回顧與前瞻

人事有代謝 ，往來(lái)成古今。“今”是“古”的延續(xù)，不是所有的“今”都需要徹底破除“古”，在一片廢墟上重新建設(shè)。

智能機(jī)器人引入中小學(xué)迄今已有30多年。但是，對(duì)于相當(dāng)多的教育工作者來(lái)說(shuō)，機(jī)器人教育仍是新鮮事物，陌生且有神秘感。為了給后來(lái)者以啟示與借鑒，將我參與的早期機(jī)器人教育的探索性工作做一個(gè)簡(jiǎn)單回顧，并提出一些建設(shè)性意見(jiàn)，希望能對(duì)正在為此項(xiàng)方興未艾的事業(yè)辛勤工作的同仁有所裨益。

簡(jiǎn)要回顧

20世紀(jì)80年代，北京、上海等地區(qū)的青少年科技館、少年宮等科普機(jī)構(gòu)結(jié)合單片機(jī)和傳感器的開(kāi)發(fā)制作與應(yīng)用，已開(kāi)始了簡(jiǎn)易機(jī)器人的教學(xué)活動(dòng)。2000年，北京景山學(xué)校沙有威老師以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)[1]。2001年，上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級(jí)中學(xué)等學(xué)校開(kāi)始以“校本課程”的形式開(kāi)展機(jī)器人活動(dòng)進(jìn)課堂的探索和嘗試。此外，香港在高中“設(shè)計(jì)與應(yīng)用科技”課程中增設(shè)了機(jī)器人制作的課程。

2004年12月11-13日中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育專業(yè)委員會(huì)召開(kāi)“中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)機(jī)器人學(xué)組”成立大會(huì)和“首屆全國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)研討會(huì)”。我擔(dān)任專委會(huì)理事兼機(jī)器人學(xué)組負(fù)責(zé)人，在開(kāi)幕式上作題為“溫故知新，繼往開(kāi)來(lái)”的主題報(bào)告。我在報(bào)告中指出：

1.鑒于人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展和對(duì)人類社會(huì)的重大深遠(yuǎn)影響，在中小學(xué)開(kāi)設(shè)機(jī)器人課程的條件已經(jīng)逐趨成熟，應(yīng)大力推進(jìn)機(jī)器人進(jìn)入我國(guó)中小學(xué)的進(jìn)程。

2.當(dāng)前機(jī)器人進(jìn)入我國(guó)中小學(xué)面臨的機(jī)遇、困難和挑戰(zhàn)與20世紀(jì)80年代初計(jì)算機(jī)進(jìn)入中小學(xué)時(shí)的狀況十分相似。我們應(yīng)該認(rèn)真總結(jié)彼時(shí)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，“溫故知新，繼往開(kāi)來(lái)”，這樣有利于少走彎路。

3. 基礎(chǔ)教育有別于職業(yè)教育?；A(chǔ)教育中的課程設(shè)置和課程內(nèi)容不能“唯技術(shù)論”，不能片面地和機(jī)械地執(zhí)行‘學(xué)以致用的原則，而是必須具有文化的和素質(zhì)養(yǎng)成的意義。必須從有利于開(kāi)發(fā)學(xué)生智力、培養(yǎng)其創(chuàng)造力以及充分考慮人文關(guān)懷的角度制定機(jī)器人課程的課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)目標(biāo)和選取教學(xué)內(nèi)容。[2]

2005年6月11-13日中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育專業(yè)委員會(huì)召開(kāi)“全國(guó)中小學(xué)程序設(shè)計(jì)與機(jī)器人教學(xué)高級(jí)研討會(huì)”。與會(huì)代表就“信息時(shí)代的智能機(jī)器人教育”“智能機(jī)器人與創(chuàng)新教育”等問(wèn)題，進(jìn)行了熱烈的探討和交流。新華社記者對(duì)我們的工作做了報(bào)道（2005-09-26新華社電）：

全國(guó)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心研究員、中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)理事兼機(jī)器人學(xué)組負(fù)責(zé)人郭善渡說(shuō)，從信息技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，國(guó)際上公認(rèn)20世紀(jì)80年代為個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的時(shí)代；20世紀(jì)90年代則是Internet飛速發(fā)展的時(shí)代；而21世紀(jì)的第一個(gè)十年，將會(huì)是個(gè)人機(jī)器人（PR）的時(shí)代。所以，各地中小學(xué)正在開(kāi)展的各類機(jī)器人活動(dòng)，可以說(shuō)恰逢其時(shí)，順應(yīng)了國(guó)際潮流，符合‘教育要面向世界，面向未來(lái)，面向現(xiàn)代化的指示精神。

