虛擬機(jī)器人在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用探究

吳建勛

在創(chuàng)新教育不斷發(fā)展的背景之下，機(jī)器人教育模式作為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教育的重要途徑和有效方式，已然成為當(dāng)前小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)當(dāng)中的重要部分。機(jī)器人教育模式不僅有著極高的趣味性與娛樂性，而且兼具內(nèi)容性和操作性，不僅能夠?yàn)樾W(xué)信息技術(shù)教學(xué)注入新鮮活力，同時(shí)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)造能力以及實(shí)踐能力方面都有著極大優(yōu)勢(shì)。

一、虛擬機(jī)器人的概念

虛擬機(jī)器人實(shí)際上就是在傳統(tǒng)機(jī)器人的基礎(chǔ)上研究出的一款軟件機(jī)器人，該軟件包括仿真引擎、機(jī)器人編輯工具以及各種其他組件和控制程序等，在該軟件平臺(tái)上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于機(jī)器人運(yùn)行策略的編制，以及仿真虛擬運(yùn)行，并能夠在軟件所提供的仿真環(huán)境當(dāng)中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行測(cè)試與調(diào)試等。仿真機(jī)器人的應(yīng)用對(duì)于當(dāng)前機(jī)器人教學(xué)模式的普及有著十分重要的意義，能夠確保在不增加教育成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人教學(xué)，其主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在成本低廉、交互性強(qiáng)，而且簡(jiǎn)單易學(xué)，能夠充分滿足小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的需求。

二、機(jī)器人教育在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用目標(biāo)

隨著當(dāng)前教育理念的發(fā)展以及社會(huì)對(duì)于創(chuàng)新型人才的需求，小學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)逐漸成為教學(xué)的重點(diǎn)方向，因此虛擬機(jī)器人教學(xué)模式逐漸得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前我國(guó)小學(xué)機(jī)器人教育內(nèi)容充分結(jié)合了小學(xué)生的性格特點(diǎn)、接受能力以及相應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)，其教學(xué)內(nèi)容主要包括機(jī)器人理論知識(shí)、程序編寫以及硬件組建三個(gè)部分。教學(xué)目標(biāo)也分為三個(gè)層次：（1）幫助學(xué)生了解機(jī)器人相關(guān)基本概念以及功能和原理，為后續(xù)機(jī)器人教學(xué)工作的順利開展奠定良好基礎(chǔ)。（2）帶領(lǐng)學(xué)生了解機(jī)器人的各種傳感功能、驅(qū)動(dòng)設(shè)備，明確機(jī)器人的控制原理和操控方式，同時(shí)學(xué)習(xí)程序的編寫和設(shè)計(jì)方法，以此提高學(xué)生的邏輯思維能力與解決問題的能力。（3）結(jié)合所學(xué)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模擬案例試驗(yàn)，通過小組合作的方式編寫機(jī)器人控制程序，以此培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、合作能力與創(chuàng)新能力等。

三、小學(xué)機(jī)器人課堂教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)原則

（1）保障教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐性以及探索性。機(jī)器人教育作為一種實(shí)踐性教育，確保其實(shí)踐性是保障教學(xué)質(zhì)量的前提基礎(chǔ)，同時(shí)為發(fā)揮其思維能力培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，還需要確?；顒?dòng)的探索性。（2）活動(dòng)的開放性以及綜合性。綜合性教育是當(dāng)前小學(xué)教育的重點(diǎn)方向，而且機(jī)器人教育本身融合了計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科知識(shí)，同時(shí)開放性教學(xué)設(shè)計(jì)能夠?yàn)閷W(xué)生提供充足的思考與想象空間，對(duì)提高學(xué)生創(chuàng)造力也有一定作用。（3）堅(jiān)持以學(xué)生為本。在實(shí)際開展教學(xué)活動(dòng)的過程中，為激發(fā)學(xué)生的積極性以及創(chuàng)新能力，教師需要明確學(xué)生的主體地位，同時(shí)關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，結(jié)合實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行活動(dòng)設(shè)計(jì)和教學(xué)引導(dǎo)。（4）結(jié)合小學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)。在實(shí)際展開信息技術(shù)教學(xué)的過程中，為保障虛擬機(jī)器人的應(yīng)用效果，教師需要充分結(jié)合小學(xué)生的特點(diǎn)，了解虛擬機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)和不足之處，做到揚(yáng)長(zhǎng)避短，將其合理地融入實(shí)際教學(xué)工作，以此達(dá)到活躍課堂氛圍、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。

