當(dāng)創(chuàng)客遇上機器人教育*

馬云霞　秦　健

（陜西師范大學(xué)教育學(xué)院，陜西西安710062）

當(dāng)創(chuàng)客遇上機器人教育*

馬云霞秦健

（陜西師范大學(xué)教育學(xué)院，陜西西安710062）

文章通過分析創(chuàng)客、創(chuàng)客教育、機器人教育的基本概念，簡述了創(chuàng)客教育與機器人教育的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。提出創(chuàng)客教育與機器人教育相融合的基本觀點，闡述了二者融合、發(fā)展、優(yōu)化對教育教學(xué)的作用，指出了二者融合存在的問題與困難并提出了相應(yīng)解決的策略，即教學(xué)模式的健全、師資隊伍的建設(shè)、教育管理制度的完善。

創(chuàng)客；創(chuàng)客教育；機器人教育

習(xí)近平主席曾經(jīng)在兩院院士大會上指出，機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志[1]。而李克強總理在深圳考察柴火創(chuàng)客空間時現(xiàn)場評價說：“創(chuàng)客充分展示了大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的活力。這種活力和創(chuàng)造，將會成為中國經(jīng)濟(jì)未來增長的不熄引擎?！盵2]由此可以看出，創(chuàng)客與機器人技術(shù)對于國家的發(fā)展，尤其是對科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展尤為重要。因此，在學(xué)校教育中，要對創(chuàng)客教育與機器人教育有較高的敏感度和足夠的重視，方能夠培養(yǎng)社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。

一、創(chuàng)客和創(chuàng)客教育

創(chuàng)客運動可以理解為“互聯(lián)網(wǎng)+DIY”：人人都可以像科學(xué)家、發(fā)明家一樣，利用身邊的一切資源（如軟件、硬件、材料、專家、同伴等），將自己的創(chuàng)意變成現(xiàn)實，并通過互聯(lián)網(wǎng)平臺快速分享給全世界[3]。創(chuàng)客起源于美國，由克里斯·安德森[4]在《創(chuàng)客新工業(yè)革命》一書中提出，它源自英語單詞“Maker”，原意是指“制造者”?，F(xiàn)在，創(chuàng)客用于指代利用網(wǎng)絡(luò)、3D打印以及其他新興科技，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實，勇于創(chuàng)新的一群人[5]。創(chuàng)客是一群喜歡并且享受創(chuàng)新的人。他們不分年齡、性別甚至種族，只要個體具有創(chuàng)新意識、具有創(chuàng)新精神、具有動手能力，加以不斷的嘗試、協(xié)作、合作、交流將創(chuàng)意變成現(xiàn)實并通過創(chuàng)客社區(qū)分享，每個人都可以是信息化時代的創(chuàng)客。

創(chuàng)客教育以信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)，傳承了體驗教育、項目學(xué)習(xí)法、創(chuàng)新教育、DIY理念的思想[6]；提倡“基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)”，強調(diào)學(xué)習(xí)者融入創(chuàng)造情境、投入創(chuàng)造過程[7]。雖然創(chuàng)客是新生事物，但創(chuàng)客活動與教育領(lǐng)域的交叉、相互影響、相互融合，必將會逐步變革傳統(tǒng)的教育理念、教育結(jié)構(gòu)、教育模式等。

二、機器人教育

（一）機器人教育的定義

機器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐[8]。該定義的英文表述為:Robot-BasedEducationistheTheory andPracticeof StudyingandUtilizingrobots toOptimizethe Effect of Education and the Way of Teachers’and Students’Work.(PengShaodong,March.2002)[9]。

對此定義的再理解：一是機器人教育有兩大領(lǐng)域，即理論領(lǐng)域與實踐領(lǐng)域；二是機器人教育的目的是優(yōu)化教育效果、優(yōu)化師生勞動方式，優(yōu)化教育效果是指在教與學(xué)的過程中以最少的教育投入獲得較大的教與學(xué)結(jié)果，教與學(xué)結(jié)果指的是學(xué)習(xí)者的知識獲得、知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)、技能形成、情感態(tài)度培養(yǎng)、人生觀與價值觀培養(yǎng)；三是普及機器人教育從理論上豐富了人類教育的理論基礎(chǔ)，使得新理念下的教育普及逐漸成為可能，而且機器人教育這可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)、動手能力等。

