縣級(jí)以下中小學(xué)機(jī)器人教育的推進(jìn)策略

曹利軍

摘要：當(dāng)前，很多地方的中小學(xué)都開展了機(jī)器人教育的探索和實(shí)踐，取得了令人欣喜的成績。但受各種因素的制約，縣級(jí)以下中小學(xué)推進(jìn)此項(xiàng)工作時(shí)會(huì)遇到諸多困難。為此，結(jié)合河南省鞏義市（縣級(jí)市）開展中小學(xué)機(jī)器人教育的情況，闡述了開展機(jī)器人教育的現(xiàn)實(shí)意義、存在的問題和推進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：中小學(xué);機(jī)器人教育;推進(jìn)策略

近年來，以機(jī)器人教育為代表的科技創(chuàng)新教育逐漸在中小學(xué)展開。筆者所在的河南省鞏義市（縣級(jí)市）積極推進(jìn)此項(xiàng)工作，經(jīng)歷了由無到有、由點(diǎn)到面、從個(gè)別參與到逐步普及、從觀摩學(xué)習(xí)到多校多人次在國內(nèi)外比賽中獲獎(jiǎng)的過程

一、推進(jìn)中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)實(shí)意義

“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”自2014年提出以來，已經(jīng)在當(dāng)今中國社會(huì)達(dá)成共識(shí)并不斷深化?？萍紕?chuàng)新教育在中小學(xué)也發(fā)生著深刻的變化，以機(jī)器人教育為代表的創(chuàng)客教育從無到有、從城市到農(nóng)村逐步開展起來，為青少年學(xué)生創(chuàng)新思維和探究能力的培養(yǎng)不斷助力，為中小學(xué)加快課程改革和育人方式的轉(zhuǎn)變拓寬了思路，也為科技強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施和科技后備人才的培養(yǎng)提供了新的路徑。

二、普及機(jī)器人教育面臨的問題及制約因素

（一）對(duì)創(chuàng)新教育的重視不夠

國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出，要實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。在《普通高中課程方案（2017版）》中，信息技術(shù)學(xué)科和通用技術(shù)學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人工智能和機(jī)器人教育都做了詳細(xì)解讀和要求。然而在很多地方，尤其是縣級(jí)以下的中小學(xué)對(duì)機(jī)器人教育重視不夠，沒有站在為國育才的高度思考其價(jià)值，對(duì)機(jī)器人教育也存在認(rèn)知上的偏差，甚至還有人認(rèn)為這是不務(wù)正業(yè)，造成學(xué)校缺乏推進(jìn)機(jī)器人教育的思考與行動(dòng)。

（二）機(jī)器人教育成本高而經(jīng)費(fèi)不足

目前，用于機(jī)器人教育的設(shè)備器材屬于小眾產(chǎn)品，規(guī)格各異，標(biāo)準(zhǔn)不一，市場和制造廠商的規(guī)模都比較小，成本和價(jià)格居高不下;而國內(nèi)外的一些機(jī)器人比賽項(xiàng)目，主辦方又指定了專用設(shè)備，器材來源比較單一，容易造成價(jià)格壟斷。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，同種類型的教育用機(jī)器人傳感器，其精度遠(yuǎn)不及工業(yè)級(jí)傳感器，但價(jià)格卻高出工業(yè)級(jí)的3至5倍。居高不下的價(jià)格阻礙著機(jī)器人教育的普及，而普及率低又造成成本過高，形成惡性循環(huán)。

（三）師資相對(duì)匱乏薄弱

在中小學(xué)，機(jī)器人教育的教學(xué)任務(wù)往往由信息技術(shù)、通用技術(shù)或有理工科背景的教師來承擔(dān)。機(jī)器人教育課程對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求高，不僅需要具備信息技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、物理等多學(xué)科知識(shí)，還要具備跨學(xué)科整合的能力和良好的溝通能力。師資相對(duì)匱乏、力量薄弱的縣級(jí)以下中小學(xué)能夠?qū)乙?guī)定課程開足開全都有一定的難度，開展機(jī)器人教育的難度會(huì)更大。

