機(jī)器人教育：動(dòng)手做，玩中學(xué)

楊曉斌

機(jī)器人教育的興起

教育的服務(wù)鏈很長(zhǎng)，但面向?qū)W生的能力提升是所有參與者——教育從業(yè)者、學(xué)生和家長(zhǎng)都極為關(guān)注的。學(xué)生作為教育服務(wù)的主要目標(biāo)，其群體數(shù)量龐大，但個(gè)體的能力與性格迥異，在現(xiàn)有的、以公立教育為主體的體系下，統(tǒng)一教學(xué)的模式難以深入認(rèn)知每個(gè)學(xué)生的特性與差異，因而也無法切實(shí)有針對(duì)性地提供更有效的教學(xué)。如何對(duì)學(xué)生因材施教，進(jìn)行個(gè)性化的分析，對(duì)應(yīng)有效的教學(xué)提升，是學(xué)校和家長(zhǎng)最為關(guān)注的問題。

近些年來，在人工智能極速發(fā)展的大背景下，在國(guó)家政策的支持下，機(jī)器人教育在培訓(xùn)行業(yè)迅猛發(fā)展，成為一種必然趨勢(shì)。所謂機(jī)器人教育，是指通過設(shè)計(jì)、組裝、編程、運(yùn)行機(jī)器人，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

機(jī)器人教育技術(shù)融合了機(jī)械原理、電子傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件及人工智能等眾多學(xué)科的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展成果，涉及信息技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿。近年來，美國(guó)可汗學(xué)院的成功已經(jīng)證明了相關(guān)機(jī)制是卓有成效的。反觀國(guó)內(nèi)，當(dāng)前教育行業(yè)各種服務(wù)雖然投入巨大，但在因材施教方面，仍然缺乏可量化、可實(shí)施的專業(yè)服務(wù)，實(shí)踐效果并不理想。而機(jī)器人學(xué)科教育把機(jī)器人學(xué)看成一門學(xué)科，以課程的形式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)關(guān)于機(jī)器人學(xué)的基本知識(shí)與基本技能，給中小學(xué)的信息技術(shù)課程增添新的活力，為培養(yǎng)中小學(xué)生綜合能力、信息素養(yǎng)提供優(yōu)秀的平臺(tái)。

機(jī)器人教育接軌小學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)課，科學(xué)知識(shí)全面覆蓋，提升跨學(xué)科思維能力，適應(yīng)不同年齡段和性格需求。小組線下生動(dòng)互動(dòng)，成為在探索中學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的科學(xué)主題課。

目前我國(guó)的機(jī)器人發(fā)展尚處于起步階段，對(duì)于機(jī)器人教育的資源建設(shè)、應(yīng)用模式等還沒有達(dá)到足夠成熟的地步。筆者謹(jǐn)就機(jī)器人教育理念作如下分析。

掌握兒童成長(zhǎng)規(guī)律

機(jī)器人教育作為一種重實(shí)踐的跨學(xué)科教育方法，其教授方法與傳統(tǒng)的教育模式存在著顯著的差異，對(duì)于教育者的要求也不盡相同。

從教育理念方面，作為一名教師，首先要了解的即是教育學(xué)、兒童生理學(xué)、兒童心理學(xué)相關(guān)的教育理論。如果把兒童看成教育的對(duì)象，則可以簡(jiǎn)單劃分為四個(gè)階段：0-3歲（嬰幼兒）、3-6歲（學(xué)齡前）、6-12歲（小學(xué)）、12-18歲（中學(xué)）。

0-6歲：兒童大腦快速發(fā)育期

此階段是兒童生命自我構(gòu)建的過程，這一階段，家庭教育對(duì)兒童的成長(zhǎng)至關(guān)重要。兒童在0-6歲的成長(zhǎng)過程中受內(nèi)在生命力的驅(qū)使，以及外部環(huán)境的刺激，在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)對(duì)特定的事物特別感興趣，產(chǎn)生嘗試或?qū)W習(xí)的狂熱。直到內(nèi)在需求獲得滿足，這股學(xué)習(xí)的動(dòng)力才會(huì)漸漸消失。意大利幼兒教育家瑪利亞·蒙臺(tái)梭利稱這段時(shí)期為“敏感期”。敏感期是孩子特定能力和行為發(fā)展的最佳時(shí)期，也通常被教育家稱為學(xué)習(xí)的關(guān)鍵期。如果能在敏感期對(duì)孩子進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)，會(huì)起到事半功倍的作用。