（二）機器人教育的國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.國外現(xiàn)狀

在國外，機器人教育一直是教育領(lǐng)域的熱點，尤其是在日本、美國等一些發(fā)達(dá)國家。這些國家充分認(rèn)可機器人教育對社會各領(lǐng)域的積極作用以及深遠(yuǎn)影響，很早就在信息技術(shù)課、課外科技活動課中開設(shè)了有關(guān)機器人的課程。

美國非常注重英才教育[10]，自1992年開始,美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認(rèn)知移動機器人”計劃，高中生可免費獲得70千克重的一套零件，自行組裝成遙控機器人，然后可參加有關(guān)的比賽[11]。

雖然日本發(fā)展機器人比美國晚近十年，但是，在機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面，已經(jīng)逐漸超過了歐美國家，這在于日本高度重視機器人教育。在日本，每所大學(xué)都有較系統(tǒng)的機器人教學(xué)內(nèi)容和研究，每年定期舉行各種機器人比賽[12]。

新加坡國立教育學(xué)院和樂高教育部于2006年6月在新加坡舉辦了第一屆亞太ROBOLAB國際教育研討會，為了提高教師們開展機器人教育的科技水平和應(yīng)用能力，研討會通過專題報告和論文交等方式，對機器人的教育和其在科技、數(shù)學(xué)課程里的應(yīng)用進(jìn)行了交流[13]。

2.國內(nèi)現(xiàn)狀

近年來，我國機器人教育也有了較快的發(fā)展。隨著2003年頒布的《普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)》，將“人工智能初步”與“簡易機器人制作”兩項內(nèi)容分別列入“信息技術(shù)課程”和“通用技術(shù)課程”的選修部分[14]。與此同時，教育部在2003年制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》中也提到“收集資料，了解機器人在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用[15]”，機器人教育正在受到越來越多的重視，為了提高學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力、動手能力、協(xié)同合作能力，機器人教育逐漸被廣大教育工作者和家長朋友們認(rèn)同[16]。

但是目前國內(nèi)機器人教育在基礎(chǔ)教育中主要以機器人競賽以及校本課程進(jìn)行開展。機器人競賽包括Botball國際機器人競賽、Roborave國際機器人大賽、FLL機器人世錦賽等，前兩類是國內(nèi)青少年主流參與的機器人大賽項目，而FLL機器人世錦賽，是世界上影響較大的一項機器人比賽，每年的比賽主題、形式各異，比賽項目也會隨之發(fā)生不同的變化，例如2011—2012年FLL是“食品安全”，2012—2013年的是“愛晚行動”，2013—2014年的是“自然之怒”，2014-2015年的是“開門辦學(xué)”。

從目前國內(nèi)現(xiàn)狀來看，我國的機器人教育還沒得到足夠的認(rèn)識以及均衡的發(fā)展，以致在全國范圍內(nèi)得不到完全的普及。而且，機器人教育只是在基礎(chǔ)教育中開展，在高等教育中沒有引起足夠的重視。而機器人教育是信息化教育的重要組成部分，要想完全達(dá)到教育信息化，機器人教育的上述現(xiàn)狀必須給予高度的重視并需盡快解決。而這些問題存在的主要原因在于缺乏國家層面的政策、制度、資金等的支持；當(dāng)然還需要與企業(yè)合作，企業(yè)與學(xué)校合作，將大大推動信息化教育進(jìn)程。

三、創(chuàng)客與機器人教育

無論是“創(chuàng)客教育”還是“機器人教育”，最終的教育目標(biāo)是一致的，即培養(yǎng)符合信息化時代、智能時代需要的具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的創(chuàng)新型人才。因此，二者又是融合的。實施創(chuàng)客教育必將使更多的學(xué)生具備創(chuàng)客思維能力，成為真正的創(chuàng)客；專門的機器人課程開設(shè)以及創(chuàng)客人才培養(yǎng)，又將促進(jìn)學(xué)生在其他學(xué)科開展基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)。

（一）創(chuàng)客教育與機器人教育融合的發(fā)展與優(yōu)化

創(chuàng)客教育提倡的教學(xué)理念是“做中學(xué)”，“做中學(xué)”就是指學(xué)習(xí)者在課堂的中進(jìn)行實際的操作與操練習(xí)得相應(yīng)知識，在真實的體驗中學(xué)習(xí)，并能將學(xué)習(xí)到的知識運用到實際的日常生活中，以快速有效地解決日常生活遇到的現(xiàn)實問題，而且創(chuàng)客教育也體現(xiàn)了“做中玩”的教學(xué)思想，創(chuàng)造與豐富的想象力是每個孩子所具有的最基本的能力，而創(chuàng)客教育體現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的樂趣，能夠很好地展現(xiàn)與再開發(fā)孩子的天性。

