“童趣AI編程”教學中機器人軟件的作用

摘 要：在信息技術高速發展的今天，社會對編程技術操作人員的需求越來越多。因此，在小學階段做好編程技術的基礎教學非常重要。“童趣AI編程”課程以有目的、有計劃、豐富多彩的編程活動為載體。文章主要論述了機器人軟件在“童趣AI編程”教學中的作用，并分別從學習興趣、邏輯思維、創新思維、實操能力四個方面進行分析，希望可以對小學編程教學有所貢獻。

關鍵詞：機器人軟件;小學編程;教學作用

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-9192（2022）02-0074-02

引? 言

最近幾年，機器人軟件市場的競爭持續增加。機器人軟件與實體機器人編程平臺最大的區別在于機器人軟件增加了虛擬的機器人場景和行動功能展示區域，讓人可以在軟件上形象地觀察機器人程序的運行結果。“童趣AI編程”教學可以讓小學生通過對編程技術的學習，學會運用編程的思維分析和解決實際問題。

一、機器人軟件有利于激發小學生對編程的學習興趣

小學生以形象思維為主，對于編程技術這種極具抽象性的內容，在認知上往往具有一定的困難。因此，集枯燥、乏味、抽象、復雜于一體的編程技術，會使小學生對計算機課程的學習興趣直線下降。探索多學科教學融合，能讓學生以多學科、多視角、多維度的方式認識世界并改造世界。現代機器人軟件打破了傳統的編程字母、符號的限制，運用圖形、流程圖等通過仿真功能直觀地將程序的運行效果呈現給小學生，降低了學生學習難度[1]。這一教學內容的設計融入了AI特色，體現了“童趣AI編程”教學的理念。此外，機器人軟件在趣味性上有很大的優勢，軟件的主題設計均源于生活，如“虛擬校車”“虛擬火炬傳遞”等都體現了生活性的特征。所以，機器人軟件可以有效地避開以往的編程語言的枯燥和煩瑣，更契合小學生的邏輯思維，有利于培養小學生對信息技術和編程技術的興趣。

二、機器人軟件可以培養小學生的人機交互和邏輯思維

對于小學階段的學生來說，編程技術教學的重心應放在編程的基礎知識和基礎結構上，注重計算機算法的教學，重點培養小學生利用計算機算法來分析問題、解決問題的能力。機器人軟件實際編程教學有了機器人軟件的加持，可以取得良好的效果。機器人軟件可以根據小學生編寫出的程序在系統中及時地做出回應，小學生也可以根據系統的回應做出相應的修改，直至程序達到目標的結果。在這個編程實踐過程中，小學生的思維經過了“操作—思考—再操作—再思考”的重復的人機交互過程，直至設計的程序能夠正確運行。機器人軟件在這個人機交互的過程中扮演了一個重要的角色，能夠引導小學生理解編程，培養小學生編程的邏輯思維能力。

在這里舉一個簡單的例子：機器人簡單巡線。在程序設計中，機器人必須按照引導線行進。實際操作中，學生需要在兩側和前面各放置一個光電傳感器，以光感的光值進行判斷，進而確定需要執行的步驟，達到按照引導線行進的目的。在這一過程中，學生必須先思考機器人巡線時會出現的可能性，然后利用算法的相關知識解決問題，最終以程序設計的方式達到目標。

編程的邏輯思維在結構化程序設計中可以很好地體現出來。編寫程序的基本結構分為順序結構、選擇結構、循環結構三種。機器人簡單巡線的程序編寫運用了循環結構及選擇結構。小學生必須對機器人巡線出現的可能性進行細致、全面的思考，分析出機器人可能執行的操作，然后在掌握設計程序的基本結構和編寫方式的基礎上，運用編寫程序的基礎知識完成機器人簡單巡線的程序設計。所以，小學生在利用機器人軟件編程時會遷移運用設計、檢驗、權衡、討論、修正等多種科學思維。這也從側面反映了現代小學教育已經熟練地把科學、技術、工程、數學和藝術五個方面的思想和實踐引入課程，機器人軟件應用的成功之處顯而易見。機器人軟件系統中具備的線框類的程序設計頁面可以幫助小學生鍛煉利用算法和編程邏輯思維分析問題、解決問題的能力。機器人軟件仿真虛擬的編程環境可以直觀地呈現出程序執行的情況。這也說明了學校在有意識地引導小學生進行自主學習，把小學生放在了一個主要的位置，全面貫徹現代強調的學生為主體的教育理念。

