慶陽市少兒機(jī)器人編程教育調(diào)查研究

楊建奇 李碧荷 王欣欣

摘要：伴隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人編程教育已然成為了新興的教育方式，從而被國民所認(rèn)可和普及。編程教育不僅能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)造力和動(dòng)手實(shí)踐能力，更能培養(yǎng)21世紀(jì)下必備的新技能，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。本文以發(fā)放的1500份調(diào)查問卷為數(shù)據(jù)來源，采用問卷數(shù)據(jù)計(jì)量法、內(nèi)容分析法相結(jié)合的研究方法，著重分析慶陽市機(jī)器人編程教育的發(fā)展現(xiàn)狀，反思慶陽市機(jī)器人編程教育的優(yōu)勢以及發(fā)展中存在的問題，并對慶陽市機(jī)器人編程教育的未來前景與發(fā)展趨勢做出預(yù)測，以期為未來機(jī)器人編程教育的發(fā)展提供可參考和借鑒的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人編程;少兒教育;慶陽市

引言

當(dāng)下，人工智能的普及，在我國掀起了中小學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人編程的熱潮，機(jī)器人編程教育的力度也在不斷的加大。同時(shí)2018年，教育部頒布了《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，將“人工智能初步”和“機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”納入了選擇性必修的課程。但是由于慶陽市地理位置相對偏僻，經(jīng)濟(jì)相對落后，與機(jī)器人編程相關(guān)的教資力量非常薄弱。而且慶陽的機(jī)器人編程教育在中小學(xué)校并不受到非常的重視，中小學(xué)生想要學(xué)習(xí)機(jī)器人編程只能去校外專門的機(jī)器人編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此，本研究主要通過社會(huì)調(diào)查的方式，分析和研究慶陽地區(qū)機(jī)器人編程的發(fā)展情況，為本地區(qū)的機(jī)器人編程市場做好底層性研究。

一、少兒機(jī)器人編程概述

人工智能在萬物互聯(lián)和大數(shù)據(jù)的推動(dòng)下正深刻的改變著人類的生產(chǎn)生活方式。當(dāng)下的人工智能是一個(gè)非常熱門的技術(shù)，涉及人工智能各個(gè)方面的實(shí)現(xiàn)。但是歸根到底都離不開編寫復(fù)雜的軟件代碼，這對人的編程能力有非常高的要求。職業(yè)程序員基本是在大學(xué)本科階段才開始接觸編程語言，編程本就枯燥無趣，加劇了學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)。少兒作為新時(shí)代的生力軍，如若從小培養(yǎng)孩子對編程的興趣，為中國人工智能產(chǎn)業(yè)積累人才，這將對大數(shù)據(jù)時(shí)代和當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展具有極大正面的意義。孩子還能在學(xué)編程的過程中思考和解決問題。因此孩子從小接觸編程和培養(yǎng)十分必要。在這樣的趨勢下，少兒機(jī)器人編程教育行業(yè)逐漸在全國的市場中開辟出了一條道路。

少兒機(jī)器人編程是由小學(xué)年齡段的學(xué)生自行組裝機(jī)器人和編程程序的學(xué)習(xí)，我國的機(jī)器人教育主要是機(jī)器人競賽和機(jī)器人教學(xué)。少兒機(jī)器人編程教育是指通過學(xué)生自行設(shè)計(jì)、組裝、編程、運(yùn)行機(jī)器人，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的科技類綜合學(xué)科教育。機(jī)器人技術(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先進(jìn)技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)綜合了多學(xué)科的發(fā)展成果，代表了高技術(shù)的發(fā)展前沿，機(jī)器人涉及到信息技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域。并且機(jī)器人編程的教學(xué)給中小學(xué)的信息技術(shù)課程增添新的活力，成為培養(yǎng)中小學(xué)生綜合能力、信息素養(yǎng)的平臺(tái)，承載著培養(yǎng)青少年實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的新使命。

二、慶陽市機(jī)器人編程教育發(fā)展現(xiàn)狀

（一）數(shù)據(jù)來源與研究方法

數(shù)據(jù)來源以對慶陽市各中小學(xué)學(xué)生及家長進(jìn)行問卷調(diào)查為主，其中西峰區(qū)發(fā)放調(diào)查問卷600份，有效回收497份，有效回收率82%。慶陽市所轄各縣共發(fā)放調(diào)查問卷900份，有效回收635份，有效回收率70%。總體有效回收率75%，達(dá)到研究要求。

本文采用問卷數(shù)據(jù)計(jì)量法和內(nèi)容分析法相結(jié)合的研究方法。先采用問卷數(shù)據(jù)計(jì)量法對1132份有效回收問卷的年齡分布和對機(jī)器人編程教育的了解情況分布進(jìn)行研究，然后利用內(nèi)容分析法和評價(jià)研究兩個(gè)領(lǐng)域研究慶陽市機(jī)器人教育現(xiàn)狀。