如何培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新意識和實踐能力成為學(xué)校及全社會關(guān)注的焦點。在學(xué)校課程中加強機器人學(xué)科教育，不僅使機器人知識得到了普及，而且也有利于提高全社會對機器人教育作用的認(rèn)識，以促進(jìn)機器人在社會各領(lǐng)域的應(yīng)用。在機器人的應(yīng)用中，存在著編程控制、管理維護(hù)、人機關(guān)系等一系列有待處理的工作，只有操作者掌握其原理、結(jié)構(gòu)和操作技能，才能提高它的應(yīng)用效能［17］。機器人教學(xué)過程是一個逐步深入的學(xué)習(xí)過程，當(dāng)學(xué)生完成一個個機器人作品（包括機器人設(shè)計、機器人造型、機器人編程等），新的學(xué)習(xí)目標(biāo)會不斷地激發(fā)學(xué)生的求知欲，同時也會極大地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)創(chuàng)新和實踐的興趣。

然而，創(chuàng)客教育通過創(chuàng)造東西、動手操作來啟迪學(xué)生，它使得機器人應(yīng)用進(jìn)一步拓寬了“做”的廣度和深度，提升了“做”的速度，也使得“做”出的成果傳播得更快、更遠(yuǎn)。例如，在PVC（塑料）機器人制作中，學(xué)生們可以自己設(shè)計、裁剪、組裝、測試、維護(hù)，在這個過程中由學(xué)生獨立地、隨心所欲地發(fā)揮自己的創(chuàng)造、創(chuàng)新能力，制作個性化的機器人；成型后可以在第一時間通過創(chuàng)客社區(qū)、網(wǎng)絡(luò)媒體等各個渠道進(jìn)行分享與傳播，讓更多的人看到自己的作品，與機器人愛好者進(jìn)行思想、觀點、技術(shù)等交流，與此同時可以讓遠(yuǎn)程的老師、專家進(jìn)行點評、指導(dǎo)，收獲更多寶貴的評價建議與鼓勵。再如，在樂高機器人、Arduino機器人的程序編寫過程中，學(xué)生通過研究分析，可以用各種方式去設(shè)計機器人，通過不同算法去編程，極大地發(fā)揮個人潛能，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計能力、實踐動手能力和跨專業(yè)學(xué)習(xí)的綜合創(chuàng)新能力，為創(chuàng)新教育的開展提供了良好的教材［18］。

（二）解決二者融合存在問題的對策

1.健全先進(jìn)的教學(xué)模式

由于機器人教育在全國范圍內(nèi)并沒有得到完全的普及，且大部分的機器人教育教學(xué)大都以競賽及校本課程形式進(jìn)行。無論是在基礎(chǔ)教育還是高等教育中都還沒有成為主流的課程，因此沒有形成相對成熟、健全的教學(xué)模式。

教學(xué)模式是以先進(jìn)的教育思想、教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),在某種教學(xué)環(huán)境和資源支持下的教學(xué)活動中各要素之間穩(wěn)定的關(guān)系和活動進(jìn)程結(jié)構(gòu)形式[19]。在構(gòu)建教學(xué)模式時，首先要落實“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，讓學(xué)生在不同的學(xué)習(xí)情境或者在遇到學(xué)習(xí)困難時能夠積極地、主動地發(fā)揮自身創(chuàng)造性，根據(jù)自己習(xí)得的知識與反饋獲得各類信息，解決學(xué)習(xí)過程中的實際問題；其次要突出協(xié)作學(xué)習(xí)的關(guān)鍵作用，創(chuàng)客教育與機器人教育突出培養(yǎng)的是學(xué)生的團(tuán)隊精神、協(xié)作意識。所以在教學(xué)過程中要營造利于開展協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，這有助于共享群體的思維與智慧，使得學(xué)習(xí)團(tuán)隊中的每個個體進(jìn)步得更快。

2.培訓(xùn)師資隊伍

現(xiàn)代信息社會的教育理念是“以學(xué)生為中心”的教育理念，而且隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，以及智能時代、“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，師生關(guān)系發(fā)生重大改變，教師要具有全面的職業(yè)技能素養(yǎng)，創(chuàng)客教育雖能培養(yǎng)個體的創(chuàng)新意識與動手能力，但是與學(xué)校教育相比缺乏專業(yè)的教育功能；然而，學(xué)校教師雖具有較強的專業(yè)教學(xué)能力，但在技術(shù)素養(yǎng)、技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展方面卻不及創(chuàng)客教育的效果。

