農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式探究

楊豪+薄麗娜

摘 要 農(nóng)村中小學(xué)機器人教育是未來農(nóng)村中小學(xué)教育發(fā)展的趨勢。概述農(nóng)村中小學(xué)發(fā)展機器人教育的重要性與困境，分析農(nóng)村中小學(xué)開展機器人教育的現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)村中小學(xué)的實際情況，構(gòu)建以基礎(chǔ)階段為輔助、以學(xué)習(xí)階段為主導(dǎo)以及以競賽階段為補充的農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村中小學(xué)；機器人教學(xué)模式；信息技術(shù)；智慧課堂

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）01-0068-03

1 引言

機器人技術(shù)是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。目前，機器人技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。劉延?xùn)|副總理在2016世界機器人大會開幕式上強調(diào)：“機器人技術(shù)發(fā)展在支撐智能制造、提升生產(chǎn)效率、增進民眾福祉等方面發(fā)揮著重要作用，開啟人類經(jīng)濟社會發(fā)展的新時代。中國政府高度重視機器人技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，希望與各國共同抓住工業(yè)化與信息化深度融合的契機，加快發(fā)展以機器人為代表的智能產(chǎn)業(yè)，建設(shè)共創(chuàng)、共享、共贏的智能社會?！盵1]機器人技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)上升到國家層面，相關(guān)機器人技術(shù)人才的缺乏是我國目前發(fā)展機器人技術(shù)的最大阻礙。

培養(yǎng)人才必須從青少年抓起。然而，機器人技術(shù)最近十幾年才在我國中小學(xué)機器人教育中實施。國內(nèi)中小學(xué)機器人教育依然是競賽或興趣小組模式占據(jù)主導(dǎo)地位，只有少部分學(xué)生參與機器人學(xué)習(xí)，不僅浪費了教育資源，也有違教育公平[2]。我國最早進行中小學(xué)機器人教學(xué)的是北京景山學(xué)校，開啟了在中小學(xué)進行機器人教育的大門。2001年，上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級中學(xué)等學(xué)校相繼開展機器人教學(xué)活動。中小學(xué)機器人教育在我國發(fā)展也有接近20年時間，卻只有少數(shù)學(xué)校開展了機器人課程，多以校本課程為主，缺少系統(tǒng)化教學(xué)，其發(fā)展?fàn)顩r不容樂觀。

農(nóng)村學(xué)校，作為教育的弱勢群體，沒有優(yōu)質(zhì)的師資，沒有足夠的發(fā)展資金和優(yōu)秀的生源，做好傳統(tǒng)教育已經(jīng)實屬不易，發(fā)展其他特長教育，如機器人教育，更是力有不逮。農(nóng)村中小學(xué)機器人教育發(fā)展?fàn)顩r不容樂觀，和城市學(xué)校一樣，面臨經(jīng)費和師資短缺，缺少國家相關(guān)政策和課程標(biāo)準(zhǔn)支撐的問題[2]。除此之外，農(nóng)村學(xué)校還面臨其他一些問題。

1）家長不支持：農(nóng)村地區(qū)家長思想相對比較封閉，認為孩子學(xué)習(xí)機器人是不務(wù)正業(yè)，對學(xué)習(xí)毫無幫助，甚至影響學(xué)習(xí)，不同意孩子學(xué)習(xí)機器人。

2）農(nóng)村學(xué)生基礎(chǔ)知識普遍比較弱：農(nóng)村學(xué)生的知識水平跟城市學(xué)生相比有一定差距，接受新鮮事物的能力比較差，自身知識結(jié)構(gòu)薄弱。

3）學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不支持：農(nóng)村學(xué)校教學(xué)主要是應(yīng)對升學(xué)，應(yīng)試教育才是重要的發(fā)展方向。

本文首先對農(nóng)村中小學(xué)機器人教育現(xiàn)狀進行分析，根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式，進一步解決農(nóng)村中小學(xué)機器人教育發(fā)展的阻礙，推動農(nóng)村中小學(xué)機器人教育的開展。

