機(jī)器人教育何以進(jìn)入中小學(xué)課堂

李藝　謝作如

對(duì)話嘉賓：

李藝：南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院教授，教育技術(shù)學(xué)博士生導(dǎo)師，中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)副主任，中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)“機(jī)器人進(jìn)課堂”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)：開創(chuàng)性地提出了要使用“雙本體”觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)中小學(xué)信息技術(shù)課程的觀點(diǎn)，指出中小學(xué)信息技術(shù)課程的建設(shè)動(dòng)因，由來自大眾信息文化本體和信息技術(shù)母體向基礎(chǔ)教育的兩個(gè)映射組成；先后承擔(dān)全國(guó)教育科學(xué)規(guī)劃和各級(jí)省部級(jí)科研項(xiàng)目8項(xiàng)，并完成了國(guó)家文本《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中信息技術(shù)課程部分的撰寫工作；出版專著6部，有《現(xiàn)代教育技術(shù)》、《信息技術(shù)課程：設(shè)計(jì)與建設(shè)》、《信息技術(shù)教學(xué)：繼承與創(chuàng)新》《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）解讀》等；并先后于國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物如《教育研究》《自然辯證法研究》《課程教材教法》、Applied Optics等發(fā)表論文100余篇。

對(duì)話嘉賓：

謝作如：浙江省溫州中學(xué)信息技術(shù)教師，南京師范大學(xué)客座研究員，溫州市享受教授級(jí)待遇中學(xué)高級(jí)教師，溫州大學(xué)碩士生導(dǎo)師。

2006年開始從事機(jī)器人教育，隨后轉(zhuǎn)向STEM教育和綜合課程開發(fā)，曾被聘為BotBall國(guó)際機(jī)器人大賽中國(guó)賽區(qū)技術(shù)顧問，多次承擔(dān)全國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)展評(píng)活動(dòng)的評(píng)委。2013年，與吳俊杰、管雪沨等人共同發(fā)起中小學(xué)STEAM教育論壇活動(dòng)。2014年，帶領(lǐng)研究生編寫了國(guó)內(nèi)第一個(gè)完整的開源STEM課程“Arduino創(chuàng)意機(jī)器人”。

作為國(guó)內(nèi)最早的教育創(chuàng)客之一，曾在清華大學(xué)、北京師范大學(xué)、南京師范大學(xué)等高校做講座，也多次應(yīng)邀在上海創(chuàng)客嘉年華、深圳制匯節(jié)、中美創(chuàng)客大賽等創(chuàng)客活動(dòng)中做演講。從2014年開始，在《無線電》《中國(guó)信息技術(shù)教育》等雜志開設(shè)創(chuàng)客教育專欄，個(gè)人專著《S4A和互動(dòng)媒體技術(shù)》為第一本關(guān)于S4A、互動(dòng)媒體技術(shù)的中文書籍，并翻譯為繁體在臺(tái)灣地區(qū)發(fā)行。

對(duì)話信息技術(shù)教育專家

△ 機(jī)器人教育價(jià)值

謝作如：機(jī)器人教育強(qiáng)調(diào)手腦并用，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的重要途徑，這一點(diǎn)幾乎所有的教育者都能達(dá)成共識(shí)。2011年，中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)啟動(dòng)了“機(jī)器人進(jìn)課堂”項(xiàng)目，作為這個(gè)項(xiàng)目的具體負(fù)責(zé)人，您是怎么來看機(jī)器人教育的價(jià)值的？

李藝：首先是從學(xué)生的發(fā)展角度去看，信息技術(shù)課程在手腦并用方面的確具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。作為一名大學(xué)教師，也作為一名研究者，學(xué)生對(duì)機(jī)器人課程所表現(xiàn)出的濃厚興趣，讓我很感動(dòng)，這是我們?cè)谄渌n程中很少看到的。我想，假如我們有一種情懷，要為學(xué)生設(shè)計(jì)一門理想的課程，那機(jī)器人就是最好的選擇之一。它甚至超越了你對(duì)理想課程的期望：該課程本身就能吸引學(xué)生，能讓他們?cè)凇巴妗敝杏兴斋@。

