機(jī)器人課程開發(fā)探略

山西省太原市陽曲縣青少年活動(dòng)中心 張素威

人類社會(huì)發(fā)展到今天，機(jī)器人與我們的生活密不可分。智能家居、可穿戴智能設(shè)備、智能汽車等這些現(xiàn)在及未來我們要使用的設(shè)備，其實(shí)就是一個(gè)機(jī)器人而已。

一、目前我國機(jī)器人課程開發(fā)情況

在我國機(jī)器人教育正處于起步階段，由于各個(gè)學(xué)校的條件限制，機(jī)器人教育沒有在大范圍內(nèi)開展也沒有十分明確的學(xué)科歸屬。在高校，從我國普通高等學(xué)校專業(yè)設(shè)置來看，并沒有獨(dú)立開設(shè)機(jī)器人學(xué)專業(yè)，機(jī)器人教育主要還是在其他專業(yè)中開展，在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中，開展機(jī)器人教育，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)中開設(shè)機(jī)器人教育等等。部分高等院校在公共選修課程中開設(shè)機(jī)器人課程。

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(jī)器人制作”分別列入“信息技術(shù)課程”、“通用技術(shù)課程”選修內(nèi)容。

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(jī)器人制作”分別列入“信息技術(shù)課程”、“通用技術(shù)課程”選修內(nèi)容。

目前已有5000所學(xué)校已從機(jī)器人興趣小組發(fā)展到機(jī)器人課堂，將機(jī)器人教學(xué)納入常規(guī)教學(xué)任務(wù)。

中國已有10萬中小學(xué)生參加了樂高國際機(jī)器人奧林匹克大賽（World Robot Olympiad，簡稱WRO）。

屢創(chuàng)佳績的學(xué)生，有的已經(jīng)進(jìn)入哈佛、麻省等名校，機(jī)器人方面的特長給他們加分不少；而有的則通過機(jī)器人課找到了自己的職業(yè)方向。

可見我國近年來，機(jī)器人教育得到普遍關(guān)注，組織大學(xué)生走出國門參加多項(xiàng)國際機(jī)器人大賽，并取得了較好的成績。但創(chuàng)新教育和機(jī)器人教育的普及還很落后。因此，為了提高我國機(jī)器人技術(shù)水平和應(yīng)用能力使機(jī)器人技術(shù)更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，必須大力發(fā)展機(jī)器人教育，普及機(jī)器人文化，培養(yǎng)我國機(jī)器人技術(shù)開發(fā)的后備力量，為我國經(jīng)濟(jì)的騰飛和可持續(xù)發(fā)展做準(zhǔn)備。這需要政府的投入和全社會(huì)的重視和扶植。

二、我國機(jī)器人基礎(chǔ)教育面的現(xiàn)狀

1.競賽活動(dòng)商業(yè)化嚴(yán)重，教育發(fā)展方向偏移

一方面，由于機(jī)器人競賽的組織形式，目前大部分是由某些機(jī)器人制造商獨(dú)立或聯(lián)合舉辦，教育行政部門的監(jiān)管力度不夠，在競賽規(guī)則、裁判確定、獎(jiǎng)勵(lì)辦法等方面存在較大差異。甚至有些商家通過不當(dāng)競爭，人為通過競賽規(guī)則或功能實(shí)現(xiàn)等辦法來限制其他商家的產(chǎn)品，造成選手參加比賽受機(jī)型的局限性很大。另一方面，由于競賽的功利化思想和比賽的管理方法不成熟，造成了比賽的“表演”傾向，即學(xué)生比賽成績要看課下的“準(zhǔn)備”程度和機(jī)器本身的軟件、硬件裝備程度，這就造成了比賽的即時(shí)性和激烈度受到影響，同時(shí)存在一定的“投機(jī)取巧”式的比賽準(zhǔn)備也影響了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，過度商業(yè)化的運(yùn)作造成了機(jī)器人教育發(fā)展的方向發(fā)生偏移，這對(duì)機(jī)器人廣泛普及是極其不利的。

