【摘要】教育的本質(zhì)是人的發(fā)展，而人的發(fā)展需要高品質(zhì)的思維，作為“涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動”的計算思維以發(fā)現(xiàn)問題和解決問題為立足點(diǎn)，其“思維教學(xué)的核心理念是培養(yǎng)聰明的學(xué)習(xí)者，提高學(xué)習(xí)者解決問題的能力。教師不僅要教會學(xué)生如何解決問題，也要教會他們發(fā)現(xiàn)值得解決的問題”，這與機(jī)器人教學(xué)的理念、目的是一致的完全吻合的，從這意義上說，計算思維教育是機(jī)器人教學(xué)的一種載體，通過教學(xué)能讓學(xué)生品味計算思維、提高計算思維、享用計算思維，“計算思維將成為每一個人的技能組合成分，而不僅僅限于科學(xué)家”，計算思維教育和機(jī)器人教學(xué)的融合是創(chuàng)新人的行為方式和生活方式的一種狀態(tài)。為了進(jìn)一步推進(jìn)中學(xué)機(jī)器人教學(xué)的發(fā)展創(chuàng)新，探究機(jī)器人教學(xué)培養(yǎng)初中生計算思維的作用，就顯得尤為重要。本論文旨在研究機(jī)器人教學(xué)對培養(yǎng)初中生計算思維的思考，在這過程中探索新的方法路徑。

【關(guān)鍵詞】計算思維 ?編程 ?機(jī)器人教學(xué)

【中圖分類號】G633.67 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）30-0159-02

一、計算思維的核心定義

思維是人腦對客觀事物的本質(zhì)以及內(nèi)在見解聯(lián)系或者概括總結(jié)的一種腦內(nèi)反應(yīng)，是一種自我認(rèn)知成長的心理活動。計算思維最早是周以真教授在美國計算機(jī)權(quán)威期刊 Communi？鄄cations of the ACM上提出的， 周教授認(rèn)為計算思維就是計算思維是運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、以及人類行為理解等涵蓋計算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動。 周教授針對計算思維的核心概念做了詳細(xì)的解釋，她認(rèn)為計算思維就是通過簡略、融入、轉(zhuǎn)換和仿真的方法把一個看起來比較困難的問題重新解釋成一個人們知道用什么方法解決的問題，計算思維對人們的日常生活以及創(chuàng)新發(fā)展有著極其重要的作用，它能夠幫助人們將復(fù)雜的問題簡單化，并最終以高效快捷的方式去解決問題，幫助人們不斷地發(fā)展進(jìn)步。計算思維并非是對計算機(jī)的一種簡單的思考，因?yàn)橛嬎銠C(jī)屬于運(yùn)算的程序代碼，其本身并沒有思維能力，而計算思維則代表著人思維，是人類利用計算機(jī)運(yùn)算方式解決日常生活中所面臨的問題，計算思維與人們的生活息息相關(guān)，它可以將復(fù)雜的問題通過計算方式得出最有效的解決方式，因此，計算思維應(yīng)當(dāng)是人類不可或缺的一種思維能力，更應(yīng)當(dāng)從小便培養(yǎng)學(xué)生計算思維的能力發(fā)展，對今后的學(xué)習(xí)生活都有著極大的幫助。

二、機(jī)器人教學(xué)對培養(yǎng)初中生計算思維的實(shí)踐研究

通過研究計算思維可得，計算思維對學(xué)生學(xué)習(xí)生活有著極大的幫助，進(jìn)一步研究如何培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，筆者通過閱讀大量的計算思維教育相關(guān)的文獻(xiàn)資料，通過實(shí)踐調(diào)查研究出機(jī)器人教學(xué)與計算思維培養(yǎng)之間存在著很大的切合性。因此，筆者決定通過以機(jī)器人教學(xué)作為切入點(diǎn)，探索機(jī)器人教學(xué)對培養(yǎng)初中生計算思維的價值和作用。

（一）研究準(zhǔn)備

機(jī)器人教學(xué)的實(shí)踐研究從2015年11月到2016年8月的準(zhǔn)備階段，最終決定將實(shí)驗(yàn)的時間定在2017年3月份開始，學(xué)生可以通過在新的教學(xué)實(shí)踐來檢查出自己通過機(jī)器人教學(xué)培養(yǎng)計算思維之后的變化，主要是學(xué)習(xí)成績的變化以及學(xué)習(xí)心態(tài)的變化，通過這樣的方式可以直觀的看出機(jī)器人教學(xué)的自主學(xué)習(xí)能否起到良好的作用。

（二）實(shí)驗(yàn)過程

本次研究主要以樂高機(jī)器人模型實(shí)驗(yàn)室為主要陣地，以培養(yǎng)學(xué)生的計算思維為主要教學(xué)目的，通過設(shè)計生活中的場景來設(shè)計問題，并進(jìn)一步的解決問題。本文就以機(jī)器人教學(xué)課程其中之一的案例來進(jìn)行法分析，進(jìn)而闡明機(jī)器人教學(xué)對培養(yǎng)初中生計算思維的實(shí)際作用。