另外，從社會(huì)發(fā)展的角度去看，我們也有必要實(shí)施機(jī)器人教育。最近大家都關(guān)注工業(yè)革命，我們無法回避這樣一個(gè)事實(shí)：我國(guó)錯(cuò)過了第一次、第二次工業(yè)革命，在科技方面落伍了。在數(shù)字時(shí)代，我們正在奮起直追，而機(jī)器人是軟硬結(jié)合的產(chǎn)物，更是我國(guó)彎道超車的好機(jī)會(huì)。機(jī)器人課程，就是這樣一個(gè)基礎(chǔ)性的平臺(tái)。

現(xiàn)在大家都說要培養(yǎng)青少年的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力，那么機(jī)器人課程就是一個(gè)很好的平臺(tái)。關(guān)于創(chuàng)新問題，當(dāng)前社會(huì)炒得很熱，有積極的一面，也有嚴(yán)重的誤區(qū)。我想強(qiáng)調(diào)：我們的創(chuàng)新，要靠豐厚的知識(shí)積累和持續(xù)的實(shí)踐去追求，而不是期望天馬行空胡思亂想而得到某個(gè)新奇的點(diǎn)子。特別對(duì)基礎(chǔ)教育而言，我們應(yīng)該樹立以愛迪生為標(biāo)桿的創(chuàng)新典范，而不是某老太太突發(fā)奇想在鉛筆上綁個(gè)橡皮頭這樣的創(chuàng)新。后者這類創(chuàng)新，有可能會(huì)成功，但幾率非常小，缺少普遍意義，且這種想法，對(duì)基礎(chǔ)教育而言更是有害的，很容易誘發(fā)機(jī)會(huì)主義。而前者這類創(chuàng)新，可以引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)真的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中去培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造能力。機(jī)器人課程，就有可能做到這一點(diǎn)，因此它是非常有價(jià)值的。

△ 為什么機(jī)器人教育難以進(jìn)入中小學(xué)課堂

謝作如：感謝李老師從多個(gè)角度去分析機(jī)器人教育的價(jià)值。也正因?yàn)闄C(jī)器人教育的價(jià)值，有專家提出，機(jī)器人教育是實(shí)現(xiàn)“制造”大國(guó)邁向“智造”大國(guó)的教育基礎(chǔ)之一。但是我們也清楚地看到，目前我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育主要以興趣班或競(jìng)賽形式開展，價(jià)格昂貴且受益面很窄。請(qǐng)您分析一下機(jī)器人教育難以進(jìn)入課堂的原因。

李藝：任何新的教育內(nèi)容進(jìn)入基礎(chǔ)教育的課程體系都需要時(shí)機(jī)，天時(shí)、地利、人和缺一不可。本輪課程改革在本世紀(jì)初啟動(dòng)，那段時(shí)間機(jī)器人的價(jià)格還非常昂貴，只有少數(shù)貴族學(xué)校才買得起。所以，一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，我們看到的機(jī)器人教育是企業(yè)推動(dòng)或社會(huì)機(jī)構(gòu)推動(dòng)的，市場(chǎng)上是以競(jìng)賽驅(qū)動(dòng)運(yùn)行模式，校內(nèi)是以興趣小組為形式的活動(dòng)，并沒有真正“走進(jìn)課堂”，沒有走到“每一個(gè)”學(xué)生身邊?？陀^地說，在上一個(gè)時(shí)代，企業(yè)作為率先吃螃蟹者，試水機(jī)器人教育市場(chǎng)，是個(gè)大膽的行為，也是高尚的行為，他們?yōu)槲覈?guó)中小學(xué)機(jī)器人教育打開了一扇大門，其功勞是值得肯定的。但時(shí)至今日，隨著各方面因素的不斷變化，由企業(yè)或一般社會(huì)機(jī)構(gòu)推動(dòng)的機(jī)器人教育，已經(jīng)不能滿足教育發(fā)展的需要，應(yīng)有新的形式出現(xiàn)，這就是以“機(jī)器人進(jìn)課堂”標(biāo)識(shí)的機(jī)器人教育改革和實(shí)踐。