四、小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用虛擬機(jī)器人的策略

結(jié)合小學(xué)生基本情況和學(xué)習(xí)需求以及虛擬機(jī)器人教學(xué)特點(diǎn)，明確小學(xué)虛擬機(jī)器人課堂教學(xué)模式，如圖1所示。本文以此教學(xué)模式為基礎(chǔ)，針對(duì)虛擬機(jī)器人教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用展開探討。

（一）情境創(chuàng)設(shè)

由于小學(xué)生年齡較小，計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)儲(chǔ)備量較少，對(duì)于機(jī)器人方面的了解不足，因此，在實(shí)際開展模擬機(jī)器人教學(xué)的過程中，學(xué)生對(duì)此方面的學(xué)習(xí)存在較大困難，而且相較于實(shí)體機(jī)器人而言，其本身積極性較低，容易對(duì)教學(xué)質(zhì)量和效果產(chǎn)生負(fù)面影響。對(duì)此，教師要結(jié)合生活實(shí)際案例或機(jī)器人相關(guān)案例進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的過程中，教師可以結(jié)合實(shí)際生活中的機(jī)器人，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)相應(yīng)情境，以此幫助學(xué)生在原有的知識(shí)基礎(chǔ)上，利用自身知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)等對(duì)新知識(shí)進(jìn)行同化，進(jìn)而使機(jī)器人靈活、資源豐富等方面的優(yōu)勢(shì)得到充分體現(xiàn)，達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量效果的目的。

如家用掃地機(jī)器人、行走送餐機(jī)器人、早教機(jī)器人等，都是學(xué)生實(shí)際生活中可以見到的，教師可以借助多媒體設(shè)備為學(xué)生展示各種機(jī)器人的圖片以及運(yùn)行視頻等，積極利用各種豐富的教學(xué)資源，給學(xué)生帶來(lái)直觀的感受和沖擊，并以此引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入機(jī)器人學(xué)習(xí)情境中，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）合作討論

模擬機(jī)器人教學(xué)模式是一種具有極強(qiáng)開放性與合作性的教學(xué)模式，能夠充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，為學(xué)生表達(dá)自我觀點(diǎn)提供了良好的平臺(tái)。因此在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)的過程中，教師需要合理組織學(xué)生進(jìn)行小組合作，討論探究，并幫助學(xué)生進(jìn)行模仿實(shí)踐。小學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備有限的情況下直接進(jìn)行程序編寫存在較大難度，因此教師可以充分發(fā)揮小學(xué)生的模仿優(yōu)勢(shì)，以模仿性實(shí)踐為開端，降低編程難度。整個(gè)合作討論過程中，模仿實(shí)踐共包括以下三個(gè)步驟。