1.教學(xué)主題

模擬生活中汽車運(yùn)行的環(huán)境，利用樂高機(jī)器人的零件來讓學(xué)生設(shè)計雙馬達(dá)驅(qū)動小車，進(jìn)一步利用LEGO MINDSTORMS Education EV3編程軟件來進(jìn)行來設(shè)計簡單的程序，讓小車動起來。

2.教學(xué)重點(diǎn)

讓學(xué)生能夠通過設(shè)計雙馬達(dá)驅(qū)動小車來充分認(rèn)識馬達(dá)的工作原理，也能夠進(jìn)一步認(rèn)識樂高機(jī)器人零件，在結(jié)合簡單的程序設(shè)計來了解編程的思想和常用的工具，進(jìn)一步學(xué)會程序設(shè)計的基本方法。

3.教學(xué)過程

首先讓學(xué)生觀察日常生活中長劍的馬達(dá)驅(qū)動的汽車教學(xué)視頻，引起學(xué)生的興趣，進(jìn)而引出課堂主題，讓學(xué)生以汽車設(shè)計師的角度來設(shè)計屬于自己的驅(qū)動小車。鼓勵學(xué)生充分發(fā)揮想象力，利用平時所學(xué)到的知識，通過團(tuán)隊合作激發(fā)創(chuàng)造力，并最終完成雙馬達(dá)驅(qū)動小車的基本搭建任務(wù)，然后結(jié)合LEGO MINDSTORMS Education EV3編程軟件重點(diǎn)講解順序結(jié)構(gòu)的編程方法，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生自己進(jìn)行搭建小車的編寫程序，最終做到讓小車動起來。

（三）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

在全國提倡科技發(fā)展的大環(huán)境下，以人為本注重學(xué)生思維發(fā)展的成為了教育改革的新方向，如何利用機(jī)器人教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生計算思維，進(jìn)一步提高邏輯思維能力，為國家培養(yǎng)優(yōu)秀的編程人才，就成為了每一個信息技術(shù)教師所需要思考的問題。興趣是個體在研究某一樣事物時所展現(xiàn)出來積極態(tài)度，并通過研究的過程中產(chǎn)生出愉悅興奮的心理情緒，這正是學(xué)生學(xué)習(xí)成長的起點(diǎn)。一旦學(xué)生對計算機(jī)產(chǎn)生興趣，就會充分發(fā)揮自己的積極主動的情緒，將其帶入編程的學(xué)習(xí)中去，并以刻苦鉆研、攻克難關(guān)為樂。機(jī)器人教學(xué)是打破傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，不在是簡單的通過教師講課、黑板板書、學(xué)生筆記的形式進(jìn)行知識的傳授，而是將固有的課堂轉(zhuǎn)變成以游戲娛樂為方式的機(jī)器人教學(xué)，進(jìn)一步的豐富知識的傳輸途徑，由學(xué)生自主的通過自己的興趣愛好方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，起到積極的作用。

（四）實(shí)驗(yàn)反饋

根據(jù)在學(xué)生中走訪調(diào)查可以看出，學(xué)生對于機(jī)器人教學(xué)這一載體有著很高的評價。在計算思維的培養(yǎng)方面，根據(jù)雙馬達(dá)驅(qū)動小車的設(shè)計不難發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生都可以根據(jù)實(shí)際的情況設(shè)計出富有創(chuàng)意的獨(dú)特作品，這種創(chuàng)意并非有著優(yōu)秀的案例得以借鑒，而是學(xué)生通過計算思維自我設(shè)計的獨(dú)一無二的創(chuàng)意作品，是一種思維的真實(shí)表達(dá)，這就是機(jī)器人教學(xué)培養(yǎng)計算思維的最直接作用，在創(chuàng)造作品的過程中，學(xué)生聯(lián)系實(shí)際不斷的嘗試新的方法，并大膽的提出設(shè)想更改方案創(chuàng)意，不論對錯都與同學(xué)之間積極的進(jìn)行交流，并運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念^腦編寫出完整的程序，在用實(shí)際情況去進(jìn)行驗(yàn)證，這種分析解決問題的思維方式正是計算思維所體現(xiàn)出來的現(xiàn)實(shí)性和集成性，即邏輯性與非邏輯性的集成，可靠性與容錯性的結(jié)合，運(yùn)用機(jī)器人培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，正是運(yùn)用科學(xué)的方法去解決所遇到的問題，在實(shí)踐的過程中不斷優(yōu)化方案，得出最有效科學(xué)的方法途徑，由此可見，機(jī)器人教學(xué)可以在一定程度上為學(xué)生的計算思維發(fā)展創(chuàng)造條件，促進(jìn)計算思維的養(yǎng)成。