2006年1月4-6日中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育專業(yè)委員會(huì)在廣東省珠海市召開(kāi)“第二屆全國(guó)中小學(xué)程序設(shè)計(jì)與機(jī)器人教學(xué)研討會(huì)”。會(huì)議進(jìn)一步明確計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人等教學(xué)內(nèi)容在基礎(chǔ)教育中的地位，深度挖掘其在開(kāi)發(fā)學(xué)生智力，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面的作用；建立了首批“全國(guó)智能機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)”和“全國(guó)智能機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)?！盵3]。

機(jī)器人課程建設(shè)與前瞻

1. 機(jī)器人教育的概念

為了避免籠統(tǒng)使用“計(jì)算機(jī)教育”帶來(lái)的一些混亂，我在1991年1月發(fā)表的《關(guān)于計(jì)算機(jī)與基礎(chǔ)教育相結(jié)合的幾點(diǎn)思考》一文中指出：“計(jì)算機(jī)與基礎(chǔ)教育相結(jié)合有三條途徑：開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)課程；計(jì)算機(jī)輔助教育；計(jì)算機(jī)與其他學(xué)科之間的相互滲透?！盵4]

參照這一提法，我曾撰文指出機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)或者說(shuō)“機(jī)器人教育”（Robot-Based Education）也應(yīng)該包括以下三方面內(nèi)容：機(jī)器人學(xué)科教學(xué)（Robot Subject Instruction）；機(jī)器人輔助教育（Robot-Assisted Education）；機(jī)器人與傳統(tǒng)學(xué)科相互滲透。

2. 機(jī)器人教育的價(jià)值與定位

最近10年，機(jī)器人的研究與應(yīng)用水平取得重大突破。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用將極大促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，機(jī)器人的制造與廣泛應(yīng)用將成為一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

隨著智能機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展和性價(jià)比的大幅度提高，智能機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)，將智能機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)和技能納入中小學(xué)的技術(shù)課程或綜合實(shí)踐等課程的必要性和可行性已經(jīng)明朗和成熟。

（1）智能機(jī)器人是信息技術(shù)教育的最佳載體

信息技術(shù)包括感測(cè)技術(shù)（信息采集）、通信技術(shù)（ 信息傳遞）、智能技術(shù)（信息處理）和控制技術(shù)（信息施用）。

目前我國(guó)中小學(xué)的信息技術(shù)課程名實(shí)不符，只是原有計(jì)算機(jī)課程簡(jiǎn)單的改頭換面，不能適應(yīng)當(dāng)今信息技術(shù)各領(lǐng)域迅猛發(fā)展和廣泛普及對(duì)教育提出的新要求。

智能機(jī)器人技術(shù)全面涵蓋了以上四種技術(shù)，機(jī)器人教學(xué)可以承載中小學(xué)技術(shù)教育的諸多核心目標(biāo)。因此，將智能機(jī)器人引入中小學(xué)將有助于充實(shí)課程內(nèi)涵，從而真正實(shí)現(xiàn)我們開(kāi)設(shè)信息技術(shù)課程的目標(biāo)與初衷。

（2）智能機(jī)器人是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的良好平臺(tái)

我多次在發(fā)表的文章和會(huì)議發(fā)言中強(qiáng)調(diào)，讓中小學(xué)生學(xué)一點(diǎn)計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)對(duì)提高他們的思維能力（特別是動(dòng)態(tài)思維能力）、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力具有重要的和不可替代的作用與意義[5]。

智能機(jī)器人教學(xué)的主要內(nèi)容之一是學(xué)生通過(guò)編程指揮機(jī)器人完成各種動(dòng)作，這使得程序設(shè)計(jì)教學(xué)既具備了必要性，更具備了可行性，編程不再枯燥乏味，而是更加直觀形象，有趣。

機(jī)器人教育可以是STEM教育或創(chuàng)客教育的組成部分， 學(xué)生在動(dòng)手搭建、組裝和調(diào)試機(jī)器人的過(guò)程中可以盡情發(fā)揮自己樂(lè)于動(dòng)手動(dòng)腦的天性，可以大膽嘗試，張揚(yáng)個(gè)性，銳意創(chuàng)新，也可以和伙伴合作，交流經(jīng)驗(yàn)與心得，品嘗探索的艱辛與成功的喜悅……這里蘊(yùn)含著的教育價(jià)值不容低估，值得我們深入挖掘。

（3）信息時(shí)代呼喚智能機(jī)器人教育

20世紀(jì)中期迄今50多年以來(lái)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)取得了令人震撼的迅猛發(fā)展并日益深刻地影響著人們的生存方式。這些發(fā)展無(wú)論是理論層面（如信息論、控制論、系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論等）還是技術(shù)層面（如電子計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、太空技術(shù)、遺傳基因工程和納米技術(shù)等）無(wú)不與信息概念息息相關(guān)。 一般說(shuō)來(lái)，正是基于這一態(tài)勢(shì)人類宣布進(jìn)入了信息時(shí)代。