2 農(nóng)村中小學(xué)機器人教育現(xiàn)狀分析

2017年9月，重慶電子學(xué)會聯(lián)合重慶師范大學(xué)計算機與信息科學(xué)學(xué)院、重慶郵電大學(xué)先進制造工程學(xué)院、重慶第二師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院以及從事校內(nèi)機器人教育的重慶夢想伙伴科技有限公司，共同舉辦為期兩個月，面向重慶市主城區(qū)及渝西、渝東、渝東南各片區(qū)十所新建學(xué)校、薄弱學(xué)校和偏遠學(xué)校的“編程一小時”送課到校公益活動，其中六所為農(nóng)村地區(qū)學(xué)校（小學(xué)四所，初中兩所）?！熬幊桃恍r”送課到校公益活動是指在校指導(dǎo)一個小時編程教育、一個小時機器人教育和一個小時教師專門輔導(dǎo)及交流。

9月19日—11月28日，送課教師分別前往重慶市六所農(nóng)村學(xué)校進行“編程一小時”送課到校公益活動。雖然六所農(nóng)村學(xué)校都擁有設(shè)施齊備的機房，校園網(wǎng)、多媒體教室等配套設(shè)施一應(yīng)俱全，但是送課教師在對學(xué)生進行編程教學(xué)、機器人教學(xué)時明顯感覺比較吃力。通過與學(xué)生交流得知，學(xué)校的信息技術(shù)課程每周只有一節(jié)課，并且教學(xué)質(zhì)量不能得到保證；大部分學(xué)生家里沒有電腦，缺少課外學(xué)習(xí)信息技術(shù)的時間，不熟悉電腦的簡單操作，缺乏信息技術(shù)知識儲備；只有個別學(xué)生接觸過機器人，對機器人有簡單認識，會簡單編程，而大部分學(xué)生是第一次接觸編程和機器人，對編程和機器人知識處于完全陌生的狀態(tài)。

通過與學(xué)校教師交流得知，重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心為重慶市中小學(xué)都配了機器人教學(xué)配件包，而大多數(shù)農(nóng)村地區(qū)學(xué)校都把機器人教學(xué)包放在庫房，沒有應(yīng)用起來。教師普遍認為，缺少機器人教育方面的專職師資和體系化的機器人教育配套課程是農(nóng)村機器人教育發(fā)展的重要阻礙。學(xué)校信息技術(shù)教師多半是其他科任教師兼任，缺乏時間研究機器人教學(xué)；專職信息技術(shù)教師年齡偏大，缺乏精力鉆研機器人教學(xué)。機器人教育體系化課程的缺乏增加了教師實施機器人教學(xué)的難度。此外，雖然重慶市教育信息技術(shù)與裝備中心為學(xué)校配備了機器人教學(xué)包，但是機器人教學(xué)包需要不斷更新?lián)Q代，需要大量的資金投入。因此，農(nóng)村學(xué)校教育經(jīng)費、師資和課程資源的缺乏是造成農(nóng)村學(xué)校機器人教育緩慢發(fā)展的主因。

解決了農(nóng)村中小學(xué)機人教育的師資、課程資源和經(jīng)費等問題，其他問題便能迎刃而解。不管城市學(xué)校還是農(nóng)村學(xué)校，開展機器人教育是實現(xiàn)教育發(fā)展不可或缺的內(nèi)容，運用機器人技術(shù)是國家大力號召，是未來發(fā)展的趨勢。

3 農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式

為了滿足農(nóng)村中小學(xué)開展機器人教育的需求，結(jié)合農(nóng)村學(xué)?，F(xiàn)狀，設(shè)計出農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式（圖1），分為基礎(chǔ)階段、學(xué)習(xí)階段和競賽階段三個階段。農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式整合了多方力量，解決了資金和師資等問題，同時為學(xué)生提供交流的平臺。

基礎(chǔ)階段：整個教學(xué)模式的基礎(chǔ) 農(nóng)村學(xué)校雖然配備了電腦，連上了互聯(lián)網(wǎng)，但是在信息化教育方面還比較落后。很多學(xué)校每周只為學(xué)生安排一節(jié)信息技術(shù)課，甚至有的學(xué)校不進行信息技術(shù)教學(xué)，教學(xué)質(zhì)量不能保證。即使有的學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)了信息技術(shù)知識，回到家里，沒有電腦，無法及時鞏固新學(xué)習(xí)的知識，難免造成信息技術(shù)知識水平參差不齊，有的學(xué)生甚至不會打字。面對這種情況，農(nóng)村學(xué)校應(yīng)該健全信息技術(shù)課程教學(xué)，向?qū)W生開放機房，安排專職教師輔導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生掌握信息技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識和基本電腦操作，為后續(xù)的機器人教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。endprint

