机器人在中小学教育上的应用意义探讨

何卓键

摘 要：国务院发布《新一代人工智能发展规划》，大力推进中小学人工智能教育。机器人作为人工智能的主要载体，对我国中小学教育意义重大。随着近些年来我国智能机器人技术的飞速发展，机器人教育也给我过中小学教育注入了新的活力，随着时代的发展，机器人教育必将成为未来教育事业的发展方向，机器人教育将成为未来中小学师生培养自身能力以及综合素质的智能型平台，同时由于机器人教育其本身的可操作性能够有效促进中小学生素质教育的发展。本文浅要分析机器人的定义以及机器人教育的概念，以此为基础对机器人在中小学教育事业中的作用进行探索讨论。

关键词：机器人；中小学教育；作用

现如今，在国外，特别是发达国家，机器人教育已经成为了其教育部门重点关注的问题，截止到目前为止，机器人教育在世界上已经有了二十多年的发展历史，并且还在不断摸索前进的过程当中。现如今在世界上主要支持机器人教育事业发展的理论基础是建构主义学习理论，该理论主要是采用机遇问题和项目的学习方式，在具体教学设计过程之中比较注重让学生在实践之中学习知识、掌握方法以及培养思维。而将机器人应用到中小学教育之中则是通过以机器人教育平台为基础，为中小学生建设出一个四维空间，让学生能够将抽象的知识以及概念在这个抽象空间之中进行构建，在这个编程以及调试的过程之中，学生能够在掌握知识的同时获得技术，并且还能使中小学生的创新思维、创新意识以及创新能力等多方面的综合素质的道有效的加强。

一、机器人概念

现如今，人们对于机器人的定义有很多种，但从宏观上来看，机器人就是一种用于执行特定的功能，可以模仿人类的一些行为的由多重零部件组合而成的机器，机器人的特点主要有一下几点：

可以使用反复编程的手段来控制机器人的活动；機器人通过硬件和程序之间的配合，可以让机器人拥有等同于人类的视觉、触觉等方面的感觉判断，从而实现自动化操作，但是机器人不具备独立的人格；其拥有高度的灵活性，可以在一定程度上模仿人类的动作。

除了上述的普通机器人之外，还有一种专门用于教育工作之中的教育机器人，教育机器人又被人们称作教学机器人或是学习机器人。它是一种机器人教育工作开展实施的载体，主要是应用于教学活动之中，按照分类的形式可以将教学机器人细分为积木式和集成式两种，按照形态的定义则可以将之细分为实体机器人和虚拟机器人两种。教育机器与别的机器人之间最大区别就是其硬件成品化，同时它的编程也较为简单，相对来说更加容易学习操控[1]。

二、机器人教育的概念

机器人教育的概念在我国是由湖南师范大学的彭绍东教授第一个提出来的，彭教授指出机器人教育就是在教育的过程之中应用机器人，优化教育效果以及师生劳动形式的理论和时间，从彭教授对机器人教育的定义我们可以看出：

（一）机器人教育的主要内容可以从三个方面来理解它，第一个方面是支持机器人活动开展的基础理论，比如物理、机械、电子以及计算机等多方面的相关内容，第二个则是机器人的专业理论，第三个方面是支持机器人活动开展的其他学科的知识。

（二）机器人教育所涉及的领域主要有两方面，分别是理论方面和实践方面。理论方面具体指的是机器人教育自身具备的理论基础以及机器人教育在进行具体的时间之后形成的一种独立的理论体系以及方法体系，实践方面具体之二则是基于机器人平台所开展的一切教育活动。

（三）机器人教育的最终目的就是通过使用机器人来进行相关教学操作来提高教学效果。就是通过利用机器人平台，实现使用最少的时间以及最少的资源获得最好的教学效果的目的，提高教学效率的同时[2]，还可以有效降低老师的工作量。

三、机器人教育的特点

机器人给中小学教育事业提供了一个综合性的教育平台，对于中小学生来说机器人既是一种高科技的益智玩具，同时也是一种承载基础教育的载体。而机器人教育模式则是通过在教学思想理论的指导下建立起来的一个具有相当的可操作性以及较为稳定的教学活动的框架和程序。同时它还是一个位于经验和理论之间的一种可操作性较强的简化的知识系统和结构。机器人教育模式作为一种教学活动的框架，要注意把握好整个课程之中的整体性以及各个元素之间的关系，同时作为一个教学活动的程序其学要具备较强的可操作性以及有序性。在中小学教育工作之中的机器人教育具体有以下几种特点：

（一）教育性

通过机器人的平台，可以让中小学生学习到如物理、电子以及计算机等多方面的知识，扩大了自身的知识面，同时在具体的机器人教育过程当中，还能够培养出中小学生的良好的思维方法，除此之外还能够锻炼出学生的团队协作能力。

