農(nóng)村中學(xué)機(jī)器人教育教學(xué)模式的探索

王巨宏 張有為

摘要：信息技術(shù)革命將人類帶到了“科技智造”時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G時(shí)代等新名詞新領(lǐng)域正以前所未有的速度蓬勃發(fā)展，成果令人眩目。歷屆科技創(chuàng)新大賽是教育部門遴選優(yōu)秀作品，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新人才的主陣地，其最終目的是培養(yǎng)人才，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)高速發(fā)展的創(chuàng)新型人才。就在現(xiàn)階段，基層的創(chuàng)新教育還存在非常不均衡的現(xiàn)象，有潛能的孩子得不到培育的機(jī)會(huì)，這就是今天研究的教育問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村初中;智能教育;研究報(bào)告

本文是遼寧省第35屆科技創(chuàng)新大賽高中組計(jì)算機(jī)科學(xué)類學(xué)生獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的研究論文，該論文由三部分構(gòu)成，第一部分“作品創(chuàng)作介紹”由獲獎(jiǎng)學(xué)生完成（此文省略），第二部分“作品價(jià)值分析”和第三部分“結(jié)論探索”由指導(dǎo)教師王巨宏撰寫。

第一部分：作品創(chuàng)作介紹（略）

作品名稱：圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)

第二部分：作品價(jià)值分析

政策分析

2016年，遼寧省根據(jù)《教育部關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見(jiàn)》文件精神，結(jié)合我省實(shí)際，出臺(tái)了《遼寧省全面深化義務(wù)教育課程改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》，《意見(jiàn)》第一條就指出了課程改革的重要性和緊迫性，提出了落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，加強(qiáng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀教育，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力，進(jìn)一步提高國(guó)民綜合素質(zhì)等一系列要求。在第三條中強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化實(shí)踐活動(dòng)課程，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，全面開(kāi)設(shè)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程，把綜合實(shí)踐活動(dòng)和學(xué)科實(shí)踐、地方課程、校本課程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，組織多種多樣的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。

《圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)》這件作品從實(shí)踐中來(lái)，到實(shí)踐中去，將人工智能與信息技術(shù)與綜合實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)作過(guò)程體現(xiàn)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，在應(yīng)用領(lǐng)域里，給學(xué)生提供了的動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，從創(chuàng)作到應(yīng)用都符合新時(shí)期的育人理念，早期發(fā)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)作潛能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

選題背景

“人工智能”從2017年第一次出現(xiàn)在李克強(qiáng)總理的政府工作報(bào)告中，今年已經(jīng)是第三年被寫入政府工作報(bào)告，今年也是繼“互聯(lián)網(wǎng)+”之后將人工智能升級(jí)為“智能+”第一次出現(xiàn)在總理的政府工作報(bào)告中。人工智能教育是當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)詞匯，國(guó)家各個(gè)行業(yè)都給予高度關(guān)注，教育界也掀起了一股人工智能+教育的浪潮。為了落實(shí)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》和《國(guó)家新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》讓孩子們?cè)谛@中就能接觸到智能教育。我市各地區(qū)教育部門都在積極探索，希望尋求一種切實(shí)可行的途徑，開(kāi)展實(shí)施智能教育。通過(guò)走訪調(diào)查了解到，目前機(jī)器人教育真正走入中小學(xué)校園的寥寥無(wú)幾，而社會(huì)辦學(xué)的智能教育卻呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭，孩子們學(xué)習(xí)興趣頗高，與其它特長(zhǎng)班相比，其特點(diǎn)是學(xué)費(fèi)價(jià)格昂貴，因?yàn)榻叹吆秃牟奶F。

《圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)》這個(gè)作品，它的價(jià)值就在于，完全可以作為義務(wù)教育階段學(xué)校機(jī)器人教育的一個(gè)教具，可以放在信息技術(shù)課堂或綜合實(shí)踐的活動(dòng)中，幫助零智能基礎(chǔ)的孩子們啟蒙編程思維，培養(yǎng)機(jī)器人編程興趣，通過(guò)編程拓展邏輯思維能力。