機器人教學(xué)師資是發(fā)展機器人教學(xué)的關(guān)鍵。師資的建設(shè)需要多方面努力。高校特別是師范院校長期從事中小學(xué)教育研究，為中小學(xué)輸送師資。機器人教育屬于師范院校計算機或教育技術(shù)學(xué)專業(yè)高校教師鉆研的方向。農(nóng)村學(xué)校教師借助高校開展的國培項目、省培項目或者市培項目進行學(xué)習(xí)，參加高校開展的機器人教育師資培訓(xùn)班，學(xué)習(xí)和生活都是免費的。教育機器人公司還不定時開展關(guān)于本公司機器人產(chǎn)品的培訓(xùn)會議，農(nóng)村學(xué)校教師應(yīng)積極參與其中進行學(xué)習(xí)。農(nóng)村學(xué)校應(yīng)該組織教師到市里的機器人特色學(xué)校進行調(diào)研，與一線機器人教師零距離交流。最關(guān)鍵的是，教師應(yīng)通過自學(xué)提升自我，掌握機器人相關(guān)知識。網(wǎng)上有大量的機器人學(xué)習(xí)資料，教師可以先從簡單機械結(jié)構(gòu)開始學(xué)習(xí)，慢慢過渡到運動機械，利用圖形化軟件對機器人進行編程，再學(xué)習(xí)高級階段課程，最終帶領(lǐng)學(xué)生參加機器人競賽。

基礎(chǔ)階段是整個農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式的基礎(chǔ)，在該階段提升學(xué)生信息技術(shù)知識水平和培養(yǎng)機器人教育師資是機器人學(xué)習(xí)階段的保障。

學(xué)習(xí)階段：整個教學(xué)模式的核心 學(xué)習(xí)階段的教學(xué)是整個教學(xué)模式的核心，也是教師進行機器人教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)機器人知識關(guān)鍵。在這個階段，由學(xué)生、教師和教育機器人廠商三方共同組成，推動農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)持續(xù)健康發(fā)展。

目前，大多數(shù)廠商提供的教育機器人器材非常昂貴，每套少則一兩萬，多則十幾萬，卻只能滿足兩個、最多四個學(xué)生使用。缺少經(jīng)費的農(nóng)村中小學(xué)無法承擔(dān)高昂的器材費用，幾萬塊就是他們發(fā)展機器人教學(xué)的全部經(jīng)費。因此，農(nóng)村中小學(xué)在購買機器人器材時應(yīng)該傾向于價格低廉又能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求的機器人器材。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，價值幾百元的Arduino套件非常適合農(nóng)村學(xué)校教學(xué)使用，學(xué)生既可以學(xué)習(xí)硬件搭建知識，也可以學(xué)習(xí)編程。但是，Arduino的學(xué)習(xí)對基礎(chǔ)知識要求相對比較高，建議從高中階段開始學(xué)習(xí)。除此之外，由小米公司開發(fā)的米兔機器人，采用圖像化編程、積木式搭建，擁有各種傳感器，十分適合小學(xué)和初中生學(xué)習(xí)。

我國中小學(xué)機器人教學(xué)普及率非常低，其主要原因之一就是機器人價格過于昂貴，大部分學(xué)校無力承擔(dān)，何況是經(jīng)費欠缺的農(nóng)村學(xué)校。鼓勵各大教育機器人廠商生產(chǎn)出物美價廉的教育機器人，并且開發(fā)出相應(yīng)配套的機器人教育課程資源，推動我國機器人教育事業(yè)向前邁進。

作為農(nóng)村中小學(xué)機器人教師，責(zé)任重大。農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)目前處于空白，機器人教師需要做大量的工作，才能保證教學(xué)的順利開展：首先，需要聯(lián)系廠商購買適合學(xué)生學(xué)習(xí)、價格低廉的機器人作為教具；其次，教師應(yīng)提前熟悉機器人，編寫課程，制訂課程計劃，為機器人教學(xué)做好準(zhǔn)備工作；最后，教師還需要實施教學(xué)，對學(xué)生學(xué)習(xí)成果進行評判以及自我教學(xué)反思。

