教育機器人的真正作用，提高小學生對人工智能的興趣。針對人工智能課程，應該設計以下課程目標：首先，應該引導小學生了解人工智能的基本定義，從而幫助小學生更好地掌握人工智能的價值和作用，讓小學生能夠接受人工智能教育機器人的教育；其次，教師應該通過人工智能教育機器人帶領學生一起了解人工智能的相關原理，讓小學生了解人工智能教育機器人為什么能夠運行以及具體過程；再次，教師應該引導小學生掌握簡單的編程技巧，鍛煉學生的邏輯思考能力和數學思維能力，讓學生能夠對人工智能進行一定的程序設計；最后，帶領學生一起認識人工智能教育機器人的組裝過程，并給予學生組裝的實踐機會，讓學生通過團隊合作提高自己的實踐能力。

（二）提高教師的教育水平

在小學引入人工智能教育機器人輔助教學工作后，學校教師應該積極學習人工智能的操作方法，提高人工智能在教學中的融合度，讓人工智能能夠真正在課堂學習中發揮作用。教師可以利用人工智能教育為學生創造良好的學習環境，為學生打造更加真實的學習情境，讓學生能夠真正將學習的理論知識應用實踐之中，借助人工智能教育機器人的各項功能鞏固自己的知識、提高自己的實踐能力。由于人工智能是新興發展的產物，并且在科學技術大爆炸的背景下，更新換代速度十分驚人，新的人工智能理論和功能每時每刻都在發生變化，教師只有通過不斷學習和培訓，才能更加熟練地掌握人工智能教育機器人的使用方法，用最新的理念和教育方式引導學生進行學習和探究，培養學生對人工智能的興趣，讓學生在人工智能的幫助下開闊學習視野、提高學習能力。

（三）打造良好的學習環境

國家應該對人工智能教育機器人市場進行規范管理，以提高人工智能教育機器人的質量，確保這些機器人能夠真正為教育事業服務，能夠真正提高學生的學習能力和專業素養，為開發學生智力、提高學生對人工智能的興趣、提高學生理論與實際的融會貫通做出貢獻。同時，學校也應該針對人工智能教育機器人的使用制定規范化的管理制度和考核要求，避免濫用人工智能教育機器人的現象發生，讓教師能夠科學地運用人工智能教育機器人開展教學活動，采取針對性的教育方法提高學生的學習水平，讓學習能力不同的學生都能在人工智能人的幫助下取得學習進步，在學校范圍內創造積極向上、勇于創新的學習氛圍。同時，學校還可以進一步深化家校合作，讓家長意識到人工智能教育機器人在教育中的重要作用，取得家長的信任和支持，讓家長能夠在家庭教育中對學生進行人工智能意識的教育，從而進一步提高學生對人工智能的認識和理解，在課堂上積極聽講、專注學習。

（四）強化機器人教育文化宣傳

在現今的小學教育體系中，以素質教育為主，全方面地培養小學生的綜合能力。機器人教育應用于小學教育體系中有利于推進教育制度的改革，增強學生的思維能力與動手參與能力。在小學教育中積極推廣機器人教育需要做到以下的幾個方面：首先要增強學生與家長對于機器人的了解，通過各種宣傳、宣講方式方法，使教育者與被教育者親身體驗機器人教學的魅力所在，不僅能夠滿足學生的好奇心，同時可以促進師生之間的互動參與增進情感；其次可以在校園網、廣播網站、宣傳板報中以短視頻、音頻或粘貼板書的形式對于學生進行宣傳教育，增進了解同時引起關注度；還可以通過宣講會或是演講比賽報告的形式，調動全校師生的參與熱情，推動機器人教育的力度。

例如，某小學在進行機器人科普宣傳時，進行有組織的規劃統籌來進一步提高宣傳力度。首先，在校園文化宣傳欄、校內廊畫張貼科普信息內容，同時以班級為單位制作機器人相關黑板報進行評比選優，積極調動全校師生對于機器人教育推廣的熱情，增加師生對于機器人相關知識的了解。其次，利用校內的廣播進行課間的播報，宣傳機器人板報評選的進程與評選要求，解說比賽的相關信息以及最終的評選評優結果，同時制作錦旗以作表彰，增強學生的榮譽感。最后，利用課余時間組織一些機器人相關的知識競賽，用以考量學生的機器人的相關知識，同時還可以調動學生的學習的積極性，比如舉辦一場“機器人創意大賽”等優秀活動，推動小學機器人教育的宣傳普及。

（五）積極組織校園團隊活動

在校園內組織小型的團體組織進行某項興趣愛好的專項培養，有利于形成良好的學習氛圍。在小學機器人教育中以社團的形式吸納興趣愛好者，積極開展動手制作、組裝活動，實現頭腦思維與動手能力的雙向體驗與培養，使教師及學生能夠自主的進行選擇學習的內容，共同探索機器人教育課程的相關知識的學習，強化師生之間的情感交流，增強了學生之間的團隊協作能力，增強了互信互助，推進了整個社團的積極健康的發展。以社團的形式帶動學校的整體學習風氣，推進了小學機器人教育的發展。

