机器人教育的六部分游戏设计

（一）机器人教育对幼儿园教育创新的价值

幼儿科学教育是指幼儿在教师的指导下，通过自身活动，对周围物质世界进行感知、观察、操作，发现问题，寻求答案的探索过程。现代幼儿园科学教育确立了科学教育的总目标，即帮助幼儿获取周围世界广泛的科学经验，并在感性经验基础上形成初步的科学概念；帮助幼儿学习探索周围世界和学科学的方法，通过观察、分类、测量、思考、表达和交流信息，发展幼儿的观察力、思维能力、初步解决问题的能力和动手操作的能力；激发幼儿对周围世界的好奇心，探索周围世界和学习科学的兴趣，培养幼儿关心、爱护自然的积极情感和态度，同时强调科学知识、科学方法和科学态度的统一和不可分割。人类百年的信息技术教育发展分为三个大的时期：第一，20世纪40年代至20世纪90年代，为计算机网络技术教育时期；第二，20世纪90年代至21世纪40年代初，为信息素质教育时期：第三，21世纪40年代（或提前）开始将进入机器人教育时期。将机器人教育引入幼儿科学教育的范畴，是时代发展的必然。现代的科技产品更多地加入了机器人或者智能成分，在机器人教育的基础上进行的幼儿科学教育不但满足科学教育的一般目标，而且能使幼儿对当代科技的认识更加深入，减轻对生活中的科技现象的迷惑感。机器人教育对幼儿能力培养的意义也适合幼儿园的科学教育对幼儿能力发展的要求。

幼儿的结构游戏是幼儿通过材料对物体进行构造，幼儿园常用的结构材料有积木、积塑等加工材料以及沙、水等自然材料。通过这些材料建构的物体也都是静止的物体。“中国人工智能学会”常务理事林建祥说：“我们可以把机器人看成一种积木，一种感受—控制—执行模式的积木，灵活拼搭就是通过动手操作来学习，这是非常有趣的，对于儿童创新意识的培养也非常有效。但是如果再进一步，我们针对的是复杂的问题，就不容易直接在硬件的积木上创新了，而需在软件的编程上来实践。”将机器人教育加入结构游戏中，使幼儿不但能建构不动的物体，而且能通过为这些不动的物体加上驱动装置和传感器使它动起来，还可以通过为机器人修改编程，使物体呈现不同的运动。科技的优势在于其创造性，在世界文明的长河中，最大化地体现着人类的智慧，人类的主观意识不断在其中体现。幼儿在动手建构中，能够再造生活中存在的物体，创造生活中还不存在的物体，这些建构物也反映了幼儿的愿望。因此，在幼儿园阶段，科技教育和结构游戏可以有效结合在一起。

（二）怎样通过机器人材料设计幼儿结构游戏

1.对幼儿建构水平的分析

我们要使积木的玩法按照幼儿的发展规律展开。幼儿的能力之外的，使之产生奇妙和好奇感受，能力之内的，使幼儿充分发挥创意和想象，根据幼儿不同发展阶段的特点，产生了不同时期的结构游戏。对幼儿来讲，其在幼儿园阶段喜欢动手，同时，教师应该鼓励幼儿动手。因为这个阶段的幼儿精细运动能力会发生很大的变化，游戏设计就要考虑到该问题，使幼儿的游戏过程始终处于最近发展区当中。

2.幼儿认知能力发展

幼儿逻辑思维的发展有一定的规律，首先是前运演阶段，培养身体的感受力，保持对世界深刻细致的感受性，以身体直接能感受到的对象为主，如能看到的、能听到的、能闻到的等。其次是运演阶段，培养逻辑思维能力，能建立基于实物基础上的简单分类、排序。逻辑立场注意演绎和归纳同步训练，既让幼儿学习到区分世界的能力，也让孩子学会总结世界的能力。

3.幼儿积木搭建能力的发展(www.xing528.com)

幼儿的发展水平决定了幼儿机器人游戏的内容。机器人结构游戏的材料要用到插接积木，这些插接积木的扣合需要一定的手指力量，对于三岁左右的小班幼儿来说，他们不具备这样的力量。因而这些结构游戏材料的使用只是针对中大班的幼儿。笔者通过对教师进行非结构访谈，发现了幼儿在机器人游戏中的一些阶段性发展情况，一是中班上学期，幼儿的手指可以按线条或面来搭建积木，不是很牢靠，但可以搭建；能按颜色区分输入输出口，但不懂输入、输出的意思；知道电源和启动按钮的顺序；观察到刷卡，并能知道刷卡的方向；能通过颜色识别电源按钮。二是中班下学期，知道刷卡的方式，并理解刷卡器的启动下载键的意思。三是大班上学期，积木搭建比较牢靠，可以有目的地搭建形体，并能反扣电机和积木到CPU上；知道刷卡的方式，并理解刷卡器的启动、删除和下载键的意思；知道如何顺序刷卡编程。四是大班下学期，能顺序刷卡编程，能感受教师用判断编程的效果。

（三）确定游戏活动的总体目标方案

教师可以采取主题综合教育作为机器人游戏活动的设计模式，根据幼儿建构水平确立活动目标，安排活动内容（如表2-1所示）。

表2-1　不同年龄班级机器人游戏的目标、内容及主题

（四）设计结构游戏活动过程

幼儿的结构游戏可以自由建构，也可以主题建构，但是因为游戏材料难度的制约，游戏活动又要融入机器人教育成分，并不适合让幼儿自由建构。刘炎分析了主题建构活动的组织与指导：第一，通过教师的提议和幼儿的想法提出建构主题；第二，计划和讨论建构方案；第三，在教师参与帮助引导下，幼儿讨论好分工合作方案积极投入建构活动中；第四，活动的扩展。在幼儿园开展游戏教学方面，刘炎提出了“以玩具为中介的支架式教学”，它是利用教育性玩具来促进幼儿学习，帮助幼儿理解和掌握教育性玩具中所蕴含的“概念”。在为学习者搭建“支架”的过程中，教师的任务包括六个方面：一是激发兴趣，将学习者引入有趣且有意义的任务情境中；二是降低难度，将任务分解成若干个可以掌握的组成部分；三是维持方向性，使学习者的注意力保持在任务和寻求解决问题的方法上；四是指明关键性特征，强调任务的关键部分；五是控制挫折感，减小任务对于学习者的压力，但又不能造成学习者对于引导者的依赖；六是示范，模仿学习者所尝试的问题解决方法，以便学习者反过来以更为适宜的方式模仿教师的行为。根据“以玩具为中介的支架式教学”模式，笔者将“机器人游戏”设计为以下六部分：一是教师主题导入；二是静止搭建部分的游戏指导；三是幼儿自由搭建；四是运动智能部分搭建，在教师的帮助下编写程序；五是用搭建出来的机器人做游戏；六是整理游戏材料。

在游戏过程的设计上，首先让幼儿用积木等静止材料搭建，然后加入运动和智能部分材料，这样的安排既是根据积木难度的递增来设计，又是使幼儿世界更加广阔的过程。由于做游戏是一个既有具体内容，又有欢快情绪的过程，可以概括成游戏的环节和意义两个部分，意义部分的每一次展开都让幼儿感受到一种兴奋和喜悦。所以游戏的设计就是要为幼儿找到一些让他们更加快乐的元素，让幼儿在自由自在中感受自己的能量。在游戏活动的设计中，先进行教师辅助部分，从幼儿安静下来，再进行创意搭建，再到能用自己的成品机器人和其他幼儿互动，在自然而然的交往中，幼儿的体验丰富了，强烈了，游戏的过程就这样以快乐展开。