學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，是課堂教學(xué)的重要組成部分。機器人教學(xué)過程中極大體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位，教師只是學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者和促進者。采用小組合作學(xué)習(xí)方式進行教學(xué)，由各組小組長控制學(xué)習(xí)進度。每節(jié)課都會留出10分鐘時間，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生相互交流學(xué)習(xí)心得。每個月開展一次機器人學(xué)習(xí)分享活動，讓學(xué)生在活動中分享自己在機器人學(xué)習(xí)過程中的新發(fā)現(xiàn)、新想法、新問題或者想知道什么，教師及時獲取學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，保證教學(xué)實效性。

競賽階段：整個教學(xué)模式的目標(biāo) 農(nóng)村中小學(xué)機器人教育主要方向是基礎(chǔ)性機器人教學(xué)，但參加中小學(xué)機器人競賽是農(nóng)村中小學(xué)機器教育邁向更高目標(biāo)的途徑。國內(nèi)有很多中小學(xué)機器人競賽項目，有中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會舉辦的中國青少年機器人競賽、中央電教館舉辦的NOC和全國中小學(xué)電腦制作活動，還有其他國際機器人競賽。農(nóng)村中小學(xué)需要參加機器人競賽，證明自己的實力。

目前來看，農(nóng)村中小學(xué)參加機器人競賽不太現(xiàn)實：參加目前的機器人競賽，需要購買競賽指定機器人器材，學(xué)校無力承擔(dān)；學(xué)生的機器人基礎(chǔ)知識薄弱，缺少競爭力；參賽花銷太多，學(xué)校、家長能力有限，難以支撐學(xué)生的參賽費用。

無論是城市學(xué)生還是農(nóng)村學(xué)生，中小學(xué)機器人競賽是全國中小學(xué)生展示自我的平臺。保證農(nóng)村學(xué)生順利參加機器人競賽，需要教育部門、教師和學(xué)生共同配合。教育部門針對農(nóng)村學(xué)校目前狀況，可以組織農(nóng)村地區(qū)機器人專項比賽，類似高考地方農(nóng)村專項計劃招生模式，為農(nóng)村地區(qū)學(xué)校設(shè)置專門比賽項目，比賽成績?nèi)珖J可。同時為參賽學(xué)生提供參賽經(jīng)費。教師為參賽選手提供比賽資料、課外積極輔導(dǎo)和即時幫助與建議，幫助參賽學(xué)生提高知識、技術(shù)水平，保證比賽順利進行。學(xué)生聽從教師指導(dǎo)，學(xué)會合作，積極配合訓(xùn)練，相互交流，提升自身實力，迎接競賽的挑戰(zhàn)。

農(nóng)村中小學(xué)參加機器人競賽意義重大，不僅能夠開闊學(xué)生視野，也能夠讓學(xué)?？吹较Ｍ１ＷC農(nóng)村中小學(xué)生參加機器人競賽是相關(guān)教育部門的職責(zé)和義務(wù)，是我國教育進步的體現(xiàn)。

4 結(jié)束語

開展農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)是未來教育發(fā)展的趨勢，是國家實施素質(zhì)教育的體現(xiàn)。促進農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)發(fā)展，保障了農(nóng)村學(xué)生接受良好教育的權(quán)利。構(gòu)建農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式為農(nóng)村中小學(xué)機器人教育的開展打下基礎(chǔ)。雖然農(nóng)村中小學(xué)機器人教學(xué)模式還處于理論探索階段，但它結(jié)合農(nóng)村中小學(xué)實際情況，構(gòu)建了適合農(nóng)村中小學(xué)的機器人教學(xué)模式，可以為農(nóng)村中小學(xué)生開辟一條新的學(xué)習(xí)途徑。

參考文獻

[1]劉延?xùn)|.加快機器人技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展 建設(shè)共創(chuàng)共享共贏智能社會[EB/OL].[2016-10-21].http：//news.xinhuanet.com/info/2016-10/21/c_135771412.htm.

[2]鐘柏昌，張祿.我國中小學(xué)機器人教育的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].中國電化教育，2015（7）：101-107.

[3]王小根，張爽.面向創(chuàng)客教育的中小學(xué)機器人教學(xué)研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016（8）：116-121.endprint