小学信息技术课上开展机器人教育的意义与探究

刘炳祥

在现代科技飞速发展的社会大背景下，在校园教育中信息技术学科随之应运而生。“蒙以养正，圣功也。”就小学信息技术教育而言，其根本目的和主要任务并不是培养专业性人才雏形，而是在启蒙教育这一不可逆转的原始黄金时期，有效地激发儿童的学习兴趣，培养他们对信息技术的基础认知，通过理论知识学习、思维活动引领和实际动手操作等途径和方式，逐步培养更加具有开拓性和创新性的学习思维精神。机器人教育的内在属性和基本特点，完全契合这种精神和实际需要。在小学信息技术学科活动中开展机器人教育，有什么意义呢？究竟如何开展呢？

在现代科技日新月异发展的今天，融多种科技成果为一体的机器人技术，不仅成为衡量经济社会发展的重要标准，而且在一定程度上代表高新技术发展、国家技术改革的显著标杆。作为社会建设人才的摇篮基地，加强学校信息技术教育的必要性和重要性是不言而喻的。“少年兴，则国家兴；少年强，则国家强。”尤其在启蒙教育这一不可逆转的原始黄金时期，以机器人教育为代表的信息技术学科活动，是引领儿童“教学做合一”行为、培养他们科技开拓意识与创新精神的有效载体和优质平台。本文结合小学信息技术教学的实践与思考，拟就儿童机器人教育的意义和做法，简述一些抛砖引玉之论。

一、简析信息技术课程中机器人教育的主要意义

在小学信息技术课程活动中，重视并开展儿童机器人教育活动，既意义重大又影响深远。概括来说，集中体现在两个方面。

（一）非常契合现代教育信息化发展的要求

众所周知，一个完整的机器人除了计算机技术，还包含材料、控制、机械和通讯等方面的技术，并且应用到电、光、声、磁、力等物理学知识，涉及诸多学科领域，是一种“百家互动综合体”现象。正因如此，在小学信息技术课程活动中，教师善于借助机器人教育这一优质平台，既可让儿童在不用扬鞭自奋蹄中有效掌握所学知识，又能在学用结合、实践操作中得到更好的拓展和创新。也就是说，机器人教育适合儿童活泼好动的学习心态，契合现代信息技术发展的大趋势和大潮流。比如，在实践与操作过程中，小学生能够初步了解控制编程，充分了解传感器的作用，逐步形成机器人的概念框架，产生相应的信息技术思维方式等。再如，在机器人教育活动中，逐步培养儿童分析与解决问题的能力、逻辑思维能力等。所有这些，都是传统的信息技术教学不曾具备的，也是难以比拟的。

（二）非常有利于促进儿童能力的全面发展

随着教育信息化特质的不断加剧和深化，对信息技术教育提出了更大挑战和更高要求，简单的电脑学习与程序操作已不能满足这一形势的发展与要求。与之相应的是，机器人教育更加有利于培养儿童的思维意识，更好地引领他们的行为能力。主要体现在如下几点：

1.有利于全面提升儿童的动手能力

由于心智发育的规律性，儿童普遍具有“求趣、求新、求异、求动”的基本特点。不仅如此，儿童的智慧多出自他们的“手指尖上”。在机器人教育过程中，在课题研究方式的引领下，通过构成单元，激励并驱动儿童利用不同的部件和结构，设计机器人并编写相应程序。这种理论联系实际的“教学做合一”，对培养学生的全面动手能力能够充分发挥不容忽视的“正强化”作用。

2.有利于全面提升儿童的创新能力

在机器人教育中，不仅需要一定的动手操作，还需要相应的创新意识。课堂教学中，通过展示新的研究课题，让儿童在分组讨论、互动交流和相互启发下，努力地探究主题方案设计、搭建机器人、编写相关程序等主题任务，在不同程度上自然会引发他们的创新意识。以“机器人机械手”的教学为例。教师引导小学生利用马达、梁、轴、齿轮（都是机器人独有的）等材料，尝试着搭建并完成“搬运”动作。他们在好奇心的强烈驱动下，独自思维、合作探究、相互启发，往往由此产生非常丰富的灵感和联想，同时创造出许多并不相同的作品。这难道不是一种创新现象吗？