這里需要強(qiáng)調(diào)指出的是，要深刻和準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)和把握時(shí)代的特征，不能僅停留在科技層面上，而必須上升到理論的高度。哲學(xué)是理論化、系統(tǒng)化了的世界觀，所以，從哲學(xué)的視角觀察和分析我們當(dāng)前所處的信息社會(huì)，并由此認(rèn)識(shí)和把握智能機(jī)器人教育的價(jià)值和定位是必要的和有意義的。

縱觀近代哲學(xué)的發(fā)展軌跡，大致可以看出其研究的重點(diǎn)有三次大的轉(zhuǎn)向：第一，17世紀(jì)的科學(xué)革命使哲學(xué)研究的重點(diǎn)從客體的本質(zhì)（本體論）轉(zhuǎn)移到客體與認(rèn)知主體之間的關(guān)系（知識(shí)論），即從“存在”轉(zhuǎn)向到“知識(shí)”。第二，20世紀(jì)30年代，隨著數(shù)理邏輯（符號(hào)邏輯）的發(fā)展及其與語(yǔ)言符號(hào)的結(jié)合，產(chǎn)生了現(xiàn)代語(yǔ)義哲學(xué)。其顯著特征是將傳統(tǒng)哲學(xué)的本體論和認(rèn)識(shí)論的研究均放到語(yǔ)言的層面上進(jìn)行考察，即重點(diǎn)從“知識(shí)”轉(zhuǎn)向到“意義”。 數(shù)理邏輯和語(yǔ)義哲學(xué)的研究，影響和推動(dòng)了人工智能技術(shù)的發(fā)展。第三，信息技術(shù)革命的浪潮促使哲學(xué)研究的重點(diǎn)再次轉(zhuǎn)向，即從“意義”轉(zhuǎn)向到“信息”，并催生了信息哲學(xué)的誕生。

1996年，牛津大學(xué)哲學(xué)家弗洛里迪提出“信息哲學(xué)”（philosophy of information， 簡(jiǎn)稱PI）的概念，并在其著作《哲學(xué)與計(jì)算導(dǎo)論》闡述了信息哲學(xué)的研究對(duì)象與任務(wù)。 2002年，他在《什么是信息哲學(xué)？》的論文中指出，信息哲學(xué)代表了一個(gè)獨(dú)立的探究領(lǐng)域；為傳統(tǒng)的和新的哲學(xué)話題提供了創(chuàng)新的手段；能與其他哲學(xué)分支并立，為信息世界的基礎(chǔ)概念提供系統(tǒng)論證。

信息哲學(xué)把“信息”作為哲學(xué)研究的范疇，認(rèn)為它和存在、知識(shí)、意義等具有同等重要的基礎(chǔ)性地位。哲學(xué)正在進(jìn)行著“信息轉(zhuǎn)向”，它的某些突破性進(jìn)展將可能極大地深化我們對(duì)物質(zhì)、意識(shí)、生命、智能、人工智能、思維、邏輯、計(jì)算等基本范疇或概念的認(rèn)識(shí)。由此可見(jiàn)，其意義之重大和深遠(yuǎn)，難以估量。

恩格斯有一句著名的論斷：“一個(gè)民族想要站在科學(xué)的最高峰，就一刻也不能沒(méi)有理論思維。”[6]同樣，一個(gè)沒(méi)有理論思維的民族，也不可能站在文明和社會(huì)發(fā)展的前列。我多次呼吁，課程設(shè)計(jì)和研發(fā)者應(yīng)該具備一定水平的哲學(xué)修養(yǎng)，否則難以勝任此項(xiàng)工作。

3. 中小學(xué)智能機(jī)器人課程的主要目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生對(duì)智能機(jī)器人的興趣，讓學(xué)生了解和掌握以智能機(jī)器人為載體的信息科學(xué)與信息技術(shù)的基本知識(shí)和技能，了解信息科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的深刻影響。通過(guò)智能機(jī)器人課程培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。教育學(xué)生正確認(rèn)識(shí)和理解技術(shù)與文化、倫理和社會(huì)等問(wèn)題，樹(shù)立正確的技術(shù)觀。

智能機(jī)器人的教學(xué)目標(biāo)在不同學(xué)段應(yīng)有不同的要求和表述，一般說(shuō)來(lái)，主要有三個(gè)方面：（1）使學(xué)生了解智能機(jī)器人的概念和工作方式，破除青少年對(duì)機(jī)器人的神秘感，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人的有關(guān)知識(shí)和技能打下基礎(chǔ)。（2）使學(xué)生了解和掌握智能機(jī)器人一般用到的傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的作用，理解體會(huì)程序是智能機(jī)器人的靈魂，了解機(jī)器人是怎樣在人類的指揮下工作的，通過(guò)為機(jī)器人編寫程序，學(xué)到科學(xué)而高效的思維方式，提高動(dòng)態(tài)思維能力、規(guī)劃能力，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（3）通過(guò)組裝機(jī)器人的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。