教具分析

中國(guó)科學(xué)院資深院士、大連理工大學(xué)教授錢令希老人，在給信息技術(shù)教材做序時(shí)提到：“看書固然重要，更重要的是通過(guò)實(shí)踐，結(jié)合一些事情來(lái)學(xué)，這樣才能理解快、記得住、用得上?！睂?duì)于編程的學(xué)習(xí)，枯燥的純電腦上教學(xué)，有可能隨著知識(shí)學(xué)習(xí)的深入會(huì)慢慢磨滅孩子的學(xué)習(xí)興趣，但是如果有教具呈現(xiàn)，可以實(shí)操，孩子們的積極性一下就會(huì)上來(lái)了。

根據(jù)教育部頒布的《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（試行）》的精神，近十年內(nèi)我校信息技術(shù)教材一直選用大連理工大學(xué)出版發(fā)行的初中信息技術(shù)教材，這套教材經(jīng)過(guò)幾次改版，現(xiàn)在使用的是2016年改版2017年印刷的教材。在這套教材里七年級(jí)下冊(cè)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)內(nèi)容都是Scratch與機(jī)器人的學(xué)習(xí)，順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、模塊、變量和鏈表的應(yīng)用，是本冊(cè)書編程學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。

《圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)》這個(gè)作品設(shè)計(jì)中，“小提琴”模塊程序編寫使用的是順序結(jié)構(gòu)、“跳舞”模塊的編寫運(yùn)用了數(shù)字循環(huán)結(jié)構(gòu)、調(diào)用子模塊的方法，“遙控器”模塊程序使用的是分支結(jié)構(gòu)和條件循環(huán)結(jié)構(gòu)，“掃亮屏幕”模塊程序用到了變量和循環(huán)結(jié)構(gòu)，主程序使用模塊調(diào)用、各種邏輯運(yùn)算和分支結(jié)構(gòu)。本作品除了不支持鏈表外，作品中幾乎涵蓋了教材中七年級(jí)下冊(cè)一個(gè)學(xué)期要求掌握的所有知識(shí)點(diǎn)。

所以說(shuō)這個(gè)作品完全可以搬上初中信息技術(shù)的課堂，每個(gè)功能模塊的學(xué)習(xí)可以作為單元學(xué)習(xí)的內(nèi)容出現(xiàn)，也可以把整個(gè)作品的學(xué)習(xí)作為綜合實(shí)踐課的學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)。

2019年6月，我在學(xué)校組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，利用《圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)》這個(gè)作品給學(xué)生們指導(dǎo)了一節(jié)綜合實(shí)踐活動(dòng)課，根據(jù)孩子們平時(shí)的表現(xiàn)和興趣我把學(xué)生們分為軟件設(shè)計(jì)大組和硬件設(shè)計(jì)大組兩大組，每個(gè)大組又分為5個(gè)小組，每小組3至4人不等，每個(gè)人都有具體任務(wù)分工，孩子們團(tuán)結(jié)合作，最后交流匯報(bào)。2020年6月這節(jié)創(chuàng)新實(shí)踐課例在在遼寧省教育教學(xué)創(chuàng)新展示中，被遼寧省教育廳評(píng)為創(chuàng)新優(yōu)秀課例。學(xué)生們研究興趣正濃，意猶未盡，只惜這樣的教具太少了。

應(yīng)用案例

建平縣榆樹林子鎮(zhèn)中學(xué)的教師使用《圓夢(mèng)迷彩戰(zhàn)場(chǎng)》這件作品在七年級(jí)學(xué)生的信息技術(shù)課中開(kāi)展綜合實(shí)踐活動(dòng)，最后生成的成果匯報(bào)課《“創(chuàng)客”空間——會(huì)表演的機(jī)器人》通過(guò)國(guó)家平臺(tái)推廣。這一創(chuàng)新案例于2019年7月曬到了國(guó)家教育資源公共服務(wù)平臺(tái)上，得到了建平縣和朝陽(yáng)市“一師一優(yōu)課、一課一名師”活動(dòng)評(píng)審團(tuán)的認(rèn)可，被推送到省里參評(píng)。2019年10月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的案例參加遼寧省信息與通訊技術(shù)環(huán)境下創(chuàng)新教育案例評(píng)選，2020年6月我團(tuán)隊(duì)的三位老師均被遼寧省教育廳授予教師創(chuàng)新課堂項(xiàng)目獎(jiǎng)。

這件作品作為智能教育的教具走進(jìn)了校園，解決了學(xué)校智能教育的囧態(tài)，將機(jī)器人教育搬上了課堂，讓實(shí)踐班級(jí)的孩子們體會(huì)體驗(yàn)體悟智能教育與各學(xué)科的聯(lián)系，使孩子的潛能得到早期開(kāi)發(fā)，開(kāi)辟了農(nóng)村中學(xué)智能課堂教育的先河。

