建·研·創(chuàng)：小學(xué)“機(jī)器人教育”普及的實(shí)踐研究

夏云燕

摘要：為貫徹落實(shí)國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，更好地促進(jìn)機(jī)器人和人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的融合，作者所在學(xué)校對“組織聯(lián)動：建協(xié)作式組織，助學(xué)校頂層協(xié)同”“課程聯(lián)動：研分層式課程，助學(xué)生普及學(xué)習(xí)”“研修聯(lián)動：創(chuàng)落地式研修，助教師專業(yè)成長”等路徑展開探索，進(jìn)行了小學(xué)“機(jī)器人教育”普及的實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：三式三助;機(jī)器人教育;普及;路徑

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）04-0089-04

近年來，為貫徹落實(shí)國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，更好地促進(jìn)機(jī)器人和人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的融合，機(jī)器人教育受到了廣泛關(guān)注和高度重視。在一線的基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，競賽模式、社團(tuán)模式等依然占據(jù)絕對的主導(dǎo)地位，普及性的機(jī)器人教育亟待發(fā)展。機(jī)器人教育在培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力及創(chuàng)新能力、提升學(xué)生整體的信息素養(yǎng)方面具有不可替代的作用和優(yōu)勢，那么如何讓更多的學(xué)生享受到優(yōu)質(zhì)的機(jī)器人教育呢？筆者所在學(xué)?；跈C(jī)器人教學(xué)現(xiàn)狀、機(jī)器人課程特點(diǎn)等對小學(xué)“機(jī)器人教育”普及路徑展開探索，如圖1所示。

● 組織聯(lián)動：建協(xié)作式組織，助學(xué)校頂層協(xié)同

筆者所在學(xué)校依托嘉興市中小學(xué)教育機(jī)器人協(xié)作組，通過建協(xié)作組、顧問團(tuán)、輔導(dǎo)團(tuán)的組織聯(lián)動助學(xué)校頂層協(xié)同，促進(jìn)“機(jī)器人教育”協(xié)同研討、引領(lǐng)和發(fā)展（如圖2）。

1.建協(xié)作組，協(xié)同研討

2019年6月，市小學(xué)教育機(jī)器人協(xié)作組在省教育技術(shù)中心、市教育裝備與信息中心、市教育學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的共同見證下成立市機(jī)器人示范建設(shè)校協(xié)作組。共有來自市內(nèi)的17所機(jī)器人特色學(xué)校加入了協(xié)作組，筆者所在學(xué)校作為牽頭單位根據(jù)協(xié)作組工作計(jì)劃，組織各項(xiàng)機(jī)器人專題研討活動，有效促進(jìn)了協(xié)作組成員單位的協(xié)同研討。

2.建顧問團(tuán)，協(xié)同引領(lǐng)

“機(jī)器人教育”的普及需要專家的專業(yè)引領(lǐng)，專家顧問團(tuán)由三部分構(gòu)成（如圖3）。一是裝備顧問，“機(jī)器人教育”的開展和普及離不開裝備戰(zhàn)線的支持。因此，由各縣市裝備條線負(fù)責(zé)人等組成的裝備顧問，為學(xué)校提供裝備專業(yè)指導(dǎo)，為機(jī)器人教育教學(xué)的開展提供了裝備保障。二是教研顧問，聘請人工智能及機(jī)器人教育方面的專家，如市區(qū)各級教研員、課程專家等，跟進(jìn)課堂教學(xué)、課題研究、專題研討等，重在把脈機(jī)器人教育教學(xué)發(fā)展方向，指導(dǎo)形成有影響力的成果。三是技術(shù)顧問，機(jī)器人專業(yè)性較強(qiáng)，需要專業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)支撐，學(xué)校根據(jù)開展的機(jī)器人項(xiàng)目引進(jìn)技術(shù)支持，對學(xué)校開展的機(jī)器人項(xiàng)目給予有針對性的技術(shù)支持，以此確?！皺C(jī)器人教育”的順利開展。