例如，某學校在選內創辦了“機器人興趣愛好小組”以建立社團的形式積極推廣機器人教育普及活動。第一點，在制作組裝機器人前要求對學生進行機器人知識的系統的學習，使其了解機器人的研發里程、發展狀況、前沿消息，再對學習中會應用的知識進行簡明的分析介紹，各個環節的要點節點進行強化，使學生明確學習組裝的機器人的機身組裝、控制系統的安裝、驅動系統中電動機的安裝、機器人線路安裝等。第二點，由于機器人的組裝煩瑣且復雜，能夠使用的器材有限，可以把學生進行分組組裝機器人，這樣不僅可以充分地利用教學器材，還可以對于器材進行反復的拆卸與組裝，是學生能夠逐漸地了解熟悉機器人的裝配流程與組裝效果。通過實際的組裝是學生明白機器人的使用用途以及各項功能，培養動手能力與逆向思維，與人分享探討在機器人的學習過程中體會與感悟，端正了學習的態度，對于以后的學習生活有著極大的益處。第三點，由于每個學生的學習能力與動手能力有所差異，要因材施教，教師可以提前錄制機器人的組裝視頻，以便學生能夠反復觀看，逐步理解機器人組裝的每一環節。

（六）借助競賽項目，培養競爭意識

目前機器人課程教育如火如荼地開展，青少年機器人競賽活動越來越多，參賽隊伍的技術水平越來越高，賽事規模越來越大。通過競賽活動，增強學生的競爭能力，進而促進學習熱情，有效培養學生應有的學習興趣與參與意識，提高小學機器人課程教學效率，進而發揮競賽活動在這一課程普及教育中的激勵作用，解決小學機器人課程教育低效化問題。

例如，很多地區每年都會舉行機器人競賽活動，有超級軌跡賽、太空之旅工程挑戰賽、WER 能力挑戰賽等。通過開展機器人競賽，推動學生機器人科學技術的普及，提高學生的科學素質，體現廣大學生熱愛科學、崇尚科學、勇于探索的精神風貌，也為今后參加賽事積累更多的寶貴經驗。因此，老師要鼓勵學生積極參加和關注青少年機器人競賽活動，同時也應借鑒一些科技創新大賽經驗來開展相類似的機器人制作大賽等活動，還可以組織豐富多彩的班級內的競賽游戲。

這些競賽活動的有效地勾起了學生們的好勝心，促進學生對機器人學習活動向更深、更廣闊的方向發展，培養了學生的創新意識和求索意識。給學生搭建一個相互交流學習的平臺，以賽來促學。

（七）積極開發校本課程

在信息教育的課堂上僅僅依靠機器人的講演練習是遠遠不夠的，時間上具有局限性。通過信息技術機器人教材以及科普圖書的出版，實際練習及學習理論知識，適應現有的小學機器人教育的推廣與發展。

舉例來說，課程類的教材的編寫應該符合兒童階段所具有的童真童趣，以及對于新鮮事物的好奇與探索的心理，滿足學生對于美好事物的具體想象。強烈的視覺上的沖擊有利于提升學生對于課程學習的熱情，同時教材類的圖書的出版應同時注重知識的傳導，符合科普類圖書的統一規范，這就要求廣大教材編寫人員能夠全面考慮、獨具匠心的擬制一類適應小學機器人教育發展的圖書教材。

（八）整合學科知識

機器人教育教學活動涉及的面較為廣泛，具有一定的綜合性，要想在小學課程教學過程中推廣機器人教育教學活動，就不能忽視機器人課程教育與其他學科之間的內在聯系。老師應想方設法引導學生將機器人知識同數學知識、美術知識等多方面知識融合起來，形成一個全面系統的機器人知識學習體系。

例如，在教學過程中，給學生設置了以“迷宮機器人”為主題的教學活動。該教學活動是一個融合地圖、美術手工、策略分析、程序編寫等多項內容的教學活動，具有一定的教學難度。老師在教學過程中，不能直接讓學生開始機器人制作，而是先引導學生對自己學過的數學、美術和科學知識進行回憶與探究，鼓勵學生利用已學知識判斷該問題的解決辦法，然后根據已有的想法進行制作實踐。學生在任務完成過程中遇到困惑時，再由教師對其進行解惑指導，引導學生更正自身思維。

結語

機器人與教育教學的融合發展必將成為我國新時代教育的重要課題之一，并不斷產生深刻的變革和技術應用方面的創新。機器人教育既是機遇也是挑戰，目前其普及程度還不夠高，人們對其的認識還不夠全面，國家要提高機器人教育的水平，不僅需要一大批高素質人才，還需要良好的科技創新環境。未來，廣大學生通過機器人從小學習綜合性前沿知識，養成探索求實的科學精神，培養創新意識與創新能力，發展問題解決的綜合實踐能力，這才是機器人教育最根本的目的。