令人欣慰的是，隨著大家對(duì)機(jī)器人教育認(rèn)同度的提高，加上來自全國(guó)各地先行者的推動(dòng)，機(jī)器人教育得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。例如，《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》中加入了機(jī)器人模塊，很多省份的義務(wù)教育階段的信息技術(shù)教材中也出現(xiàn)了機(jī)器人，更有許多教師懷揣著改革課程的熱情，在機(jī)器人教學(xué)方面創(chuàng)造條件，做出了積極的嘗試。在沒有進(jìn)入國(guó)家信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，機(jī)器人教育能夠發(fā)展到這樣的程度，真的令我倍感鼓舞。這當(dāng)中的重要原因，除了介入者的無限熱情以外，還有就是制作機(jī)器人教具的成本下降。市場(chǎng)銷售價(jià)格下降，為機(jī)器人步入課堂、走到每位學(xué)生身邊，提供了重要的物質(zhì)條件。當(dāng)然，這也是歷史趨勢(shì)使然，“青山遮不住”，我們只需要敞開懷抱接納它，并扶持它健康前行。

謝作如：我個(gè)人認(rèn)為，我國(guó)機(jī)器人教育正處于一個(gè)尷尬的境地：你說國(guó)家對(duì)機(jī)器人教育不重視吧，從2000年開始，中國(guó)科協(xié)和教育部組織了機(jī)器人比賽，一直在大面積推廣，從最初的滅火到現(xiàn)在的Bot Ball，比賽項(xiàng)目越來越多；你說重視吧，機(jī)器人教育在國(guó)家課程中找不到位置，總是無法普及，甚至連應(yīng)該由哪個(gè)學(xué)科去承擔(dān)機(jī)器人教育都沒有統(tǒng)一的認(rèn)知。2009年，我參加了中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專委會(huì)組織的李冬梅老師負(fù)責(zé)的《中小學(xué)機(jī)器人課程指導(dǎo)綱要》的編寫，但是此指導(dǎo)綱要最終也沒能正式發(fā)布。請(qǐng)您簡(jiǎn)單分析一下這樣的現(xiàn)狀。

李藝：在我國(guó)，基礎(chǔ)教育課程的設(shè)置，由教育部基礎(chǔ)教育相關(guān)管理部門分管，據(jù)悉，該管理部門的官員及相關(guān)專家，對(duì)奧林匹克競(jìng)賽等各類競(jìng)賽的教育價(jià)值，并不是十分認(rèn)可。雖然有一些政府部門或社會(huì)機(jī)構(gòu)組織的機(jī)器人競(jìng)賽，但往往不是我國(guó)基礎(chǔ)教育管理的決定性力量，也不代表我國(guó)基礎(chǔ)教育管理體系的核心意志。因此，盡管有一些政府、機(jī)構(gòu)組織的比賽或其他活動(dòng)，甚至有時(shí)以教育部之名來組織，但在基礎(chǔ)教育管理在意義上是“非正統(tǒng)”的。因此，所堅(jiān)持的信念及做法，看起來比較混亂。