3歲孩子會(huì)進(jìn)入空間敏感期。處于空間敏感期的孩子喜歡攀登，或者從臺(tái)階上往下跳。從臺(tái)階上跳下是在發(fā)展大腦對(duì)身體的控制能力，像舞蹈、運(yùn)動(dòng)、智能就跟身體的協(xié)調(diào)性有關(guān)；處于空間敏感期的孩子還喜歡從高處往下扔?xùn)|西，扔?xùn)|西是在發(fā)展大腦中的控制、計(jì)劃、預(yù)測(cè)能力；有的孩子還喜歡在桌子底下、大衣柜里玩游戲，用整個(gè)身體感受空間；處于空間敏感期的孩子特別喜歡用積木壘高，再推倒，再壘高，再推倒，樂此不疲。也有的孩子喜歡把積木往長(zhǎng)了搭，比如搭火車?？臻g智能是一種重要的智能，無論是生活中還是對(duì)數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)的學(xué)習(xí)都有著非常大的關(guān)系，孩子以后學(xué)習(xí)立體幾何，畫輔助線，就跟空間想象力有很大的關(guān)系?？臻g想象力強(qiáng)的孩子對(duì)視覺藝術(shù)作品的感受力也特別敏銳，繪畫、雕塑、建筑設(shè)計(jì)等，都需要很好的空間想象能力。當(dāng)然，科學(xué)更需要有很好的空間想象力，比如我們普通人看到一束光時(shí)就只能聯(lián)想到一束光，而愛因斯坦看到一束光時(shí)卻能聯(lián)想到多維空間，這就是空間想象力帶給人們的巨大差異。

4歲多時(shí)，孩子進(jìn)入邏輯思維敏感期，會(huì)經(jīng)常問“為什么”“然后呢”。這個(gè)階段是兒童邏輯發(fā)展的重要時(shí)期。我們都知道，邏輯思維能力是一個(gè)人智力的核心。心理學(xué)家所公認(rèn)的邏輯思維能力強(qiáng)的人，其思維的系統(tǒng)性通常也比較強(qiáng)，遇到問題能夠做出正確判斷和系統(tǒng)的解決辦法。邏輯思維能力強(qiáng)的人更為嚴(yán)謹(jǐn)，語(yǔ)言表達(dá)較有條理。邏輯思維還關(guān)系到一個(gè)人的學(xué)習(xí)能力，因?yàn)檫壿嬎季S能力是分析解決問題的能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)造能力的基礎(chǔ)。

5歲的時(shí)候，孩子的抽象思維快速發(fā)展，會(huì)特別喜歡科學(xué)探索，很多這一年齡的孩子熱衷于拆東西，就像工程師拆解電機(jī)、生物學(xué)家解剖青蛙一樣 。這個(gè)年齡的孩子特別想知道生活現(xiàn)象背后的原理是什么。這些知識(shí)如果直接給孩子講是很抽象的，孩子也聽不懂，但是如果讓孩子動(dòng)手去做，孩子可以直觀、形象地理解這個(gè)原理。只有讓孩子通過動(dòng)手反復(fù)操作，自己發(fā)現(xiàn)規(guī)律，才是真正的將知識(shí)內(nèi)化的過程，才是真正的兒童智力的發(fā)展。無論是3歲的孩子，還是13歲的孩子，他們真正感興趣的是在參與中學(xué)習(xí)。

6-12歲：兒童右腦最活躍的時(shí)期

6-12歲又被稱作學(xué)齡，在傳統(tǒng)教育中處于小學(xué)階段，是孩子開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)的時(shí)期，這一時(shí)期的兒童具有以下特點(diǎn)：身體發(fā)展趨于平穩(wěn)，認(rèn)知發(fā)展逐步完善，社會(huì)發(fā)展開始形成，學(xué)習(xí)成為主導(dǎo)活動(dòng)。這一時(shí)期的STEAM教育很契合兒童身心發(fā)展需求。一定要把握好這一階段的教育。

12-18歲：青春期，兒童進(jìn)入社會(huì)的預(yù)備期

此階段的孩子已經(jīng)具有強(qiáng)烈的求知能力，他們會(huì)自己去研究并且創(chuàng)造機(jī)器人。在此階段不需要過多引導(dǎo)，只需要幫他們講解和解決一些他們不明白的問題即可，讓學(xué)生真正能夠理解機(jī)器人的內(nèi)在魅力。

了解STEAM教育新觀念

教師要了解STEAM教育理念對(duì)應(yīng)的指導(dǎo)思想。STEAM教育理念最早是美國(guó)政府提出的教育倡議，旨在加強(qiáng)美國(guó)K12關(guān)于科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)以及數(shù)學(xué)的教育。STEAM的原身是STEM理念，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母。鼓勵(lì)孩子在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和提高，培養(yǎng)孩子的綜合素養(yǎng)，從而提升其全球競(jìng)爭(zhēng)力。前幾年，該教育理念中又加入了藝術(shù)（Arts），使其變得更加全面。