2.資金嚴(yán)重缺乏，配套組件及設(shè)施不夠

機(jī)器人的價(jià)格比較昂貴，單機(jī)一般在萬元以上，各種主機(jī)模塊、傳感器及其他配件價(jià)格也不菲，少數(shù)人組隊(duì)比賽都受到資金方面的壓力都很大，課堂的普及難度就不要說了。究其原因，我想其中一個(gè)因素就是市場炒作模糊了機(jī)器人概念。尤其是對(duì)教學(xué)機(jī)器人而言，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，可開發(fā)性也有局限，甚至作為智能玩具的優(yōu)勢顯著，其造價(jià)是可以下降的。如果合理地針對(duì)市場進(jìn)行分析與運(yùn)作，是完全可以既實(shí)現(xiàn)盈利又實(shí)現(xiàn)普及的。但是，由于競爭的無序和商家的短期行為共同造成了原本教育資金就很欠缺的基礎(chǔ)教育對(duì)機(jī)器人的采購誤區(qū)。以至于不少地區(qū)建成了大量的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室，但是相關(guān)配件及設(shè)施都很差，或干脆沒有，實(shí)驗(yàn)室的作用大打折扣。

3.教育研究欠缺，教學(xué)活動(dòng)隨意性強(qiáng)

目前機(jī)器人進(jìn)入課程或者參與學(xué)科整合的經(jīng)驗(yàn)還很少，教育研究成果非常缺乏。尤其對(duì)中小學(xué)教師而言它是一種全新的事物，課程內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)業(yè)檢測等都很欠缺。雖然在高中信息技術(shù)新的課程標(biāo)準(zhǔn)中增加了人工智能部分，但是理論比重較大，機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)較少，非常不利于開展相關(guān)教學(xué)。在高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中，增加了簡易機(jī)器人選修課，但是由于受到課程地位和課時(shí)的局限，目前效果尚不明顯。雖然，有些教育較發(fā)達(dá)的地區(qū)作為地方課程或校本課程來開設(shè)，但教學(xué)內(nèi)容與活動(dòng)隨意性都較強(qiáng)。

三、機(jī)器人課程開發(fā)導(dǎo)向

1.機(jī)器人的活動(dòng)組織形式

在機(jī)器人教育中，應(yīng)該考慮學(xué)生在活動(dòng)中的組織形式來達(dá)到良好的教育效果。在條件有限的學(xué)校，可以通過機(jī)器人活動(dòng)的組織規(guī)劃來合理利用有限的機(jī)器人教育資源。

2.機(jī)器人課程的評(píng)價(jià)

國外有學(xué)者曾提出要降低機(jī)器人競賽的“競賽性”，注重學(xué)生在競賽過程中的自我反思。評(píng)價(jià)要注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的體驗(yàn)。同時(shí)，機(jī)器人教育的評(píng)價(jià)方式不一定要采用常規(guī)的考試，可以從多角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，用作品或成果來評(píng)價(jià)，可以是一份報(bào)告，一個(gè)實(shí)物，也可以是一個(gè)方案。

3.機(jī)器人作為素質(zhì)教育的平臺(tái)

借鑒美國俄勒岡州立大學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，把機(jī)器人作為程序設(shè)計(jì)、電子技術(shù)、機(jī)械與力學(xué)等課程的學(xué)習(xí)平臺(tái)，更進(jìn)一步，借助于通用型、插接式的機(jī)器人組件，可以將其作為信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)。國內(nèi)在這方面也有一些嘗試，例如應(yīng)用“慧魚”創(chuàng)意組合在本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，構(gòu)建大規(guī)模工程模型，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與創(chuàng)造能力 。

4.學(xué)校、企業(yè)協(xié)作推動(dòng)機(jī)器人教育的健康發(fā)展

機(jī)器人產(chǎn)商是機(jī)器人教育的一個(gè)隱性推動(dòng)者，在美國，部分課程的順利實(shí)施得益于產(chǎn)商的支持，產(chǎn)商提供機(jī)器人產(chǎn)品供學(xué)校使用，有些頗具實(shí)力的產(chǎn)商甚至提供配套的機(jī)器人課程。在我國，機(jī)器人產(chǎn)商也在各個(gè)地區(qū)活躍著，積極和學(xué)校聯(lián)系推，動(dòng)著機(jī)器人教育的發(fā)展，利用好這股力量，可以為機(jī)器人教育提供條件。例如，產(chǎn)商提供產(chǎn)品給高校試用及研究，高校對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析后設(shè)計(jì)應(yīng)用形式，隨后與中小學(xué)合作開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)，在分析過程中對(duì)產(chǎn)商產(chǎn)品反饋意見，提供生產(chǎn)指導(dǎo)，使得產(chǎn)商產(chǎn)品盡量與教育應(yīng)用需求吻合，這也是一種比較理想的合作方式。