三、機(jī)器人教學(xué)對培養(yǎng)初中生計算思維的優(yōu)勢

1.增強(qiáng)學(xué)生的個體主動性

計算思維是學(xué)生通過自己的意識進(jìn)行主動學(xué)習(xí)的過程，它與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式不同，在傳統(tǒng)的課堂模式環(huán)境下，教師在課堂上進(jìn)行單一的授課和板書，而學(xué)生則被動的接受著學(xué)到的知識，很少積極主動的去思考學(xué)到的知識內(nèi)容，授課的結(jié)果大多都不盡人意。但是，新型的機(jī)器人教學(xué)則正是打破了這種固定的傳統(tǒng)模式，通過機(jī)器人教學(xué)所建立的娛樂互動的教學(xué)模式，學(xué)生能夠從原來的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為積極主動的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)環(huán)境也從原來的課堂轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作和知識競賽的模式。機(jī)器人教學(xué)更能夠幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐學(xué)習(xí)，提高動手操作能力，培養(yǎng)計算思維和邏輯思維能力，從而將編程知識更深層次的理解和掌握，將學(xué)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為自己的內(nèi)容從而實(shí)現(xiàn)計算思維的全面提高。

2.培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)明確性

計算機(jī)教學(xué)的競賽目的在于為學(xué)生產(chǎn)生了一個明確的目標(biāo)，并且愿意為了該目標(biāo)進(jìn)行奮斗，積極主動的進(jìn)行學(xué)習(xí)探索。所以，學(xué)生的學(xué)習(xí)并非一味的埋頭苦讀，而是必須清楚的知道自己的興趣愛好，并為之而積極探索努力奮斗，最終在一定的階段中獲得自己想要的價值。只有激發(fā)學(xué)生真正的自我潛能，才能夠在達(dá)到預(yù)期效果的同時，接受來自目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)樂趣。同樣，學(xué)生只有清楚的知道了自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，才能夠?yàn)榇擞兴袆?，向著目?biāo)刻苦學(xué)習(xí)，不斷的進(jìn)行鉆研和探索，將編程學(xué)習(xí)的難點(diǎn)重點(diǎn)都一一攻克，最終才能夠?qū)W(xué)習(xí)的后續(xù)環(huán)節(jié)順利的開展下去，將編程熟練的運(yùn)用和掌握，最終轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作能力，成為編程的優(yōu)秀人才。

3.建立學(xué)生的獨(dú)立自主性

學(xué)生計算思維具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，它是不通過教師的監(jiān)督獨(dú)立自主的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，在獨(dú)立思考的過程中，學(xué)生就是思維的主體，是通過自我意志所進(jìn)行的知識的探索，在擺脫了教師的控制以及其他學(xué)生的打擾的不良因素時，學(xué)生通過機(jī)器人教學(xué)形成了自己的想法和見解，進(jìn)而能夠產(chǎn)生獨(dú)特的思維，從而形成創(chuàng)新。優(yōu)秀的創(chuàng)新都是經(jīng)歷了一段獨(dú)立自主的思考過程，機(jī)器人教學(xué)中的計算思維正是培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立自主思考的本能，讓學(xué)生不需要準(zhǔn)備死讀課本書籍，在實(shí)踐操作中完成知識的學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，并且培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)計算與理解能力。

四、結(jié)語

機(jī)器人教學(xué)的最根本目的就是幫助學(xué)生發(fā)掘計算思維從而能夠有效的進(jìn)行編程學(xué)習(xí)。學(xué)生在進(jìn)行機(jī)器人教學(xué)的過程中，根據(jù)自己的興趣愛好進(jìn)行實(shí)踐操作并學(xué)習(xí)知識，還能夠及時調(diào)整自己的學(xué)習(xí)心態(tài)，按照自己所喜歡的方式和技巧進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，最終能夠做到事半功倍。只有在機(jī)器人教學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能夠充分的理解和認(rèn)識到編程操作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并最終結(jié)合理論知識，將實(shí)踐操作中所遇到的問題與自己所理解的內(nèi)容融匯貫通，還能夠提高溝通交流能力，在解決問題的過程中幫助其他學(xué)生，一同找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，做到共同進(jìn)步?，F(xiàn)如今，機(jī)器人教學(xué)伴隨著計算機(jī)的發(fā)展正逐漸滲透在經(jīng)濟(jì)社會當(dāng)中，編程工作作為科技行業(yè)發(fā)展重要的組成部分，在未來愈加受到人們的關(guān)注。培養(yǎng)計算思維人才，運(yùn)用機(jī)器人教學(xué)積極的發(fā)展新技術(shù)、新思路，是國內(nèi)編程行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。計算思維人才的培養(yǎng)戰(zhàn)略還需要很長的發(fā)展階段，只有越來越多的人投身到編程行業(yè)，關(guān)注機(jī)器人教學(xué)發(fā)展的趨勢，貢獻(xiàn)自己的力量，才能夠更好的為科技發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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作者簡介：

張偉（1986.10-），女，漢族，江蘇南京人，本科，中學(xué)一級教師，研究方向：初中信息技術(shù)教學(xué)。