該作品賦予了很強(qiáng)的時(shí)代色彩，特別是今年春季，大疫當(dāng)前，在那些馳援武漢的逆行者中，有國(guó)之轎子、民族脊梁——英雄的軍人們，他們不計(jì)得失，奮勇當(dāng)先的大無(wú)畏精神，讓我更加堅(jiān)信了這件作品的創(chuàng)作價(jià)值。

作品評(píng)價(jià)

本作品在強(qiáng)國(guó)強(qiáng)軍的號(hào)角聲中誕生，表達(dá)了創(chuàng)作者擁軍愛(ài)民的社會(huì)主義情感，作品從設(shè)計(jì)到結(jié)束表演，整體有一種積極向上的政治思想氛圍。創(chuàng)作者因?yàn)橛猩詈竦膼?ài)國(guó)主義情懷，所以才去實(shí)踐軍旅，因?yàn)橹鞫Y遇，所以才有創(chuàng)作夢(mèng)想，熱情夢(mèng)想與激情碰撞，不斷添加創(chuàng)作元素，創(chuàng)作出這件回饋軍人的表演作品。作者勤勞肯干，樂(lè)善好施，將作品奉獻(xiàn)給農(nóng)村教育，以教具的形式走入課堂，給農(nóng)村孩子們提供了一次絕好的了解機(jī)器人、任務(wù)編程驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。作品在應(yīng)用中，讓參與活動(dòng)的老師和學(xué)生明白，多科并舉是未來(lái)教育學(xué)習(xí)發(fā)展的一種趨勢(shì)，因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)踐學(xué)習(xí)中，涉及到數(shù)學(xué)、物理、音樂(lè)、美術(shù)、舞蹈、工程技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)的融合與構(gòu)建，打破了人們意識(shí)里信息技術(shù)教學(xué)只學(xué)操作的詬想。作品從創(chuàng)作到應(yīng)用，都符合《遼寧省全面深化義務(wù)教育課程改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》中的育人要求。

第三部分：結(jié)論探索

Scratch是美國(guó)麻省理工學(xué)院面向青少年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易編程工具，該軟件使用積木拼搭方式進(jìn)行可視化腳本編程，這是很多中小學(xué)創(chuàng)客和機(jī)器人愛(ài)好者必備的一款程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不但可以實(shí)踐還可以創(chuàng)新，可以發(fā)揮孩子無(wú)限的想象空間和創(chuàng)造能力。

Scratch雖然寫入信息技術(shù)教材有幾年了，也簡(jiǎn)單易學(xué)，但由于是新知識(shí)新領(lǐng)域，很多信息技術(shù)教師也不熟悉，學(xué)校又不重視，所以有些學(xué)校這部分內(nèi)容根本不授課。雖然近幾年來(lái)各地有組織信息技術(shù)教師進(jìn)行不同程度的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，Scratch語(yǔ)言開(kāi)課情況有所改善，但對(duì)于機(jī)器人實(shí)操很多教師都是零基礎(chǔ)，根本沒(méi)法指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)作，失去了教材和編者的用意。

通過(guò)走訪調(diào)查縣市級(jí)教育主管部門和各中小學(xué)，發(fā)現(xiàn)在朝陽(yáng)市內(nèi)的中小學(xué)校無(wú)論是縣城內(nèi)中小學(xué)還是農(nóng)村中小學(xué)，上機(jī)器人實(shí)操平臺(tái)的學(xué)校僅有兩三所，而且都在朝陽(yáng)市區(qū)內(nèi)，各縣城的孩子還好，有條件的可以送社會(huì)培訓(xùn)班去學(xué)習(xí)，苦就苦了一些平民孩子和農(nóng)村孩子，他們根本沒(méi)有機(jī)會(huì)摸索到機(jī)器人。下面是發(fā)生在我身邊的一個(gè)真實(shí)例子。