（四）課程定位、實(shí)施與評(píng)價(jià)不科學(xué)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多已經(jīng)開展此項(xiàng)工作的中小學(xué)并沒有以課程的形式將機(jī)器人教育納入學(xué)校的課程體系中，也沒有與學(xué)校的育人目標(biāo)進(jìn)行有機(jī)關(guān)聯(lián)。部分學(xué)校功利思想嚴(yán)重，把它當(dāng)“面子”工程，學(xué)生和家長則把它當(dāng)作自主招生的敲門磚，造成學(xué)校只為少數(shù)人開課、為競賽成績開課，失去了開展這項(xiàng)工作的意義。

三、問題解決的策略和思路

（一）提高對(duì)創(chuàng)新教育的認(rèn)識(shí)

一是通過行政力量推動(dòng)。近幾年來，河南省教育廳相繼出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)中小學(xué)創(chuàng)客教育的通知》和《關(guān)于推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育的通知》等文件，積極推進(jìn)機(jī)器人教育工作。鞏義市教育部門召開專題會(huì)議，對(duì)學(xué)校機(jī)器人教育工作進(jìn)行部署并提出具體的要求，指出努力的方向，打消了學(xué)校在工作中的顧慮和觀望態(tài)度。

二是加強(qiáng)對(duì)主管領(lǐng)導(dǎo)的培訓(xùn)。鞏義市教育部門組織業(yè)務(wù)主管科室負(fù)責(zé)人和中小學(xué)校長進(jìn)行培訓(xùn)，采用會(huì)議、參觀、交流等方式，使學(xué)校負(fù)責(zé)人認(rèn)識(shí)到機(jī)器人教育的意義和重要性，為他們開展工作提供了參照坐標(biāo)和思路。

三是搭建交流展示的平臺(tái)。加強(qiáng)交流和展示，使學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、教師、學(xué)生、家長對(duì)機(jī)器人教育有充分的認(rèn)知和了解。鞏義市中小學(xué)每年都舉辦校園科技節(jié)，開展科幻畫展示、科技小發(fā)明制作、小論文評(píng)選、科技主題演講、專家報(bào)告、機(jī)器人和無人機(jī)現(xiàn)場展示等系列活動(dòng)，這些活動(dòng)深受青少年學(xué)生的歡迎，其中機(jī)器人教育成果展示成為廣大師生最關(guān)注的項(xiàng)目。

（二）加大投入，開源節(jié)流

一是教育部門要給予獎(jiǎng)勵(lì)和補(bǔ)助。為推動(dòng)機(jī)器人教育工作的開展，河南省教育廳開展了創(chuàng)客教育示范校評(píng)選活動(dòng)，對(duì)獲獎(jiǎng)學(xué)校給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì);鞏義市教育部門也在教師培訓(xùn)方面設(shè)置了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)進(jìn)行補(bǔ)助。

二是學(xué)校要設(shè)置專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。學(xué)校要在力所能及的情況下考慮科技教育的投入。在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)要注意由易到難、由簡單到復(fù)雜，起始階段可以使用相對(duì)簡單的標(biāo)準(zhǔn)傳感器和簡易機(jī)械設(shè)備，滿足學(xué)生搭建簡單項(xiàng)目（如智能照明、動(dòng)作機(jī)械手等）的需要，實(shí)現(xiàn)入門級(jí)的學(xué)習(xí);提升階段可以使用相對(duì)復(fù)雜的教具和器材（如溫濕控、聲光控、速控、存儲(chǔ)類、循跡類、障礙類、影像類等），讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)、拼裝一般機(jī)器人的基本方法;隨著學(xué)習(xí)的深入，再添置個(gè)性化的專項(xiàng)器材，滿足個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。

三是與市場形成良性互動(dòng)。2019年教育部對(duì)中小學(xué)生的競賽活動(dòng)進(jìn)行了規(guī)范，機(jī)器人比賽項(xiàng)目已經(jīng)不再指定教具和器材，市場不斷競爭，教具和器材品質(zhì)得到提升，價(jià)格也回歸到了合理的區(qū)間。機(jī)器人教育器材廠商和機(jī)構(gòu)為學(xué)校提供教學(xué)用具和設(shè)備支持的同時(shí)，也給學(xué)校帶來了師資培訓(xùn)和課程資源。市場在逐步擴(kuò)大，學(xué)校的機(jī)器人教育也在積極推進(jìn)。

