中小学智能机器人教育与学生信息素养的培养

陈小平

摘 要：阐述了信息素养的内涵和评价标准，从机器人教学活动过程、机器人竞赛两个方面探讨了在信息社会中中小学生的信息素养的培养。

关键词：信息素养；机器人；机器人教育

当今社会已进入信息时代，信息素养将成为个体适应未来社会生活的基本生存能力。机器人教育就是要从小培养孩子们的动手能力，让学生置身于充满趣味性、挑战性的活动中，让他们解决开放性的问题，鼓励他们去创造，去发挥他们的想象力，并把想法动手搭建出来，然后测试自己的设计，加以改进，这样形成知识在他们的大脑中的建构过程，也培养了他们的信息素养能力，从而进入学习知识的良性循环。

一、概念的界定

1.机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践

2.机器人教育有理论和实践两大领域

理论方面，机器人教育有自身的理论基础与基本理论，能形成相对独立的学科理论体系与方法体系。实践方面，机器人教育是指以机器人为主要教学内容或教学工具而开展的教与学活动，这些活动是在具体实践的过程中逐步完成的。

3.开展机器人教育有两大目的

一是优化教与学的效果，二是优化教师与学生的劳动方式。前者强调以较少的教育投入（包括人力、物力、财力、时间等）取得较大的教育效果（主要指学生的知识获得、技能形成、情感培养等）。后者是指采用机器人这种教与学的劳动工具，能改善教学方式与方法，减轻师生的劳动强度，缩短劳动时间，提高劳动效率。

二、机器人教育中学生信息素养的培养

机器人教育不仅为学生的聪明才智提供了一个展示的平台，也为教育提供了革命性的教育平台。它强调让孩子们主动探索、动手实践，亲身体验抽象的理论如何变成触手可及的答案，这样不仅培养了学生的动手能力、创造能力等综合能力，也培养了学生的协作精神、进取精神等，学习过程中不断探索、研究、实验，以实现自己的新创意、新设想，大大培养了学生的信息素养。

1.教学活动的过程培养学生的信息素养

机器人教育的一个最大的优势就在于它完全可以以活动课的形式展开，一个活动的开展可以分为以下几个步骤。

（1）设计比赛项目。设计一个具有挑战的比赛项目（比如机器人灭火或机器人足球）可以引起学生兴趣，激发积极性。实验表明，因为“机器人挑战”安排的活动主题不仅有趣，更能提供开放性的问题解决方案，学生可以用不同的方法达到同一项目标，从而鼓励学生充分发挥想象力、创造力，培养学生的发散性思维。

（2）组成一个三人小组。在学生中先让他们自己彼此沟通交流，达成共识，形成相互信任、相互尊重、相互合作的意识，让他们自己在自愿的基础上形成合作伙伴关系，成立合作小组，培养学生的团队精神和合作能力。

（3）创造性方案设计、研讨。一个项目的设计方案、解决途径有多种，以小组为单位，让学生探讨完成项目所需要的硬件设备、制作方法、安装方法，探讨完成项目任务的软件策略、思路（例如机器人灭火中，学生就应该考虑灭火的一些方式，是用风，用气，用水等，需要些怎样的传感器，怎样快速完成灭火等），设计实现比赛的方法，这样能充分调动每个学生的积极性，变“老师让我做”为“我想要做”，培养分析问题的能力和设计能力。

（4）动手实施。小组成员根据方案进行具体的设计，实现硬件的制作、安装，软件的编写、调试，让学生把所学的知识和实际情况真正聯系起来，实现比赛的实际应用，挖掘每个学生的潜能，增强了学生的自主能力，锻炼了学生的动手能力，建立自信心变“这能行吗？”为“我能行”“我一定行”，培养了学生准确地、创造性地使用信息的素养。

（5）改进完善（创新）。各小组把设计好的机器人放到一个真实的环境当中（灭火就放到灭火场地中），进行具体的实验测试，让学生体会具体环境中的机器人与自己心目中理想的机器人的差别，让学生遇见新存在的问题，学会通过现象分析原因，继续对自己的机器人进行硬件的改良、调整，软件的设计、测试，学会总结、积累成果，充分发挥自己的想象力，让自己去模拟机器人，从中找出蛛丝马迹，让机器人的工作过程符合在某个环境中的要求。

2.开展机器人竞赛活动培养学生的信息素养

首先从我们竞赛的方式看：有竞技赛和创新赛，竞技赛要求学生根据某一项目的具体规则，以一种更优质、更有效的方式完成任务。创新赛可以让学生展开想象翅膀，创造出一些既实用又美观的东西，这样学生在设计过程中肯定会遇到很多问题、难题，由于兴趣是最好的老师，学生会对这些知识孜孜以求之，哪怕是自己平时没什么兴趣的知识、概念、原理，这样就培养了学生的自学学习能力和坚定信心。

其次从竞赛的过程看：学生在机器人竞技过程中，各小组对任务的具体认识、硬件的安装、软件的设计等存在着差异，会直接影响他们的成绩。比赛中那些优秀的设计会脱颖而出，因为这些设计存在着科学性，会影响、启发其他小组的成员努力发现自己设计上存在的问题，现场做出比赛时有效地调整，让自己在比赛中获取更好的成绩。有比赛就有失败者，学生通过比赛虽然失败了，但他们会学到很多知识与经验，新的梦想、新的前进目标会出现在学生的心中，使学生产生永无止境的追求。

机器人教育是一种“教学主义”与“建构主义”交互影响的教育方式，教师在充当教学者角色的同时，要对沉浸于问题解决过程的各组学生担负起引导者的角色，那些独立设计了问题解决方案的学生会体验到成就感，这种体验与简单记忆他人的成果是截然不同的。这使学习成为一种异乎寻常的经历，学生获得的主动权越多，就越喜欢上课，对自己的学习过程也掌握得更好。因此，智能机器人教育进入中小学不仅给相关的课程带来了新内容，而且为推进素质教育，培养学生的自主性、独立性、研究性、创新性提供了广阔的空间，更为探索教育的新途径、新方法提供了可行性平台。