STEAM教育不僅提倡學(xué)習(xí)上述五種學(xué)科知識(shí)，更提倡一種新的教學(xué)理念，即讓孩子們自己動(dòng)手完成他們感興趣并且和他們生活息息相關(guān)的項(xiàng)目，從實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)各種學(xué)科以及跨學(xué)科的知識(shí)。

STEAM其實(shí)是對(duì)基于標(biāo)準(zhǔn)化考試的傳統(tǒng)教育理念的轉(zhuǎn)型，它代表著一種現(xiàn)代的教育哲學(xué)，更注重學(xué)習(xí)的過程而不是結(jié)果。

本質(zhì)上來說，這種新的教育理念敢于讓孩子們犯錯(cuò)，讓他們嘗試不同的想法，讓他們聽到不同的觀點(diǎn)。與應(yīng)試教育相反，STEAM 教育希望孩子們創(chuàng)造能夠應(yīng)用于真實(shí)生活的知識(shí)，鼓勵(lì)孩子動(dòng)手實(shí)踐，從而找到自己想要的答案，達(dá)到潛能開發(fā)的目的。

美國(guó)STEAM教育的重要性不亞于我國(guó)的素質(zhì)教育，美國(guó)大部分中小學(xué)都設(shè)有專門用于STEAM教育的經(jīng)費(fèi)開支，而STEAM也被老師、校長(zhǎng)、教育專家們時(shí)時(shí)掛在嘴邊。在STEAM教育的號(hào)召下，機(jī)器人、3D打印機(jī)進(jìn)入了學(xué)校；美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬也加入了全民學(xué)編程的隊(duì)伍，寫下了自己的第一條代碼；幫助孩子們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、科學(xué)的教育科技產(chǎn)品層出不窮。這五個(gè)學(xué)科當(dāng)中，技術(shù)和工程結(jié)合，藝術(shù)和數(shù)學(xué)結(jié)合，更是打破了常規(guī)的學(xué)科界限。例如，老師可以讓學(xué)生進(jìn)行一個(gè)未來感十足的項(xiàng)目，學(xué)生們自己就會(huì)在項(xiàng)目實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)點(diǎn)與不足，從而及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短。

中國(guó)的創(chuàng)新時(shí)代已經(jīng)到來，學(xué)生需要了解產(chǎn)品、創(chuàng)造產(chǎn)品、不斷追求創(chuàng)新。未來是屬于擁有開闊思維的人。但我國(guó)教育的現(xiàn)狀并不算理想，需要進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的激情和創(chuàng)造力。所以，在學(xué)習(xí)和探索STEAM教育理念的過程中，打破跨學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)固然重要，但更重要的是注重創(chuàng)新意識(shí)的覺醒和對(duì)STEAM教育文化軟實(shí)力的培養(yǎng)。

唐代韓愈有云：“古之學(xué)者必有師。師者，所以傳道授業(yè)解惑也?！?/p>

傳何道？首先要知道“道”的范疇?，F(xiàn)在我們所指的“道”主要包括兩種，一種是生活的常識(shí)，另一種是人生的道理。想要成為一名好老師，首先要做好人，然后是傳好道。明確尊師重道的前提之后，就要努力去培養(yǎng)學(xué)生互助分享的精神和積極主動(dòng)的心態(tài)，幫助學(xué)生養(yǎng)成各項(xiàng)良好的習(xí)慣。

授何業(yè)？總的來說就是以知識(shí)為核心的各項(xiàng)學(xué)業(yè)，同時(shí)傳授給學(xué)生一些學(xué)習(xí)和思考的方法。想要成為一名好老師，就要保證自己專業(yè)知識(shí)過硬，并要善于總結(jié)，然后以最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄗ寣W(xué)生盡快掌握知識(shí)。課業(yè)、學(xué)問、學(xué)術(shù)逐層遞進(jìn)。鼓勵(lì)學(xué)生參與比賽、培養(yǎng)學(xué)生能力。

解何惑？惑可以理解為在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的任何困惑——道理之惑、學(xué)業(yè)之惑、成長(zhǎng)之惑、家長(zhǎng)之惑，抑或?qū)W生自身存在的問題。一個(gè)好老師，就是要幫助學(xué)生解決各種問題，并且能夠讓學(xué)生樹立信心，逐漸掌握自己解決問題的能力。

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