（二）娱乐性

中小学教育之中的机器人教育的教学宗旨就是培养出中小学生的创新思维、创新意识以及创新意识等多方面的综合素质，因此机器人教育主要是通过创建出一个真实具体的教学情境，让学生通过这个教学情境主动发现问题并将之解决，同时为了加强课堂趣味性，激发出中小学生的学习兴趣，因此机器人教育所设计的机器人项目大多数都是围绕着学生的实际生活，娱乐性比较高。

（三）游戏性

机器人教育之中的教学活动大多数都是以实践为主，同时为了加强课堂趣味性，调动学生的积极性，机器人教育之中的实践过程会开展很多具有游戏性的比赛，然学生在一个轻松地学习氛围下学习，有效锻炼了自身各方面的综合素质[3]。

（四）学科综合性

除了以上几点之外，机器人教育还拥有者较强的学科综合性，这是因为机器人本身的学科交叉性的特点以及机器人技术应用领域非常广泛的原因造成的。

四、机器人在中小学教育上的应用意义

通过将机器人应用到中小学教育之中对于中小学生来说具有着非常重要的意义，具体可以归纳总结为以下几个方面：

（一）培养学生的综合能力endprint

在机器人教育课程当中，学生是作为学习主体存在的，而教师则作为一个辅导者，这就要求学生必须自己学习知识，构建出自身的知识体系，并自己解决学习之中出现的问题，借此可以培养出学生的动手能力以及创新思维能力等多方面的综合素质，除此之外，机器人教育还能有效培养出中小学生的时间管理能力、资源分配能力、团队合作能力、信息采集能力、系统分析能力以及设计工程等多方面的能力[4]。

（二）激发出学生的学习兴趣

在机器人教学之中，会在实践活动之中开展许多具有游戏性的比赛，有效激发出学生的学习兴趣，同时营造出一个良好的竞争环境，借此激发出学生学习的斗志以及平波精神，有效将强了学生的学习效率以及课堂的教学效果。

（三）培养学生的团队协作能力

在机器人教育之中，主要是通过让学生组成小组来进行相应的教学，因此机器人教育实际上是一个团体学习的过程，通过机器人教育可以让中小学生在实践锻炼的过程当中有效提高自己的团队协作能力

（四）扩大学生的知识面，轉换思维方式

在进行机器人教育的过程当中[5]，中小学生可以通过制作机器人的过程学习到模拟电路以及力学等方面的只是，不禁有效提高了学生的物理知识水平和计算机知识水平，同时还让学生在为机器人进行扩充接口的过程之中学习到了数字电路的只是；在给机器人编写程序的过程当中学会了计算机编程语言等专业知识，同时有效锻炼了自身的逻辑判断思维以及系统思维等方面的能力。

（五）加强学生对机器人相关知识的了解

通过机器人教育可以有效培养出学生对于智能机器人学术的兴趣，使其产生继续学习机器人相关知识的欲望。同时中小学生通过掌握智能机器人下载程序的方法，还能够对智能机器人之中传感器以及驱动装置的作用了若指掌，提高其对于学习计算机语言的兴趣。此外，通过给智能机器人编程还可以锻炼学生的逻辑判断思维能力以及系统思维能力，有效提高学生分析问题的能力以及解决问题的能力[6]。中小学生通过完成课程教学任务以及模拟项目，可以对智能机器人的扩充接口的方式以及方法进行了解和掌握，并在进行实践的过程当中学习到关于单片机以及数字电路的知识。在组装机器人的过程之中学生动手能力、写作能力以及创造能力都能得到有效的锻炼。

结束语

通过将机器人应用到中小学教育之中，可以培养学生的综合能力、激发出学生的学习兴趣、培养学生的团队协作能力、扩大学生的知识面，转换思维方式以及加强学生对机器人相关知识，有效加强了中小学教育工作的教学效果，同时增强了中小学生多方面的综合能力，为中小学生的未来打下坚实的基础。

参考文献：

[1]刘琼.中小学机器人教育模式设计与应用研究[D].河北师范大学，2012.

[2]徐嘉.基于“创意之星”的教学机器人的设计与开发[D].东北师范大学，2012.

[3]魏啸天.机器人教育在中小学的应用初探[J].中国信息技术教育，2016，（06）：101-102.

[4]董健.虚拟机器人软件在中小学机器人教育中的应用研究[J].中国信息技术教育，2011，（Z1）：114-115.

[5]王同聚.“微课导学”教学模式构建与实践——以中小学机器人教学为例[J].中国电化教育，2015，（02）：112-117.

[6]魏东霞.在中学阶段开展智能机器人教学研究[D].河北师范大学，2013.endprint