一次朋友聚餐，我早早就到了指定的地點(diǎn)，另一朋友夫妻接上一年級(jí)的孩子緊跟著也就到了，我們寒暄著聊著漫無(wú)目的的話題，這時(shí)孩子在一旁就根父母要求，想?yún)⒓訖C(jī)器人學(xué)習(xí)班，因?yàn)楹⒆釉趯W(xué)校帶回來(lái)一張課外學(xué)習(xí)的卡片，上面有各種興趣班，有學(xué)習(xí)套餐。父母隨便看看，找了一個(gè)價(jià)錢便宜的興趣班敷衍孩子，可是孩子就是不同意，非常執(zhí)著非常堅(jiān)定的要學(xué)機(jī)器人，父母沒(méi)辦法，只能無(wú)奈的對(duì)孩子說(shuō)“兒子，這個(gè)太貴了”！小孩子流著淚還是在不停的央求，我在一旁不知道說(shuō)點(diǎn)什么好，無(wú)意識(shí)的說(shuō)了一句來(lái)安慰哭鬧的孩子：“明天和你們校長(zhǎng)說(shuō)，咱在學(xué)校里也能學(xué)，不去那個(gè)破培訓(xùn)班好不好”？沒(méi)想到一句騙小孩兒的話，會(huì)成為今天論文的論點(diǎn)。

學(xué)校為什么不投入機(jī)器人實(shí)操平臺(tái)呢？我分析有兩點(diǎn)，一是資金不足，組建一個(gè)小型的實(shí)操平臺(tái)少則十幾萬(wàn)，多則幾十萬(wàn)，對(duì)于義務(wù)教育學(xué)校來(lái)說(shuō)，如果政府財(cái)政不給出資，完全自籌很難實(shí)現(xiàn)。二是領(lǐng)導(dǎo)意識(shí)不強(qiáng)，重知識(shí)不重能力，這個(gè)結(jié)癥也不能都扣給校長(zhǎng)，因?yàn)榻逃块T考核制度是先導(dǎo)，知識(shí)的考查是有型的，而能力真實(shí)性的考查是不好把控的。我認(rèn)為教育領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該放下所謂的政績(jī)觀，從中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的高度立足教育行為，在保證常規(guī)教學(xué)的前提下，要低下頭來(lái)認(rèn)真研究怎樣才能真正提高學(xué)生各方面的能力。

通過(guò)張有為同學(xué)這件作品在學(xué)校中的應(yīng)用，給了我諸多啟發(fā)，就目前農(nóng)村學(xué)校機(jī)器人教學(xué)這種教育現(xiàn)狀，建議引用一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器人教具，來(lái)補(bǔ)充學(xué)校教育的這塊短板，實(shí)現(xiàn)零突破。這樣不但可以緩解資金壓力，也可以鼓勵(lì)教師和有能力的學(xué)生聯(lián)手開(kāi)發(fā)教具，教具可以在縣內(nèi)或更小范圍內(nèi)（幾所學(xué)校）共享使用，可以擬定詳細(xì)的周轉(zhuǎn)使用制度及易損件添置辦法。

從教二十多年，我一直關(guān)注著農(nóng)村學(xué)校信息技術(shù)教育與信息化建設(shè)和發(fā)展，信息技術(shù)革命帶來(lái)全球“科技智造時(shí)代”，對(duì)于教學(xué)各領(lǐng)域的研究，是每名教育人每天應(yīng)該踐行的課題，我們一直在奔跑，我們永遠(yuǎn)在路上，希望從留下的腳印里能讀出為教育付出的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李連海，孟志宏.綜合實(shí)踐活動(dòng)——研究性學(xué)習(xí)（必修）高一 全一冊(cè) 沈陽(yáng)：遼寧教育電子音像出版社，2016.

[2]禹明，劉道溶.中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)案例精選.北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[3]信息技術(shù)編委會(huì)? 初中信息技術(shù)教材? 七年級(jí)下冊(cè)? 大連：大連理工大學(xué)出版社，2017.

[4]文件? 教材[2017]4號(hào)? 《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》

[5] 文件? 遼教發(fā)[2016]91號(hào)? 附件1 《遼寧省全面深化義務(wù)教育課程改革的指導(dǎo)意見(jiàn)》? 附件2 《遼寧省義務(wù)教育課程設(shè)置方案（2016年修訂）》

[6] 文件? 遼教發(fā)[2016]94號(hào) 《遼寧省義務(wù)教育地方課程實(shí)施意見(jiàn)》

[7] 為美致新官網(wǎng)https：//www.weeemake.com.cn/platform/

[8] 一師一優(yōu)、一課一名師網(wǎng)http：//1s1k.eduyun.cn/portal/html/1s1k/index/1.html#