数字时代机器人教育促进学生思维能力发展的教学研究

徐 萌

(西北师范大学教育技术学系 甘肃兰州 730000)

一、机器人教育的特征与功能

（一）基于机器人设计培养学生创新性思维

在机器人教育中，学生具有很强的自主性和能动性。在教师的指导点拨下，学生除了完成课堂上教师所要求的机器人组建和功能实现外，可以自我设计机器人并进行组建和编程。机器人教育的课堂上，教师会为学生创设一个具有真实性情境的课堂教学环境，让学生以现实生活中所遇到的问题为基础，设计和开发机器人去解决实际问题。其中包括机器人外形的设计和机器人功能的设计，外形的设计要以功能的设计为基础，在符合电路和工程系统的规律下展开。在外形和功能设计的过程中，学生可以既可以对不同的问题展开不同形状和不同功能的机器人设计，也可以针对同一个问题设计相同功能和不同形状的机器人，在组建好机器人，借助编码进行功能实现时，学生可以以自己掌握的编码知识为基础，设计出多种不同的编码流程，通过多元路径解决问题。创新思维已经成为数字化时代人才竞争和培养的主要关键点，一个国家要发展，就要具备大量富有创新思维和能力的科技型人才。因此，越来越多的国家依托机器人教育对学生进行创新思维的培养。种种实践研究的效果表面，机器人教育在很大程度上能够有效推进学生创新思维的培养进程。机器人教育必将成为培养国家创新型科技人才的土壤，应该大力推进机器人教育的发展，让机器人教育走进学校，走进课堂，每位学生都应该学习掌握机器人的相关理论知识与操作技能，培养学生的逻辑思维、发散思维，从而培养学生的创新性思维[1]。

（二）借助智能机器人程序编写（图形化编程）培养学生计算思维

机器人教育内涵工程学、物理学、电路学、计算机学、数字学等多门学科，是由多门学科组合而成的复杂性、综合性学科。除了学科性质划分，机器人教育还可分为理论与实践两部分，理论部分包括机器人的构成原理、机器人工作原理、机器人发展历史等，实践部分包括机器人功能设计、组装机器人、机器人编程设计等。其中，机器人编程算法是机器人理论与实践部分的重点内容，学生必须在熟练掌握机器人编程的基础上才能进行机器人功能设计的实现，否则组装好的机器人无法得到功能验证，此举能够判断学生是否形成了高阶思维和能力。机器人编程在培养学生计算思维方面有着很大的优势和价值。机器人编程涉及很多相关的计算机语言，如C语言、Java语言、Python语言等，其中又包括代码编程和图形编程，科技的进步，计算机学科的飞跃发展，各种计算机语言不断优化，其中图形编程语言深受广大学习者的偏爱。图形化编程对学生计算机语言基础掌握程度要求较低，学生不需要牢记各种复杂代码和算法，只需要进行程序的设计和不断调试，使用起来更加方便高效。绝大部分的机器人教育中涉及编程部分内容学习时，都采用的是图形化编程，为了有力地提高学生对编程的学习兴趣和编程能力，培养和提高计算思维。无论哪种编程语言或者编程方式都是借助计算机去实现相应功能的过程，这个过程就是培养学生计算思维的过程[2]。

二、结束语

实践证明，智能机器人教育对培养学生的计算思维、问题解决能力和创新能力等深度学习能力具有明显的促进作用。从国家政策性文件到学校的教学大纲、课程标准以及教学目标，都将学生的计算思维、问题解决能力和创新能力作为长期的发展目标和要求，如何利用在教育领域得到成熟发展与融合的智能技术作为发展路径成为我们急需解决的问题。智能机器人教育的兴起很快吸引了人们的眼球，得到了极大的关注，人们开始对机器人教育展开众多研究，以期望借助机器人教学的展开促进学生对相关技能的掌握。