基礎(chǔ)教育課程的設(shè)置與實(shí)施由基礎(chǔ)教育管理部門負(fù)責(zé)推動(dòng)及監(jiān)督，在既有的基礎(chǔ)教育課程體系中，也有為機(jī)器人教育留出的發(fā)展空間。一是在普通高中課程體系中，通用技術(shù)部分有一定量的、特定色彩的機(jī)器人內(nèi)容；二是在義務(wù)教育階段，雖然機(jī)器人部分沒有明確進(jìn)入國(guó)家課程序列，但在國(guó)家的課程體系框架中是采用的三級(jí)課程體系設(shè)計(jì)，即國(guó)家課程、地方課程和校本課程。很多地方就是用地方課程和校本課程的空間去實(shí)施機(jī)器人教育，這也是前面所說的全國(guó)各地小學(xué)和初中較多發(fā)生機(jī)器人教育實(shí)踐乃至機(jī)器人進(jìn)課堂嘗試的原因和依據(jù)。當(dāng)然，我們一定要認(rèn)識(shí)到，就其重要性、可行性而言，機(jī)器人教育進(jìn)入義務(wù)教育國(guó)家課程之中，將更加有利于它的發(fā)展，且這種愿望是有可能實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，我們還需認(rèn)識(shí)到，機(jī)器人教育和其他課程不同，要進(jìn)入中小學(xué)課堂，不是編寫一本教材就行，而是需要配備專用的器材。進(jìn)一步說，當(dāng)前市場(chǎng)上機(jī)器人的品牌眾多，規(guī)格復(fù)雜，缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這也給機(jī)器人教育進(jìn)入課堂帶來了困難，這個(gè)問題需要在今后的實(shí)踐中慢慢解決，也肯定會(huì)得到解決。

△ 如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的普及教育

謝作如：正因?yàn)闄C(jī)器人教育具有不可多得的育人價(jià)值，所以不論多么困難，我們都有一種要將機(jī)器人教育帶給更多學(xué)生的情懷。如果不是您在2012年用自己的課題經(jīng)費(fèi)資助我去購(gòu)買Arduino器材，研究開源機(jī)器人，我也沒有條件去做深入的研究，也就不會(huì)有現(xiàn)在的開源課程“Arduino創(chuàng)意機(jī)器人”了。當(dāng)然，這也僅僅是我們?cè)谄占皺C(jī)器人教育方面做的一點(diǎn)點(diǎn)成績(jī)。結(jié)合您這幾年的調(diào)查研究，機(jī)器人教育怎樣才能實(shí)現(xiàn)普及呢？

李藝：應(yīng)該有這樣一群有情懷的人堅(jiān)信機(jī)器人教育是大勢(shì)所趨，并為之努力奮斗。在奮斗的過程中，我們還要有信心，只要有信心，哪怕遇到困難也會(huì)樂在其中，也會(huì)不斷取得成就。

要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人教育的普及需要多方的力量結(jié)合，無論課程專家還是一線教師，大家都要努力，努力就會(huì)成功。我們要努力做事情，做條件具備的事情，或者努力創(chuàng)造一定的條件去做事情。相信，在大的趨勢(shì)面前，草根的力量也是很強(qiáng)大的，也會(huì)對(duì)機(jī)器人教育的普及帶來很大的幫助。我所說的“草根”，泛指“非官方”，有時(shí)又邊界不清。例如，有我這樣的草根多年關(guān)注這項(xiàng)工作；也有一線教師在自己學(xué)校創(chuàng)造條件獨(dú)立嘗試取得成就，謝老師您就是典型，我就不多說了；還有部分地區(qū)教研員，利用自己的特殊身份，協(xié)調(diào)官員、企業(yè)、學(xué)校及教師各方，在區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人進(jìn)課堂的突破。特別是這種區(qū)域性的突破，為機(jī)器人教育的發(fā)展提供了最為可靠的依據(jù)，對(duì)社會(huì)相關(guān)各界，都有很好的說服力。在我的記憶中，較早且較典型的區(qū)域性突破發(fā)生在2005年，時(shí)任哈爾濱市教育研究院信息技術(shù)教研部主任的楊青老師與哈爾濱工業(yè)大學(xué)的一支開發(fā)力量相配合，明確以“機(jī)器人進(jìn)課堂”為旗幟實(shí)驗(yàn)并改革機(jī)器人教育。時(shí)至今日，區(qū)域性突破已經(jīng)很多，浙江嘉興南湖區(qū)教育研究培訓(xùn)中心董得手老師通過努力，已經(jīng)將南湖區(qū)的機(jī)器人教育辦得有聲有色。2014年，第二屆全國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)展評(píng)活動(dòng)由他們承辦，并給人留下深刻印象。同樣能說明問題的是江蘇省將機(jī)器人教育相關(guān)內(nèi)容正式寫進(jìn)了本省的義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)文件之中，為全省機(jī)器人教育的開展提供了重要的政策支持?？偠灾?，現(xiàn)在即使是站在全國(guó)的層面上看，也是“萬事俱備，東風(fēng)欲來”。