四是利用開源資源和材料。在信息技術(shù)快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，隨著開源文化和創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)的興起，產(chǎn)品和知識(shí)的獲取更加容易，尤其是近兩年來，以Arduino為代表的開源硬件和基于Arduino二次開發(fā)的機(jī)器人教具，已經(jīng)逐步進(jìn)入學(xué)校課堂，極大地降低了機(jī)器人教育的資金成本。

（三）加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

一是加強(qiáng)業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)和指導(dǎo)。機(jī)器人技術(shù)發(fā)展很快，教師要不斷學(xué)習(xí)才能適應(yīng)教育發(fā)展的需要。鞏義市教育部門聯(lián)合科技、創(chuàng)客協(xié)會(huì)開設(shè)培訓(xùn)班，拿出專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)用于教師隊(duì)伍建設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)校采用送出去、請(qǐng)進(jìn)來的方式對(duì)教師進(jìn)行培養(yǎng)，在教育理念、專業(yè)知識(shí)、操作技能方面給教師以指導(dǎo)，信息中心、電教和教研部門適時(shí)組織教師開展教學(xué)研討活動(dòng)，讓教師們?cè)谙嗷W(xué)習(xí)和交流中得到提升。

二是以賽促學(xué)，教學(xué)相長。目前，國內(nèi)外機(jī)器人比賽可謂是種類繁多，教育和科技部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、器材廠商都組織了很多賽事和交流活動(dòng)，再加上青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試、中國機(jī)器人運(yùn)動(dòng)等級(jí)考試等項(xiàng)目，用來檢測學(xué)生學(xué)習(xí)和教師指導(dǎo)能力的活動(dòng)很多。鞏義市教育部門鼓勵(lì)學(xué)校和教師組隊(duì)參賽，通過現(xiàn)場觀摩和交流，相互借鑒，回到學(xué)校后教師不斷調(diào)整工作思路，改進(jìn)教學(xué)方式和學(xué)習(xí)方式，有力地推動(dòng)了工作的開展。

（四）科學(xué)組織課程實(shí)施

一是融入學(xué)校的課程體系。結(jié)合學(xué)校的育人目標(biāo)，把機(jī)器人教育作為一門校本課程來實(shí)施，重點(diǎn)放在普及上，同時(shí)兼顧個(gè)性需求。開發(fā)校本課程時(shí)要規(guī)范，制定出詳細(xì)的校本課程標(biāo)準(zhǔn)，完善課程實(shí)施方案，明確教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，編寫校本教材，對(duì)機(jī)器人教育的課程目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施、評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行合理規(guī)劃。

二是項(xiàng)目化實(shí)施。機(jī)器人教育以項(xiàng)目化的形式實(shí)施有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為了完成一個(gè)帶有特定情境功能的機(jī)器人，把創(chuàng)意思考轉(zhuǎn)化為成果作品，學(xué)生需要參與需求分析、方案制定、功能設(shè)計(jì)、材料選擇、組裝調(diào)試、樣機(jī)試驗(yàn)、現(xiàn)場展示等工程任務(wù)的全部流程。在此過程中，學(xué)生不斷“深化人機(jī)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，體會(huì)機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作中的軟硬件協(xié)調(diào)、系統(tǒng)控制及路徑規(guī)劃的思想及方法，增強(qiáng)機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的綜合運(yùn)用能力”，綜合素質(zhì)得到極大的提升，這也是開展機(jī)器人教育的初衷。

總之，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，國家在教育和科技創(chuàng)新上提出了更高的要求，政策利好不斷涌現(xiàn)，投入也在不斷加大，加上市場的充分競爭，相信在教育部門、學(xué)校和教師的共同努力下，中小學(xué)機(jī)器人教育一定會(huì)不斷走向深入。

[本文系2019年度河南省基礎(chǔ)教育教學(xué)研究項(xiàng)目“普通高中機(jī)器人課程開發(fā)實(shí)踐研究”成果之一]

（責(zé)任編輯：韓曉潔）