要創(chuàng)客教育與機器人教育恰當(dāng)?shù)厝诤喜⑼苿有畔⒒逃M(jìn)程，就要培養(yǎng)既有創(chuàng)新意識和動手能力又具有專業(yè)教學(xué)技能的教師。這不僅需要政府、教育管理部門在科研經(jīng)費投入和教師培訓(xùn)上給予支持，同時也需要高校尤其是師范類高校要責(zé)無旁貸地全面培養(yǎng)信息技術(shù)教師。

3.健全教育教學(xué)制度，完善教育管理

創(chuàng)客教育與機器人教育在社會領(lǐng)域中發(fā)展迅速，但在學(xué)校教育中的發(fā)展卻較為緩慢。除了缺乏師資隊伍之外，還與學(xué)校的制度建設(shè)與管理方面存在著制約因素有關(guān)。

學(xué)校不僅要在師資建設(shè)方面投入資金，也要在設(shè)備建設(shè)、資源建設(shè)方面加大資金投入，從物質(zhì)建設(shè)上提供必要的支持；要充分了解現(xiàn)行教育體制與運行機制的不足，要創(chuàng)建創(chuàng)客教育與機器人教育融合、發(fā)展、優(yōu)化的環(huán)境，改善教育管理制度，提高教育教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

創(chuàng)客教育與機器人教育的結(jié)合既為教育教學(xué)改革提供了新的機遇，又提出了巨大的挑戰(zhàn)。創(chuàng)客教育與機器人教育推廣需要解決實際的問題，首先要解決資金問題，創(chuàng)建有利于開展創(chuàng)客教育與機器人教育活動的教學(xué)環(huán)境，培訓(xùn)教師提高教學(xué)能力與職業(yè)素養(yǎng)；其次，完善制度與師資隊伍建設(shè)，為在高等教育與基礎(chǔ)教育中普及創(chuàng)客教育與機器人教育提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)與優(yōu)質(zhì)的師資隊伍。國外研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)客教育與課程要求以及考試并不沖突，二者可以結(jié)合，產(chǎn)生更優(yōu)的效果[20]。

［1］人民網(wǎng)［EB/OL］.http：//scitech.people. com.cn/n/2014/0610/c1007-25126233.html.

［2］鳳凰網(wǎng)［EB/OL］.http：//finance.ifeng.com/ a/20150305/13531748_0.shtml.

［3］楊現(xiàn)民，李冀紅.創(chuàng)客教育的價值潛能及其爭議［J］.現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2015（2）.

［4］（美）克里斯·安德森，譯者：蕭瀟.創(chuàng)客新工業(yè)革命［M］.中信出版社，2012.

［5］李凌，王頡.“創(chuàng)客”：柔軟地改變教育［N］.中國教育報，2014-09-23（5）.

［6］祝智庭，孫妍妍.創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場［J］.中國電化教育，2015（1）.

［7］鄭燕林，李盧一.技術(shù)支持的基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)——美國中小學(xué)創(chuàng)客教育的內(nèi)涵、特征與實施路徑［J］.開放教育研究，2014（6）.

［8］彭紹東.論機器人教育（上）［J］.電化教育研究，2002（6）.

［9］面向?qū)W生的國家教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.美國教育技術(shù)協(xié)會.

［10］王維臣.為天才學(xué)生設(shè)置的拓展課程［J］.外國中小學(xué)教育，2003（2）.

［11］王益，張劍平.美國機器人教育的特點及其啟示［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2007（11）.

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［13］張劍平，王益.機器人教育：現(xiàn)狀、問題與推進(jìn)策略［J］.中國電化教育，2006（12）.

［14］2003年頒布的《普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)》［S］.

［15］2003年制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》［S］.

［16］張國民，張劍平.我國基礎(chǔ)教育中機器人教育的現(xiàn)狀與對策研究［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2008（5）.

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［18］孫福，趙月飛.開放式實驗教學(xué)管理模式的改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2008，（11）．

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G434

A

1008-7656（2016）03-0008-04

馬云霞，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院碩士，研究方向：機器人與創(chuàng)新教育；秦健，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院副教授，通訊作者，研究方向：機器人與創(chuàng)新教育。

［責(zé)任編輯何一輝］

陜西師范大學(xué)第三批信息化師范課程項目《人工智能》項目的階段性研究成果；陜西師范大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項目《師范院校工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的研究與實踐》（編號：15JG13）

2016-05-30