中小學智能機器人教育與學生信息素養的培養

陳小平

摘 要：闡述了信息素養的內涵和評價標準，從機器人教學活動過程、機器人競賽兩個方面探討了在信息社會中中小學生的信息素養的培養。

關鍵詞：信息素養；機器人；機器人教育

當今社會已進入信息時代，信息素養將成為個體適應未來社會生活的基本生存能力。機器人教育就是要從小培養孩子們的動手能力，讓學生置身于充滿趣味性、挑戰性的活動中，讓他們解決開放性的問題，鼓勵他們去創造，去發揮他們的想象力，并把想法動手搭建出來，然后測試自己的設計，加以改進，這樣形成知識在他們的大腦中的建構過程，也培養了他們的信息素養能力，從而進入學習知識的良性循環。

一、概念的界定

1.機器人教育是指學習、利用機器人，優化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐

2.機器人教育有理論和實踐兩大領域

理論方面，機器人教育有自身的理論基礎與基本理論，能形成相對獨立的學科理論體系與方法體系。實踐方面，機器人教育是指以機器人為主要教學內容或教學工具而開展的教與學活動，這些活動是在具體實踐的過程中逐步完成的。

3.開展機器人教育有兩大目的

一是優化教與學的效果，二是優化教師與學生的勞動方式。前者強調以較少的教育投入（包括人力、物力、財力、時間等）取得較大的教育效果（主要指學生的知識獲得、技能形成、情感培養等）。后者是指采用機器人這種教與學的勞動工具，能改善教學方式與方法，減輕師生的勞動強度，縮短勞動時間，提高勞動效率。

二、機器人教育中學生信息素養的培養

機器人教育不僅為學生的聰明才智提供了一個展示的平臺，也為教育提供了革命性的教育平臺。它強調讓孩子們主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成觸手可及的答案，這樣不僅培養了學生的動手能力、創造能力等綜合能力，也培養了學生的協作精神、進取精神等，學習過程中不斷探索、研究、實驗，以實現自己的新創意、新設想，大大培養了學生的信息素養。

1.教學活動的過程培養學生的信息素養

機器人教育的一個最大的優勢就在于它完全可以以活動課的形式展開，一個活動的開展可以分為以下幾個步驟。

（1）設計比賽項目。設計一個具有挑戰的比賽項目（比如機器人滅火或機器人足球）可以引起學生興趣，激發積極性。實驗表明，因為“機器人挑戰”安排的活動主題不僅有趣，更能提供開放性的問題解決方案，學生可以用不同的方法達到同一項目標，從而鼓勵學生充分發揮想象力、創造力，培養學生的發散性思維。

（2）組成一個三人小組。在學生中先讓他們自己彼此溝通交流，達成共識，形成相互信任、相互尊重、相互合作的意識，讓他們自己在自愿的基礎上形成合作伙伴關系，成立合作小組，培養學生的團隊精神和合作能力。

（3）創造性方案設計、研討。一個項目的設計方案、解決途徑有多種，以小組為單位，讓學生探討完成項目所需要的硬件設備、制作方法、安裝方法，探討完成項目任務的軟件策略、思路（例如機器人滅火中，學生就應該考慮滅火的一些方式，是用風，用氣，用水等，需要些怎樣的傳感器，怎樣快速完成滅火等），設計實現比賽的方法，這樣能充分調動每個學生的積極性，變“老師讓我做”為“我想要做”，培養分析問題的能力和設計能力。

（4）動手實施。小組成員根據方案進行具體的設計，實現硬件的制作、安裝，軟件的編寫、調試，讓學生把所學的知識和實際情況真正聯系起來，實現比賽的實際應用，挖掘每個學生的潛能，增強了學生的自主能力，鍛煉了學生的動手能力，建立自信心變“這能行嗎？”為“我能行”“我一定行”，培養了學生準確地、創造性地使用信息的素養。

（5）改進完善（創新）。各小組把設計好的機器人放到一個真實的環境當中（滅火就放到滅火場地中），進行具體的實驗測試，讓學生體會具體環境中的機器人與自己心目中理想的機器人的差別，讓學生遇見新存在的問題，學會通過現象分析原因，繼續對自己的機器人進行硬件的改良、調整，軟件的設計、測試，學會總結、積累成果，充分發揮自己的想象力，讓自己去模擬機器人，從中找出蛛絲馬跡，讓機器人的工作過程符合在某個環境中的要求。

2.開展機器人競賽活動培養學生的信息素養

首先從我們競賽的方式看：有競技賽和創新賽，競技賽要求學生根據某一項目的具體規則，以一種更優質、更有效的方式完成任務。創新賽可以讓學生展開想象翅膀，創造出一些既實用又美觀的東西，這樣學生在設計過程中肯定會遇到很多問題、難題，由于興趣是最好的老師，學生會對這些知識孜孜以求之，哪怕是自己平時沒什么興趣的知識、概念、原理，這樣就培養了學生的自學學習能力和堅定信心。

其次從競賽的過程看：學生在機器人競技過程中，各小組對任務的具體認識、硬件的安裝、軟件的設計等存在著差異，會直接影響他們的成績。比賽中那些優秀的設計會脫穎而出，因為這些設計存在著科學性，會影響、啟發其他小組的成員努力發現自己設計上存在的問題，現場做出比賽時有效地調整，讓自己在比賽中獲取更好的成績。有比賽就有失敗者，學生通過比賽雖然失敗了，但他們會學到很多知識與經驗，新的夢想、新的前進目標會出現在學生的心中，使學生產生永無止境的追求。

機器人教育是一種“教學主義”與“建構主義”交互影響的教育方式，教師在充當教學者角色的同時，要對沉浸于問題解決過程的各組學生擔負起引導者的角色，那些獨立設計了問題解決方案的學生會體驗到成就感，這種體驗與簡單記憶他人的成果是截然不同的。這使學習成為一種異乎尋常的經歷，學生獲得的主動權越多，就越喜歡上課，對自己的學習過程也掌握得更好。因此，智能機器人教育進入中小學不僅給相關的課程帶來了新內容，而且為推進素質教育，培養學生的自主性、獨立性、研究性、創新性提供了廣闊的空間，更為探索教育的新途徑、新方法提供了可行性平臺。