機器人教育培養小學生計算思維的可行性分析

戴水龍

摘 要：本文首先對機器人教育對小學生的影響作出闡述，然后結合實例，對機器人教育培養小學生計算思維的可行性展開分析。

關鍵詞：機器人教育;小學生;計算思維;可行性

近幾年，機器人教育在我國中小學推廣力度逐漸增強，這對于小學生計算思維培養以及科學研究興趣培養具有重要意義。

1 機器人教育對小學生的影響

在機器人教育過程中，現階段，選修課形式、課外科技小組形式、信息技術課形式、綜合實踐活動課形式在我國中小學中得到了廣泛應用，機器人課程內容涉及多種學科知識，可以讓學生的團結協作能力、動手實踐能力得以培養，在小學教學過程中，機器人教育可以培養小學生的計算思維。一方面，通過機器人教育，可以讓學生在計算機學科中分離計算思維，幫助學生養成問題解決通用范式，幫助學生應對、解決生活中的問題;另一方面，通過機器人教育可以對學生其他能力培養起到促進作用，如使用APP Inventor開展程序設計教學工作，就可以培養學生的邏輯嚴密性與創造思維能力[1]。

2 機器人教育培養小學生計算思維的可行性

2.1 教育框架方面

通過機器人教育培養小學生計算思維在教育框架方面具有可行性，在教育框架中，教師可以設置明確教學目標、完善教育內容。在教學目標設置中，首先，小學計算機教師可以設置知識目標為了解、掌握智能機器人為載體的信息技術、通用技術基本知識、基本技能，學習技術發展、應用對社會科學發展以及人類生活的影響;其次，可以設置能力目標為設計、編寫機器人程序，可以對多種具有實用功能機器人進行拼裝，可以自行完成智能家電、機器人維護工作;最后，可以設置情感目標為培養學生對人工智能技術學習興趣，在機器人競賽活動中可以獲得積極情感。在教育內容完善中，首先，小學計算機教師可以設置機器人概況模塊，即讓學生通過學習此內容樹立自身計算思維發展理念;其次，可以設置機器人編程模塊，學生通過學習可以設置計算思維學習目標;再次，可以設置機器人硬件模塊，通過設計問題、實際問題有效結合，可以讓學生高質量完成學習任務;最后，可以設置機器人應用模塊，通過學習可以對學生計算思維開展多元評價工作。

2.2 軟件應用方面

軟件應用選擇對于機器人教育活動順利開展具有重要意義，現階段，小學計算機教師可以針對學生學情特點、教學內容科學選擇教學軟件，保證機器人教育可行性。以Labplus軟件為例，該軟件主要模塊為：（1）控制欄。此模塊可以讓學生在具體操作前開展項目新建工作、項目導入工作，可以對外接設備類型進行科學選擇。（2）效果預覽。此模塊可以讓角色運動動作得以展示，可以讓學生檢驗自身操作情況。（3）角色管理、背景創建。此模塊可以讓學生高效完成目標角色的創建、選擇工作。（4）可視化編程。此模塊可以讓學生控制腳本、聲音、造型等內容。在腳本控制中，主要內容包含動作、事件、外觀、控制、聲音、畫筆、偵測、數字與邏輯運算、數據與指令等內容，針對動作內容，可以開展移動、翻轉、旋轉、滑行以及反彈等操作;針對事件內容，可以完成點擊、按鍵、接收消息、廣播、保存等操作;針對控制內容，可以完成等待、重復執行、if條件、停止、克隆等操作;針對畫筆內容，可以完成清空、圖章、落筆、抬筆、設定顏色、設定色度以及設定大小等操作。使用此軟件程序，可以讓小學計算機教師在課堂教學中對課堂流程予以靈活安排，可以對計算思維能力進行多維度鍛煉。

2.3 學習興趣方面

學習興趣是影響機器人教育培養小學生計算思維的重要因素，現階段，利用一定程序軟件、硬件設備可以起到吸引小學生學習興趣的重要作用。如使用盛思創客交互式可編程初級實驗箱，就可以起到此種教學效果，此軟件程序具有交互簡易化、操作方便化特點，小學生在程序設計、實際操作過程中，可以做到集中注意力、思路清晰，讓其在問題分析中發散個人思維，培養自身對知識的綜合應用能力與對現實生活問題的理解能力，與此同時，可以讓小學生在方案的不斷測試、優化中培養其邏輯能力。除此之外，交互式可編程初級實驗箱利用USB可以和電腦連接，進而對多種場景進行模擬，和Labplus軟件進行配套使用，可以讓小學生完成Scratch編程工作和傳感器學習工作，在傳感器學習中，主要包含外接傳感器接口、濕度傳感器、光線傳感器、滑竿傳感器、按鍵傳感器、聲音傳感器、溫度傳感器、超聲波傳感器、人體紅外傳感器等內容，可以保證學習全面性。

2.4 流程管控方面

在流程管控方面，機器人教育培養小學生計算思維具有一定可行性，以智能風扇設計制作為例，首先，教師可以引導學生進行連接設備操作，連接交互式可編程初級試驗箱和筆記本電腦，在打開軟件后，可以開展連接調試工作;其次，教師可以引導學生進行程序設計工作，引導學生對設計問題進行解決，并編排代碼模塊;最后，可以開展程序調試工作，在實驗成功后，可以對課堂學習情況進行回顧。因為整體流程安排較為清晰，可以讓整體因果邏輯更為明朗，讓教師開展科學管控工作[2]。

結束語：

綜上所述，利用機器人教育培養小學生計算思維在教育框架方面、軟件應用方面、學習興趣方面以及流程管控方面具有可行性，小學計算機教師應對學生學情特點進行全面考量，并做好方案制定工作、教學管控工作，保證機器人教育活動開展效果。

參考文獻

[1]黃永強.智能社會視域下中小學機器人教育研究[J].實驗教學與儀器，2020，37（01）：69-70.

[2]劉婉清，喻倩.機器人教育培養小學生計算思維的可行性分析[J].中國教育技術裝備，2019（09）：77-79+85.

基金項目：本文系浙江省教育科學規劃課題“基于STEAM的機器人教育模式的探索”（項目編號：2019SC348）研究成果。