三、機器人軟件可以鍛煉小學生的創造性思維能力

小學信息技術在以往教學中都只進行簡單的基礎知識學習，觸及一些簡單的操作處理。而現在小學信息技術課程融入了編程教學的部分，且通過對機器人軟件的簡單了解和操作來實現教學，這恰恰是課程創新的體現，更有助于培養小學生的創造性思維。在編程設計中，達到最終結果的途徑有很多種。教師應引導學生運用創造性思維，發散性地思考問題，通過不一樣的程序設計方式得到結果。可以說，程序設計本身就是一個創造的過程。

機器人軟件在設計上具備地圖編輯操作項目和虛擬機器人的編輯項目，因此它在編程的創作上具有一定的開放性，而這樣的開放性也直接說明了機器人軟件在培養小學生創新思維方面具有一定的優勢。比如，在2012年廣州市易時代3D虛擬機器人競賽中，主辦方發布了以智能校車接送學生為主題的比賽項目。規定校車要在特定的時間內由起點駛往給定的地點接到“小學生”然后送往學校，其中的任務要點為按規定的路線行駛，躲避行駛途中遇到的障礙物，到達給定的地點接到“小學生”，將“小學生”送往學校。在進行編程教學時，教師可以運用地圖編輯功能根據比賽題目要求設計模擬出競賽的地圖，幫助小學生練習。小學生拿到地圖后，首先要對地圖進行觀察分析，然后思考虛擬機器人校車怎樣走才能用最短的時間接到學生送往學校，最后確定路線執行程序。因為虛擬機器人校車在行駛軌跡上沒有很嚴格的要求，所以編程過程具有較大的開放性。在實際的比賽中，一部分小學生運用光電傳感器和超聲波來實現目標，一部分小學生運用指南針和GPS定位系統來實現目標，還有一部分小學生靈活地運用倒車功能來實現目標，大大提高了工作效率。小學生在運用多種途徑達到目標的過程中，充分運用和發揮機器人軟件的各項功能，在比賽規定的限制條件下巧妙地利用了比賽規則開放性的特點。這也正是小學生創造性思維的體現。

四、機器人軟件可以大大提高小學生的動手操作能力

首先，機器人軟件的運用可以大大提高小學生學習編程的興趣。比起以往抽象的字母、符號形式的編程軟件，小學生更喜歡使用像機器人軟件這樣直觀性和形象性比較強的軟件進行學習和操作。

其次，編程的教學需要理論課程和實際操作相結合，雙管齊下、均衡發展。編寫軟件、硬件實操，能讓小學生更透徹地理解編程。機器人軟件簡單化、圖形化及開放性的設計更有利于小學生的理解和操作，也能提升編程教學實踐的效率。因此，將機器人軟件運用到小學編程教學中，不管在興趣培養上還是在編程實踐上，都可以有效地提高小學生的動手操作能力。

學校應為小學生提供多樣化的教學形式，豐富課堂活動，實現理論和實踐的結合。現在已經有部分學校將一半的課程改為實操教學，讓小學生真實地操作機器人軟件，并讓學生在理論課上采取小組合作的學習方式進行組間競賽。還有部分學校在課程考查中加入了編程實操，通過讓學生設計指定的程序來進行考核。這樣的教學模式能使學生在編程項目學習過程中實現信息、科學、勞技、綜合實踐活動等學科的整合學習。

結? 語

機器人軟件的功能設計與小學生的認知水平和身心發展特點非常吻合。在“童趣AI編程”教學中運用機器人軟件對小學生學習編程的邏輯思維有很大的幫助，可以有效地培養小學生的創造性思維和動手操作能力。

[參考文獻]

張子濟.少兒編程在小學信息技術課的重要作用[J].電腦編程技巧與維護，2020，417（03）：9-10，13.

作者簡介：楊明曄（1978.4-），男，江蘇蘇州人，任教于蘇州市平江新城實驗小學，小學高級教師，本科學歷。