3.建輔導(dǎo)團(tuán)，協(xié)同發(fā)展

來自全市教育機(jī)器人特色學(xué)校的機(jī)器人教育教學(xué)的教師，走在了機(jī)器人教學(xué)的前列，他們往往都在機(jī)器人教學(xué)方面有一技之長。將有興趣、有能力、有擔(dān)當(dāng)?shù)慕處熃M成一個教育機(jī)器人教師輔導(dǎo)團(tuán)，能發(fā)揮領(lǐng)頭羊的作用，不斷加強(qiáng)和優(yōu)化“頭部效應(yīng)”，將機(jī)器人教育向更為廣闊的空間輻射。輔導(dǎo)團(tuán)的建立也能很好地促進(jìn)機(jī)器人教育教學(xué)的協(xié)同發(fā)展。例如，2019年，省教育廳國際部向很多學(xué)校贈送了軟銀機(jī)器人，對于全新的設(shè)備和教學(xué)，各校教師組成的專項(xiàng)輔導(dǎo)團(tuán)共同學(xué)習(xí)、研究、探討，更快地助力機(jī)器人在學(xué)校教育中的推進(jìn)和普及。

● 課程聯(lián)動：研分層式課程，助學(xué)生普及學(xué)習(xí)

筆者所在學(xué)校于2004年就成立了機(jī)器人工作室，是浙江省最早開始機(jī)器人教育教學(xué)研究的學(xué)校之一。經(jīng)過十多年的發(fā)展，學(xué)校的機(jī)器人教育教學(xué)模式不斷創(chuàng)新。從虛擬到實(shí)體，從競賽到課堂，從精英到普及，學(xué)校通過拓展課、公益課等多形式、多層次的機(jī)器人“1+X”課程體系構(gòu)建，助力學(xué)生機(jī)器人普及學(xué)習(xí)（如圖4）。

1.研課堂教學(xué)，夯實(shí)基礎(chǔ)

核心素養(yǎng)的落實(shí)途徑是學(xué)科教學(xué)，學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)在于課堂教學(xué)，課堂教學(xué)目標(biāo)以學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展為核心。課堂教學(xué)是開展機(jī)器人教育教學(xué)的主陣地，教師根據(jù)學(xué)校特色通過教材校本化、評價多元化等方式，助推學(xué)生機(jī)器人普及學(xué)習(xí)。

（1）教材校本化

2020年，浙江省小學(xué)信息技術(shù)新修訂教材中增加了機(jī)器人內(nèi)容的比重，教師根據(jù)信息技術(shù)課程從關(guān)注工具特征到關(guān)注學(xué)科本體的內(nèi)容轉(zhuǎn)向和從應(yīng)用行為到學(xué)科思維的價值轉(zhuǎn)向，將信息技術(shù)教材中的機(jī)器人板塊內(nèi)容校本化，使學(xué)生在機(jī)器人教育教學(xué)中解決問題能力得到全面發(fā)展。

例如，在新修訂的信息技術(shù)五上第三單元趣味編程單元教學(xué)中，用軟銀機(jī)器人的RoboBlocks平臺開展教學(xué)，不僅可以讓學(xué)生了解編程的一般過程與方法，還能通過編寫簡單的程序，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的興趣，提升解決問題的能力。又如，在《角色對話》一課中，通過小組合作與Pepper對話，不僅讓學(xué)生深刻感受順序結(jié)構(gòu)程序編寫的方法，還能通過與Pepper機(jī)器人的對話，加深學(xué)生的編程體驗(yàn)。再如，在六下第二單元與機(jī)器人零距離中，在學(xué)習(xí)STEM項(xiàng)目“機(jī)器人迷宮”時，通過情境導(dǎo)入、設(shè)計(jì)迷宮、制作迷宮、測試編程、小組展示等環(huán)節(jié)開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在跨學(xué)科融合中，運(yùn)用多學(xué)科知識，全面提升問題解決能力。