3.有利于全面提升儿童的信息化素养

机器人本身就是信息技术的先进产物，而且具有强烈的信息化特征。在机器人教育活动中，在激励、唤醒和鼓舞等教育艺术的作用下，能够更加有效地激发儿童的情趣，在“教学思做”中更好地学习并掌握信息加工、处理等知识，进而不断提升信息素养。

二、对小学信息课程中机器人教育的简要性探究

俗话说：“教无定法，确有章法。”本文立足于“乐高机器人项目”教学这个视角，通过“任务驱动”的教学方法，主要从如下几个方面，简述对儿童机器人教育的点滴探究，希望与同行分享并获取商榷之言。

（一）乐高机器人和课程教学概况简介

在小学信息技术教学过程中，“乐高机器人”既是关注热点又是重要组成。课程内容体系沿用的是“机械+传感”模式。总体来说，在硬件和软件教学设施上要求不高。作品在制作上形象、具体，对基础知识的要求也不高。也就是说，以“乐高机器人”为核心的信息技术课程学习，既容易激发学生的兴趣，又具有操作性。它在课程教学上的概况如何呢？其构成要素主要包括“机械部件”“电子部件”等方面。根据不同学段的儿童认知特点，可把它分为“初级”“中高级”两个课程体系。它们相互之间的关系———前者是基础，项目更多地偏向于综合运用，引入电路基础知识和部分传感器。其主要核心线索：有减速结构，有移動结构，有曲柄结构，有凸轮结构，有链传动结构，还有同步带结构等。主要教学目标在于：了解并熟悉常见机械结构，学习并接触电路基础知识，培养儿童的合作精神和学习品质。在此基础上，初级课程教学主要内容和目标设置如下：（1）掌握基本结构类型，如杠杆原理等；（2）能够认识并使用滑轮、轴、轮毂等零件；（3）能够认识生活中的棘轮、棘爪等机械装置；（4）能够认识并组装曲柄结构，学习绕轴旋转；（5）能够认识皮带传动的基本装置等；（6）学习并理解简易重物拉升机械装置基本原理；（7）能够了解齿轮组之间的传动速度；（8）能够学会并使用有关基本测量工具。

（二）在“任务驱动法”下的乐高机器人教育

首先，什么是“任务驱动”教学法呢？顾名思义，在实际教学过程中，教师组织并引导学生围绕一个任务活动中心，通过一系列问题驱动，通过主动应用学习资源，进行情感体验下的自主探索和互动协作学习。这是一种建立在建构主义理论上的教学方式和方法。

那么，如何通过“任务驱动法”开展乐高机器人初级体系教育活动呢？以“蒸汽火车（连杆结构）”项目为例，基本活动流程如下：（1）通过课件演示，向学生简要介绍蒸汽火车及其动力部分；（2）教师提问“火车的动力来源是什么”；（3）介绍齿轮连杆结构；（4）演示项目关键步骤和结构；（5）让学生在小组合作状态下完成任务；（6）对部分优秀作品进行点评。课程教学应突出重点、难点。课程教学从减速结构、移动结构、曲柄结构、凸轮结构和传动结构等方面，依次有序地进行和展开。值得一提的是，在教学过程中，还要适当地贯穿相应的科学文化发展史等知识，以切实体现“工具性教学与人文性教育”和谐统一的学科特点。当然，在教学设计和安排上要注意细节。

三、基本结论

时至今日，信息技术教学及培养学生信息素养掀起了令人期待的热潮现象，而且正在日益形成一种不可逆转的强烈发展态势。让机器人教育不断地走近并逐步走入小学信息技术课程活动中，是大势所趋却道路曲折。尤其是在信息化并不发达的农村学校里，机器人教育还面临一个人力与技术同时发展的实质性问题。作为新时期的教育人，我们应解放思想、与时俱进，为农村学校机器人教育发展贡献智慧和力量。