4. 中小學(xué)智能機(jī)器人課程的主要特點(diǎn)

中小學(xué)智能機(jī)器人課程的主要特點(diǎn)：創(chuàng)新性和綜合性。

創(chuàng)新性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是智能機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，雖然已有一段較長(zhǎng)的歷史，但其快速發(fā)展與較大范圍的普及則是近幾年的事情。二是智能機(jī)器人作為教學(xué)內(nèi)容進(jìn)入中小學(xué)，無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，目前都處于起步階段。三是不能簡(jiǎn)單地把現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人或玩具機(jī)器人引入中小學(xué)，研發(fā)制作具有良好適用性的中小學(xué)教學(xué)用機(jī)器人本身即具有創(chuàng)新性。四是中小學(xué)智能機(jī)器人教學(xué)的主要目標(biāo)之一是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，其教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)也必須具備創(chuàng)新性。五是開(kāi)展各種展示和競(jìng)賽活動(dòng)是普及智能機(jī)器人的重要途徑之一，智能機(jī)器人競(jìng)賽項(xiàng)目的內(nèi)容、規(guī)則以及評(píng)分辦法等的創(chuàng)意設(shè)計(jì)都極富創(chuàng)造性和挑戰(zhàn)性。

智能機(jī)器人課程的綜合性是顯而易見(jiàn)的。智能機(jī)器人集材料、機(jī)械制造、能源轉(zhuǎn)換、生物仿真、信息技術(shù)之大成，是綜合性很強(qiáng)的現(xiàn)代技術(shù)。以智能機(jī)器人為載體的教學(xué)，能夠而且必須著眼于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力?，F(xiàn)在一些學(xué)校將智能機(jī)器人教學(xué)納入綜合實(shí)踐課是很有道理的。

此外，中小學(xué)智能機(jī)器人課程的主要特點(diǎn)還有開(kāi)放性、發(fā)展性、實(shí)踐性、探究性等。

5. 教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)評(píng)價(jià)必須以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，本著對(duì)發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力有利的原則進(jìn)行。

教學(xué)評(píng)價(jià)要重視教學(xué)效果的及時(shí)反饋，評(píng)價(jià)的方式要靈活多樣，要鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新，主要采取考查學(xué)生實(shí)際操作或評(píng)價(jià)學(xué)生作品的方式。

6. 機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)存在的主要問(wèn)題

主要問(wèn)題概述：（1）一些教育行政領(lǐng)導(dǎo)和校長(zhǎng)對(duì)機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)的意義認(rèn)識(shí)不足、重視不夠。（2）機(jī)器人教學(xué)的師資水平和素質(zhì)亟待提高。智能機(jī)器人作為高科技的產(chǎn)物，需要指導(dǎo)教師掌握機(jī)器人所涉及學(xué)科的相關(guān)知識(shí)和技能，但實(shí)際情況是很多教師尚不具備這種能力。（3）中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容、方法和評(píng)價(jià)的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尚十分薄弱。（4）教育用智能機(jī)器人的教學(xué)適用性和性價(jià)比尚有待提高。

令人欣慰的是，我雖然離開(kāi)一線教學(xué)已經(jīng)十幾年了， 但與繼任者在如何發(fā)展機(jī)器人教育事業(yè)的觀點(diǎn)上十分契合。限于篇幅，這里只能擇其要點(diǎn)概述：（1）建議將現(xiàn)有的信息技術(shù)和通用技術(shù)統(tǒng)一為一門課程。根據(jù)不同地區(qū)或?qū)W校的條件和特點(diǎn)，課程名稱可以是技術(shù)，也可以是人工智能、創(chuàng)客、STEM、綜合實(shí)踐等 。（2）應(yīng)加快智能機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)的進(jìn)程，要?jiǎng)?chuàng)造條件讓更多的學(xué)校開(kāi)設(shè)機(jī)器人教學(xué)，至少要開(kāi)設(shè)選修課或課外活動(dòng)。（3）應(yīng)體現(xiàn)蘊(yùn)含在創(chuàng)客教育、STEM教育中的新教學(xué)理念，實(shí)施探究式教學(xué)模式，以利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。（4）重視程序設(shè)計(jì)教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)態(tài)思維能力。（5）高中學(xué)段應(yīng)適度加強(qiáng)人工智能、信息學(xué)和工程學(xué)等概念和基礎(chǔ)理論的教學(xué)。

（作者單位：北京景山學(xué)校）