（2）評價多元化

什么樣的課是好課？什么樣的學(xué)習(xí)是好的學(xué)習(xí)？什么樣的課程是好的課程？豐富的機(jī)器人活動，需要多元精準(zhǔn)的評價對機(jī)器人教育方向進(jìn)行引領(lǐng)，客觀公正的評價標(biāo)準(zhǔn)可以讓教師更好地對機(jī)器人教育進(jìn)行正確的定位和把握。評價主體、評價方式、評價內(nèi)容等的調(diào)整和完善，可以更好地促進(jìn)“機(jī)器人教育”的開展。例如，在“Pepper黨史宣講員”項(xiàng)目中，學(xué)生通過程序編寫實(shí)現(xiàn)Pepper機(jī)器人聲情并茂地進(jìn)行演講，作為助講的學(xué)生如何配合機(jī)器人進(jìn)行黨史的宣講則成為重要的評價內(nèi)容。又如，針對活動類的機(jī)器人項(xiàng)目學(xué)習(xí)，活動的參與度等就成為評價的標(biāo)準(zhǔn)之一。

2.研拓展教學(xué)，張揚(yáng)個性

機(jī)器人課程的多樣化，可以更好地滿足學(xué)生的個性化需求，筆者所在學(xué)校按年級分別開設(shè)了虛擬機(jī)器人、樂高EV3機(jī)器人、空中機(jī)器人（無人機(jī)）、IER智能挑戰(zhàn)機(jī)器人等社團(tuán)課程，由學(xué)生自主選擇參加，讓學(xué)生在多元的機(jī)器人課程學(xué)習(xí)中充分張揚(yáng)個性。

例如，《IER智能挑戰(zhàn)機(jī)器人》課程對學(xué)生的動手能力，空間想象能力，創(chuàng)造性思維，分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)有獨(dú)特的作用;而《走進(jìn)Pepper機(jī)器人》更是帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)精彩的人工智能世界，探索創(chuàng)造人類的智慧未來。

3.研公益教學(xué)，共享成果

機(jī)器人已經(jīng)滲透在學(xué)生生活的方方面面，將優(yōu)秀資源引入到學(xué)校的機(jī)器人公益教學(xué)中，可以使“機(jī)器人教育”得到更為有效的發(fā)展。例如，帶領(lǐng)機(jī)器人工作室成員到技師學(xué)院工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)基地，開展“走近機(jī)器人 筑夢新未來”機(jī)器人研學(xué)活動，通過參觀、觀摩、課程體驗(yàn)等活動幫助學(xué)生開啟人工智能探索之門。

學(xué)校依托之江匯教育廣場開發(fā)了“走進(jìn)Pepper”等課程的同步課程，供來自省內(nèi)的學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)，累計(jì)共有近6000人次關(guān)注，有幾百名學(xué)生報名參加學(xué)習(xí)。軟銀機(jī)器人、樂高EV3等機(jī)器人體驗(yàn)也在區(qū)域“名師有約”活動中廣泛開展并深受學(xué)生喜愛。

● 研修聯(lián)動：創(chuàng)落地式研修，助教師專業(yè)成長

筆者所在學(xué)校創(chuàng)新學(xué)校原有的教學(xué)研究形態(tài)，通過自主式、抱團(tuán)式、主題式等豐富的研修活動，確保教師隨著機(jī)器人教育的開展，助推教師個人專業(yè)成長（如圖5）。

1.創(chuàng)自主式研修，助個人成長

基于機(jī)器人課堂教學(xué)的開展，機(jī)器人教學(xué)的教師們積極開展教育教學(xué)研究，促進(jìn)教師專業(yè)成長。學(xué)校圍繞“1+N”機(jī)器人教學(xué)課程體系，推動學(xué)校機(jī)器人教學(xué)，推進(jìn)機(jī)器人教學(xué)普及，讓更多的學(xué)生有興趣，有能力，有創(chuàng)新。

在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中初步形成了機(jī)器人教學(xué)的四大策略：①情境創(chuàng)設(shè)，全局統(tǒng)籌，完善學(xué)生計(jì)算思維的系統(tǒng)性;②實(shí)踐體驗(yàn)，存簡求異，強(qiáng)化學(xué)生計(jì)算思維的靈活性;③啟發(fā)引導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題，拓展學(xué)生計(jì)算思維的深刻性;④合理算法，優(yōu)化程序，提升學(xué)生計(jì)算思維的獨(dú)創(chuàng)性。

機(jī)器人教育教學(xué)研究活動的開展，促進(jìn)了課堂的有效性發(fā)展，不僅幫助學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，更促進(jìn)了教師的專業(yè)成長。

