機(jī)器人編程怎樣助力培養(yǎng)孩子的科學(xué)素養(yǎng)

孩子對(duì)有關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的探究和學(xué)習(xí)，往往受到好奇心和興趣的直接驅(qū)使，可以說(shuō)好奇心和興趣是孩子主動(dòng)進(jìn)行科學(xué)探究和學(xué)習(xí)的基本前提，機(jī)器人編程就是從這一點(diǎn)出發(fā)，來(lái)培養(yǎng)孩子的科學(xué)思維與能力的。具體而言，機(jī)器人編程是怎樣助力培養(yǎng)孩子的科學(xué)素養(yǎng)呢?

增強(qiáng)孩子處理信息的能力?，F(xiàn)實(shí)中充斥著大量冗余的信息，每一個(gè)孩子都必須能認(rèn)識(shí)“信息”、理解“信息”，分辨“信息”，最后能駕馭“信息”。要想達(dá)成這樣的教育目標(biāo)，最佳途徑就是持續(xù)學(xué)習(xí)人類的第三語(yǔ)言——編程語(yǔ)言，因?yàn)榫幊叹褪翘幚硇畔⒌默F(xiàn)代方式。鞏固孩子的創(chuàng)造能力。人工智能時(shí)代，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的過(guò)程中想象力與創(chuàng)新思維必不可少，然而創(chuàng)新思維只是第一步，最重要的是轉(zhuǎn)化為創(chuàng)造能力。在孩子的早期成長(zhǎng)階段引入編程體驗(yàn)，不僅可以鼓勵(lì)孩子們動(dòng)手實(shí)踐、使孩子們的創(chuàng)造能力得到充分加強(qiáng)和鞏固，又能使他們獲得滿滿的自我成就感。少兒編程能給學(xué)生帶來(lái)無(wú)限的想象力，不斷培養(yǎng)摸索和創(chuàng)新的精神，程序不是解題，在不斷升級(jí)、優(yōu)化、創(chuàng)新過(guò)程中，鍛煉思維邏輯能力，培養(yǎng)創(chuàng)新的能力。修改網(wǎng)頁(yè)代碼排版的狹義編程是計(jì)算機(jī)自己可以解決的，但編程不僅僅是寫(xiě)代碼，其核心本質(zhì)是算法和邏輯。

創(chuàng)造力是機(jī)器很難達(dá)到的高度，任何機(jī)器都必須按照一定的規(guī)則運(yùn)行，然而現(xiàn)實(shí)世界人類生活的最大特點(diǎn)是沒(méi)有絕對(duì)規(guī)則。少兒編程火熱原因，有一部分是因?yàn)槿斯ぶ悄艽髴?zhàn)引發(fā)的。人工智能大戰(zhàn)對(duì)我們最大的啟發(fā)是，人類在邏輯思維方面和機(jī)器相比已經(jīng)完全無(wú)法匹敵，而且差距會(huì)越來(lái)越大，拿什么和機(jī)器競(jìng)爭(zhēng)呢?唯一的答案是創(chuàng)意、想象力。少兒編程教育并不是要培養(yǎng)未來(lái)的程序員，而是讓孩子學(xué)會(huì)熟練地用科技表達(dá)自己，由科技時(shí)代的消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)造者。

其實(shí)機(jī)器人編程教育所關(guān)注的教育目標(biāo)主要是計(jì)算思維和算法思維和結(jié)合STEAM教育跨學(xué)科理念的其他素養(yǎng)。計(jì)算思維和算法思維這兩個(gè)詞乍一聽(tīng)很像，但是仔細(xì)思考卻有著完全不同的含義。含一種想象的方法，通觀察類比和構(gòu)建隱喻……”關(guān)于算法思維，作者這樣介紹“算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的中心 - 計(jì)算思維正在形成算法思維的習(xí)慣。為了使程序符合算法的要求，它必須具有以下屬性：有限性，確定性，有效性，以及具有一個(gè)或多個(gè)輸入和一個(gè)或多個(gè)輸出。算法是確定的，抽象的工件和程序知識(shí)……”書(shū)中的觀點(diǎn)清晰明了，作者認(rèn)為計(jì)算思維是形成算法思維的基礎(chǔ)，即算法思維應(yīng)當(dāng)是在計(jì)算思維形成后逐步形成的高階思維。少兒編程教育應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)怎樣的計(jì)算思維呢?

算法思維： 這樣可以讓學(xué)生們一起分一步一步的解決問(wèn)題。 當(dāng)學(xué)生已經(jīng)定義了這些步驟時(shí)，他們能夠在他們的計(jì)算應(yīng)用程序中工作來(lái)編程步驟(即編碼)來(lái)解決問(wèn)題。 這個(gè)階段允許學(xué)生制定一個(gè)計(jì)劃并遵循該計(jì)劃，看是否提供了所需的解決方案。

評(píng)價(jià)。這是讓學(xué)生在完成這一過(guò)程中學(xué)習(xí)的重要一步，以確保他們了解如何評(píng)估解決方案如何滿足問(wèn)題的需求。 這一步在計(jì)算思維中并不常用，但是對(duì)于正在發(fā)展解釋和支持他們的解決方案的能力的學(xué)生來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題至關(guān)重要。 它要求學(xué)生考慮是否滿足了問(wèn)題的所有需求，以及為什么這個(gè)解決方案是最合適的。 這個(gè)步驟還可以通過(guò)準(zhǔn)備成功的證據(jù)來(lái)準(zhǔn)備學(xué)生分享他們的工作。

抽象。這是一個(gè)最后一步，允許學(xué)生反思已經(jīng)解決的問(wèn)題，看看是否有可以在計(jì)算系統(tǒng)中建立的一般規(guī)則。 通過(guò)這種方式，學(xué)生可以在計(jì)算系統(tǒng)中開(kāi)發(fā)自動(dòng)化流程，以獲得將來(lái)出現(xiàn)的類似問(wèn)題。 這一步也有助于學(xué)生將解決方案的簡(jiǎn)單術(shù)語(yǔ)進(jìn)行拋光，從而使之更適用于將來(lái)的其他問(wèn)題。

機(jī)器感知是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以類似于人類使用其感覺(jué)與周?chē)澜缏?lián)系的方式解釋數(shù)據(jù)的能力。計(jì)算機(jī)采用并響應(yīng)其環(huán)境的基本方法是通過(guò)連接的硬件。直到最近，輸入僅限于鍵盤(pán)或鼠標(biāo)，但是硬件和軟件方面的技術(shù)進(jìn)步已使計(jì)算機(jī)以類似于人類的方式接受感覺(jué)輸入。

機(jī)器人編程感知允許計(jì)算機(jī)使用此感官輸入以及收集信息的常規(guī)計(jì)算方式，以更高的準(zhǔn)確性收集信息并以對(duì)用戶來(lái)說(shuō)更舒適的方式呈現(xiàn)它。這些包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器聽(tīng)力、機(jī)器觸摸和機(jī)器氣味。機(jī)器感知的最終目標(biāo)是使機(jī)器能夠像人類一樣觀察和感知世界，因此使他們能夠以人類的方式解釋他們做出決策的原因，并在失敗時(shí)向我們發(fā)出警告更重要的是失敗的原因。除了機(jī)器感知只會(huì)賦予機(jī)器有限的感知力，而不是賦予機(jī)器充分的意識(shí)，自我意識(shí)和意圖，機(jī)器學(xué)習(xí)的目的與一般的人工智能目的非常相似。當(dāng)今的技術(shù)，科學(xué)家和研究人員盡管仍有很長(zhǎng)的路要走，但要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

審核編輯：湯梓紅