（二）研究過程與分析

1.研究問卷的計(jì)量分析

對有效回收問卷進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算受調(diào)查人群年齡分布和對機(jī)器人編程教育的了解情況。為了更清晰把握慶陽市機(jī)器人教育的研究趨勢，專門統(tǒng)計(jì)了慶陽市2家機(jī)器人編程教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)情況。其中一家機(jī)器人編程教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)情況只以當(dāng)前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，預(yù)期研究成果可能會(huì)存在偏差。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

從表1中可以看出對機(jī)器人編程教育有過了解的年齡組從6-12歲到52-62歲之間整體呈下降趨勢，這反映了機(jī)器人編程教育持續(xù)受到少兒和青年的關(guān)注。隨著年齡的增大，對機(jī)器人編程教育做過了解的人數(shù)逐漸減少，可以理解為學(xué)生備戰(zhàn)高考和家長工作繁忙等因素導(dǎo)致。

另外對機(jī)器人編程教育了解情況的年齡段主要集中在6-12和13-18歲，反映出機(jī)器人編程教育越來越受到慶陽市青少年的關(guān)注，這也正符合了智能時(shí)代的時(shí)代特點(diǎn)。

2.調(diào)查問卷的內(nèi)容分析

利用SQL數(shù)據(jù)庫對有效回收的調(diào)查問卷進(jìn)行字段抽取和頻次統(tǒng)計(jì)，對機(jī)器人編程教育的了解情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2可以看出對機(jī)器人編程教育有深入了解的人數(shù)只占有過了解人數(shù)的12%，而完全不了解的人數(shù)占23%。從有深入了解的人數(shù)到完全不了解的人數(shù)呈上升趨勢，這反映了機(jī)器人編程教育在慶陽市還未受到全面重視，機(jī)器人編程教育的影響力在慶陽市還未完全鋪展開。

（三）發(fā)展現(xiàn)狀

慶陽市目前僅有兩家從事機(jī)器人編程教育的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，成立時(shí)間最早在2019年4月。兩家機(jī)構(gòu)發(fā)展時(shí)間并不長，這兩家都加盟了國內(nèi)知名的機(jī)器人教育集團(tuán)，教學(xué)實(shí)力毋庸置疑。但是從師資方面來說，慶陽市從事機(jī)器人編程教育的老師人數(shù)不足10人。然而在學(xué)機(jī)器人編程的學(xué)生卻達(dá)到了過百的規(guī)模，機(jī)器人編程師資不足。造成機(jī)器人編程老師缺乏主要是教師的專業(yè)相關(guān)程度較低和教師薪資水平較低所導(dǎo)致的。在賽事舉辦和等級(jí)評測方面，慶陽市處于幾乎空白的局面。僅在北師大慶陽附屬中學(xué)和東方紅小學(xué)有過校內(nèi)的機(jī)器人競賽，社會(huì)機(jī)器人編程競賽完全空白。

并且慶陽市機(jī)器人編程教育資源集中在西峰區(qū)，慶陽市所轄各縣對機(jī)器人編程教育領(lǐng)域完全空白。這可能是由于注重學(xué)生成績和機(jī)器熱教育軟硬件器材缺乏導(dǎo)致的。

目前影響慶陽市機(jī)器人編程教育的因素中，機(jī)器人編程教師缺乏的占比最大。從事機(jī)器人編程教育的教師的時(shí)間僅有1人超過了三年，其余則不超過1年，機(jī)器人編程教師的流動(dòng)性和流失情況都較為嚴(yán)重。

三、慶陽市機(jī)器人編程教育總結(jié)分析

當(dāng)前慶陽市機(jī)器人編程教育主要集中在市場開發(fā)階段。機(jī)器人編程教育是新技術(shù)新媒體被廣泛接受和應(yīng)用在教育教學(xué)之中的必然產(chǎn)物，正因?yàn)榧夹g(shù)新所以相應(yīng)的教育標(biāo)準(zhǔn)也要更新?lián)Q代，結(jié)合機(jī)器人技術(shù)的特點(diǎn)有所創(chuàng)新。相比于其他城市，慶陽市機(jī)器人編程教育的開展與開發(fā)剛剛起步，無論是教師數(shù)量或教學(xué)經(jīng)驗(yàn)都十分匱乏，缺乏統(tǒng)一的機(jī)器人編程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)和課程標(biāo)準(zhǔn)。目前學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人編程主要以興趣班的形式學(xué)習(xí)，缺乏其他形式的學(xué)習(xí)、實(shí)踐和交流平臺(tái)。

好的方面是慶陽市已經(jīng)開始嘗試將機(jī)器人教育實(shí)際應(yīng)用于教育教學(xué)中并收到一定的成效，新技術(shù)應(yīng)用的成功就是建立在數(shù)次實(shí)踐與探索基礎(chǔ)上的，隨著機(jī)器人編程課程形勢的豐富，慶陽市機(jī)器人編程教育也應(yīng)壯大蓬勃。但是機(jī)器人教育的管理和評價(jià)領(lǐng)域尚屬空白，有待進(jìn)一步豐富。整體而言，慶陽市有關(guān)機(jī)器人教育的實(shí)踐已經(jīng)小試牛刀，但相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累和課程化建設(shè)依然有相當(dāng)?shù)奶嵘臻g，同樣也亟待相關(guān)政策的指導(dǎo)和引領(lǐng)。