首先，教師需要為學(xué)生提供相應(yīng)教學(xué)案例，明確案例相關(guān)信息，如機(jī)器人功能、實(shí)現(xiàn)方法及編程方式等，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供相應(yīng)資料和模仿方案。在此過程中，教師需要對(duì)相應(yīng)案例進(jìn)行詳細(xì)解讀，并對(duì)實(shí)踐操作過程中可能遇到的重難點(diǎn)問題進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，以此為學(xué)生實(shí)踐操作提供有效指導(dǎo)。其次，在了解案例相關(guān)內(nèi)容之后，教師需要組織學(xué)生進(jìn)行合作實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生明確組內(nèi)分工，并有序進(jìn)行模仿實(shí)踐。在此過程中，教師需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生合作、交流以及討論狀態(tài)的關(guān)注，同時(shí)了解每個(gè)小組的進(jìn)度情況，并在適當(dāng)時(shí)機(jī)予以學(xué)生一定的幫助，引導(dǎo)學(xué)生之間積極進(jìn)行溝通、交流，互相幫助并進(jìn)行知識(shí)分享，確保教學(xué)工作能夠順利推進(jìn)。最后，在完成模仿實(shí)踐之后，教師需要對(duì)小組的完成情況進(jìn)行檢查評(píng)價(jià)和交流，充分了解學(xué)生的實(shí)踐情況和結(jié)果，加強(qiáng)師生、生生之間的互動(dòng)，并在實(shí)踐完成之后，幫助學(xué)生梳理相應(yīng)知識(shí)結(jié)構(gòu)、工作原理、制作方法等，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況，形成系統(tǒng)思維模式，將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化處理，同時(shí)教師還需要總結(jié)實(shí)踐過程中存在的問題以及相應(yīng)的解決措施。

（三）創(chuàng)意實(shí)踐

在創(chuàng)客教育的背景之下，學(xué)生創(chuàng)造創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是實(shí)際教學(xué)過程中的重要內(nèi)容。因此，在進(jìn)行模擬機(jī)器人教學(xué)時(shí)，教師還需要通過活動(dòng)設(shè)計(jì)鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意。在經(jīng)過基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)以及模仿實(shí)踐之后，學(xué)生已經(jīng)基本了解了模擬機(jī)器人的基本原理與相應(yīng)的編程方法，此時(shí)教師就可以通過主題設(shè)定的方式，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)。

例如，對(duì)于機(jī)器人傳感器部分，教師可以引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)不同運(yùn)行場(chǎng)地進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，并結(jié)合自身創(chuàng)意方向進(jìn)行程序的編寫。并組織學(xué)生以小組的形式進(jìn)行創(chuàng)意實(shí)踐，既能夠有效提高實(shí)踐效率，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作交流能力。另外，在實(shí)踐過程中，教師還需要適當(dāng)?shù)貫閷W(xué)生提供相應(yīng)的參考意見，確保實(shí)踐進(jìn)度有序推進(jìn)，學(xué)生創(chuàng)意得以落實(shí)。

（四）評(píng)價(jià)反思

對(duì)于模擬機(jī)器人教學(xué)而言，評(píng)價(jià)反思是教學(xué)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。當(dāng)前我國(guó)機(jī)器人教學(xué)模式尚處于發(fā)展的初級(jí)階段，教學(xué)過程中可能會(huì)存在一定的不足之處，因此，教師需要配合以科學(xué)、合理的教學(xué)評(píng)價(jià)，并進(jìn)行教學(xué)反思，并有針對(duì)性地采取相應(yīng)優(yōu)化策略，進(jìn)一步提升教學(xué)水平。在實(shí)際進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)的過程中，并不能僅僅依靠考試成績(jī)等傳統(tǒng)方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師需要采取多元評(píng)價(jià)策略，不僅要保障評(píng)價(jià)內(nèi)容的多元性，還需要應(yīng)用豐富的評(píng)價(jià)方式，如教學(xué)過程中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的評(píng)價(jià)、在完成機(jī)器人編程后對(duì)于展示成果的評(píng)價(jià)，還包括編程過程中對(duì)學(xué)生提出問題、解決問題能力的評(píng)價(jià)等。

五、結(jié)語(yǔ)

虛擬機(jī)器人教學(xué)模式的研究和應(yīng)用，對(duì)于普及機(jī)器人教育提供了新的思路和方向，能夠在保障教育成本不變的情況下豐富教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)多元培養(yǎng)。本文結(jié)合虛擬機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用特征與教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)原則，提出了情境創(chuàng)設(shè)、交流討論、實(shí)踐探索以及評(píng)價(jià)反思等虛擬機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用策略。相信隨著對(duì)虛擬機(jī)器人教學(xué)的深入研究和實(shí)踐，我國(guó)信息技術(shù)教學(xué)水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。