謝作如：據(jù)了解，高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)近期正在修訂中。我相信在新的課程標(biāo)準(zhǔn)中，機(jī)器人肯定會(huì)成為信息技術(shù)的一個(gè)新模塊。但是，機(jī)器人畢竟是一門跨學(xué)科的課程，學(xué)科邊界很難把握。作為信息技術(shù)教師，在把握機(jī)器人課程的核心目標(biāo)時(shí)，應(yīng)該關(guān)注STEM素養(yǎng)還是計(jì)算思維？

李藝：如果從信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)制訂者的角度去看，肯定要對(duì)機(jī)器人課程進(jìn)行周到完整的設(shè)計(jì)，使其成為一門符合基礎(chǔ)教育特定要求的課程模塊。但在課標(biāo)推出之前，想率先投入嘗試的一線教師，大可不必過于糾結(jié)“無標(biāo)準(zhǔn)”這一現(xiàn)狀，完全可以根據(jù)自己對(duì)機(jī)器人教育的理解，結(jié)合教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，利用可利用的條件，大膽地開展機(jī)器人教學(xué)的實(shí)驗(yàn)。一些機(jī)器人教育的相關(guān)理念，無論STEM素養(yǎng)也好，計(jì)算思維也好，對(duì)學(xué)生來說都是有價(jià)值的。既然有價(jià)值，就可投入嘗試，何必顧忌太多？

至于學(xué)科課程的邊界問題，我們更不能狹隘，要有大課程觀、大教育觀，無需太關(guān)注所謂的“學(xué)科邊界”，只要對(duì)學(xué)生有益，就放開手去做。世界上的萬事萬物都是相關(guān)的，不同學(xué)科之間當(dāng)然會(huì)存在一定的知識(shí)交叉、重疊，這很正常，物理和化學(xué)會(huì)有交叉，語文和數(shù)學(xué)也會(huì)有交叉。機(jī)器人教育，將涉及軟件、硬件，涉及編程，也涉及電路，更涉及機(jī)械，學(xué)科邊界的劃定，由教育管理部門委托課程專家去做，他們做出來，發(fā)布了，我們就參照；沒有做出來，我們就先自己大膽去試，只有好處，沒有壞處。

謝作如：高中通用技術(shù)已經(jīng)有一個(gè)名叫“簡(jiǎn)易機(jī)器人”的課程模塊，其核心內(nèi)容為機(jī)械傳動(dòng)，甚至沒有傳感器的內(nèi)容，因?yàn)閭鞲衅鞯闹R(shí)在“電子控制技術(shù)”中。從我個(gè)人的角度，對(duì)這樣的課程設(shè)計(jì)是不滿意的、也是不認(rèn)同的。拋開通用技術(shù)中的“簡(jiǎn)易機(jī)器人”不說，我關(guān)心的是，信息技術(shù)中的機(jī)器人課程核心內(nèi)容應(yīng)該是什么？是程序編寫方面還是機(jī)械結(jié)構(gòu)或者電子電路方面？

李藝：這還是要回到學(xué)科邊界的話題上來。我還是要強(qiáng)調(diào)，不要太狹隘，要包容。機(jī)器人是一種平臺(tái)，既可以用來上信息技術(shù)課程，也可以用來上通用技術(shù)課程。通用技術(shù)的“簡(jiǎn)易機(jī)器人”部分的設(shè)計(jì)，肯定是考慮到課程的特點(diǎn)和需要來設(shè)計(jì)的，而信息技術(shù)課程中的機(jī)器人部分，必然按照信息技術(shù)課程的特點(diǎn)去設(shè)計(jì)。且“簡(jiǎn)易機(jī)器人”內(nèi)容的設(shè)計(jì)，是機(jī)器人部分在上一版高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中的呈現(xiàn)形式，現(xiàn)在高中課標(biāo)在修訂之中，修訂完成后，也許會(huì)看到變化。