2.創(chuàng)抱團(tuán)式研修，助團(tuán)隊(duì)融合

各機(jī)器人示范建設(shè)校開展的項(xiàng)目不盡相同，所以很多學(xué)校是在孤軍奮戰(zhàn)，教師們在機(jī)器人教學(xué)中所獲得的經(jīng)驗(yàn)沒有辦法分享，碰到的困難也沒有途徑解決。針對不少學(xué)校都引進(jìn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬機(jī)器人教育和創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺——iRobotQ 3D的現(xiàn)狀，多所學(xué)校對虛擬機(jī)器人的課程定位、核心目標(biāo)以及發(fā)展預(yù)定方向及教學(xué)策略、教學(xué)方法等展開共同研討，以期更好地促進(jìn)iRobotQ 3D虛擬機(jī)器人教學(xué)順利地開展。

機(jī)器人教學(xué)的教師都有一些相同的特點(diǎn)，如很多機(jī)器人項(xiàng)目負(fù)責(zé)教師都是科學(xué)教師出身，他們的動手能力特別強(qiáng)，他們都認(rèn)識到機(jī)器人教學(xué)不僅能全面培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、合作能力、綜合運(yùn)用知識的能力、創(chuàng)造能力以及克服困難的能力，還可以考驗(yàn)和錘煉他們承受挫折、挑戰(zhàn)自我的能力。因此，教師們在區(qū)域合作的前提下，對機(jī)器人教學(xué)如何開展進(jìn)行了探討，也在課程開展、學(xué)生競賽方面取得了很好的成績。抱團(tuán)式研修，有效促進(jìn)了團(tuán)隊(duì)融合。

3.創(chuàng)主題式研修，助區(qū)域發(fā)展

各機(jī)器人示范校雖然開展的機(jī)器人特色項(xiàng)目不同，但很多項(xiàng)目的開設(shè)與推進(jìn)卻有著共通性，因此開展有針對性的專題式研修活動，可以有效助推機(jī)器人教學(xué)的發(fā)展。

專家引領(lǐng)式。在機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐過程中，邀請專家顧問團(tuán)成員做教育教學(xué)科研、課程建設(shè)開發(fā)、校本教材編寫等專題講座與指導(dǎo)，為機(jī)器人教育教學(xué)普及保駕護(hù)航。

網(wǎng)絡(luò)研討式。負(fù)責(zé)機(jī)器人教育的教師基本上都是自學(xué)成才，他們往往在某一個或幾個領(lǐng)域比較專業(yè)，但目前隨著機(jī)器人項(xiàng)目的不斷引進(jìn)和推動，機(jī)器人教育對教師們提出了更高的要求，也無形中增加了教師的壓力，網(wǎng)絡(luò)為教師們創(chuàng)設(shè)共同進(jìn)步的平臺，教師可以通過QQ、微信、釘釘?shù)榷嘣脚_，開展網(wǎng)絡(luò)研討。

實(shí)地觀摩式。筆者所在學(xué)校周邊有很多高新企業(yè)，這些企業(yè)有很多資源可以供教師學(xué)習(xí)和利用，將優(yōu)秀資源引入到學(xué)校的機(jī)器人教學(xué)中可以有效促進(jìn)學(xué)校機(jī)器人教學(xué)的發(fā)展。

三式三助小學(xué)“機(jī)器人教育”普及路徑的探索，有效地提升了學(xué)生解決問題的能力，使學(xué)生核心素養(yǎng)得以形成，凸顯了學(xué)科的育人價值。筆者所在學(xué)校立足機(jī)器人教育，開發(fā)了豐富的機(jī)器人教育教學(xué)資源，構(gòu)建了多元的機(jī)器人課程體系，助力學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分層學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)，豐富優(yōu)化了學(xué)生機(jī)器人學(xué)習(xí)的方式與體驗(yàn)。在機(jī)器人學(xué)習(xí)體驗(yàn)過程中，學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力、解決問題能力等綜合素養(yǎng)得到全面提升。

參考文獻(xiàn)：

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本文系2021年浙江省教育信息化專項(xiàng)課題“三式三助：區(qū)域聯(lián)動推進(jìn)中小學(xué)‘機(jī)器人教育’普及的路徑研究”（課題編號：2021ETC024）的階段性成果。