四、相關(guān)建議與對策

（一）建立中小學(xué)各學(xué)段機(jī)器人編程教育連貫性

機(jī)器人編程教育是系統(tǒng)的，長期得教育工程，需要根據(jù)中國制造2025發(fā)展總體規(guī)劃，根據(jù)學(xué)生各學(xué)段得特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)器人編程教育規(guī)律，搭建從學(xué)前教育、小學(xué)直至高中，乃至到大學(xué)的連貫性的機(jī)器人編程課程架構(gòu)體系。

（二）加強(qiáng)慶陽地區(qū)機(jī)器人編程教育教師隊(duì)伍建設(shè)

中小學(xué)機(jī)器人編程與人工智能教育對教師有較高要求，慶陽市的機(jī)器人編程教師能力亟待提升。特別市人工智能教育師資嚴(yán)重缺乏。慶陽市需充分結(jié)合教育局、人社局和相關(guān)科技協(xié)會(huì)等政府部門發(fā)布相關(guān)的教師人才培養(yǎng)政策的通知，發(fā)揮市教育部門，科技協(xié)會(huì)等專業(yè)科技社團(tuán)作用，共同推動(dòng)機(jī)器人編程與人工智能教師隊(duì)伍的建設(shè)。

（三）積極開展中小學(xué)機(jī)器人編程相關(guān)賽事活動(dòng)

中小學(xué)機(jī)器人編程教育需基于系統(tǒng)性、常態(tài)性、發(fā)展性、普及性的評價(jià)體系，評測學(xué)生的機(jī)器人編程基本概念、構(gòu)造、功能、設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)的掌握情況，又能評價(jià)學(xué)生邏輯思維能力、分析問題和解決問題、綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)合作能力和求真務(wù)實(shí)的精神等。以檢驗(yàn)機(jī)器人編程教育理念及課程教學(xué)過程效果。

（四）積極開展中小學(xué)機(jī)器人編程相關(guān)等級(jí)評定工作

機(jī)器人編程比賽和活動(dòng)也是推動(dòng)機(jī)器人編程教育的一個(gè)途徑，是鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力的載體。充分結(jié)合慶陽市青少年其他技術(shù)水平和競賽活動(dòng)組織經(jīng)驗(yàn)，組織開展少兒智能創(chuàng)新比賽為代表的一些優(yōu)秀的機(jī)器人賽事和活動(dòng)，讓比賽成為科普提升、人才選拔和技術(shù)交流的平臺(tái)。

（五）整合多方資源構(gòu)建機(jī)器人編程教育生態(tài)

機(jī)器人編程教育在學(xué)校既要開花又要結(jié)果。機(jī)器人編程教育應(yīng)為學(xué)生搭建三個(gè)平臺(tái)：學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺(tái)，學(xué)生校內(nèi)展示的平臺(tái)，向社會(huì)媒體展示的平臺(tái)。中小學(xué)機(jī)器人編程教育教學(xué)與人工智能教育的深度和廣度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出中小學(xué)校自身能力范圍，只有產(chǎn)學(xué)結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人編程教育生態(tài)的可持續(xù)性發(fā)展。充分發(fā)揮社會(huì)組織的橋梁紐帶作用，整合全市機(jī)器人編程教育領(lǐng)域的高等院校、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等社會(huì)資源，搭建起中小學(xué)機(jī)器人編程教育與人工智能教育生態(tài)系統(tǒng)。

五、結(jié)論

慶陽市的機(jī)器人教育在教學(xué)實(shí)踐、課程體系、校本教材、教師資源等方面，面臨諸多挑戰(zhàn)，等待解決的主要問題有：未能建成整體的課程體系，對核心的課程和教師專業(yè)發(fā)展并沒有明確方向;缺乏具備較強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)的師資隊(duì)伍;缺少以供交流和實(shí)踐的機(jī)器人教育支撐平臺(tái)等。針對存在的問題，給出以下建議：首先加強(qiáng)宣傳力度，以下達(dá)政策性文件作為支持，在此基礎(chǔ)上，由專家、學(xué)者編制整套核心課程，明確教師發(fā)展方向，建成完整的課程體系;吸收國內(nèi)外已有機(jī)器人編程教學(xué)優(yōu)秀案例為己用;創(chuàng)設(shè)方便交流和實(shí)踐的機(jī)器人編程教育支撐平臺(tái)，在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的優(yōu)化，讓真正優(yōu)秀的機(jī)器人編程培訓(xùn)機(jī)構(gòu)展露頭角，為廣大師生認(rèn)可和使用。本調(diào)查的不足之處在于沒有慶陽市有關(guān)機(jī)器人編程教育的完整數(shù)據(jù);但隨著越來越多的學(xué)生和家長開始關(guān)注機(jī)器人編程教育，其數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)一步完善。

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項(xiàng)目簡介：本項(xiàng)目為隴東學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)2021-01-135。