淺談機(jī)器人教育在中學(xué)階段的發(fā)展現(xiàn)狀和策略

摘?要：盡管機(jī)器人教育在中學(xué)階段的發(fā)展存在諸多問題，但是學(xué)校教育作為社會發(fā)展和進(jìn)步最重要的前沿陣地，中學(xué)階段實(shí)施機(jī)器人教育顯得尤為重要。通過機(jī)器人教育可以提高學(xué)生的科學(xué)技術(shù)和科學(xué)素養(yǎng)，是實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國和偉大民族復(fù)興的重要途徑。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人教育;創(chuàng)客;STEM教育;科技強(qiáng)國;人工智能

機(jī)器人一詞起源于1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克的科幻小說《羅素姆萬能機(jī)器人》中的主人公，機(jī)器人Robot捷克文原意“勞役、苦工”。其實(shí)中國古代也出現(xiàn)過很多跟機(jī)器人有關(guān)的傳說，比如春秋時(shí)期著名的木匠魯班曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”;三國時(shí)期蜀相諸葛亮成功創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運(yùn)送軍糧等，但是世界上真正的機(jī)器人是近幾十年才創(chuàng)造并發(fā)展起來的，真正在中國興起也就是最近的十幾年。目前機(jī)器人的發(fā)展主要?dú)v經(jīng)了遙控機(jī)器人、編程機(jī)器人、智能機(jī)器人三個(gè)階段，隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用普及，智能機(jī)器人已經(jīng)滲透到社會各個(gè)領(lǐng)域中，并起到了不可替代的作用。當(dāng)AlphaGo擊敗人類頂尖的圍棋高手時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)人工智能時(shí)代的春天真的已經(jīng)到來了。

一、 機(jī)器人教育在中學(xué)階段的興起

機(jī)器人教育近年來開始在國內(nèi)中小學(xué)，甚至是高校興起，以機(jī)器人為主題的創(chuàng)客逐漸成為很多中小學(xué)的特色課程。機(jī)器人教育主要通過硬件和軟件兩個(gè)方面對機(jī)器進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，使機(jī)器人能夠自主完成某一特定功能或任務(wù)。目前在中學(xué)階段主要以遙控機(jī)器人和編程機(jī)器人為主，通過機(jī)器人教育，學(xué)生可以學(xué)習(xí)機(jī)械、電路、傳感器、計(jì)算機(jī)編程等方面的綜合知識，充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)。

二、 機(jī)器人教育在中學(xué)階段的發(fā)展現(xiàn)狀

（一） 區(qū)域發(fā)展及其不平衡

在城市或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，機(jī)器人教育發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了相關(guān)的課程和賽事;在農(nóng)村或經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，基本沒有與機(jī)器人相關(guān)的課程，甚至大多數(shù)教師和學(xué)生對機(jī)器人教育也不甚了解。

（二） 競賽活動(dòng)商業(yè)化嚴(yán)重

現(xiàn)在的機(jī)器人競賽大部分是由某些機(jī)器人制造商獨(dú)立或聯(lián)合教育行政部門舉辦，大部分的競賽都必須使用舉辦方指定的制造商生產(chǎn)的機(jī)器人才能參加比賽，由于缺少教育行政部門的有效監(jiān)管，在競賽組織和師資培訓(xùn)等方面存在嚴(yán)重不足。

（三） 教育部門不夠重視

當(dāng)前高考依然是最重要的指揮棒，五大學(xué)科競賽是自主招生的敲門磚，大部分學(xué)生都會把精力放在準(zhǔn)備高考或者學(xué)科競賽，家長和老師也不愿意讓孩子把時(shí)間“浪費(fèi)”在機(jī)器人上;教育行政部門對機(jī)器人教育也不夠重視，對學(xué)校的軟硬件設(shè)施、課程標(biāo)準(zhǔn)、教師培訓(xùn)等沒有形成科學(xué)的管理體系。

（四） 資金設(shè)施嚴(yán)重不足

相對其他學(xué)科的建設(shè)，機(jī)器人課程的建設(shè)所需要的資金要大很多，相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、各種機(jī)械加工工具和參賽費(fèi)用等都是一筆很大的支出，這也是很多學(xué)校不愿參與的一個(gè)重要因素。

（五） 師資隊(duì)伍嚴(yán)重不足

相對硬件的不足，教師的缺失是阻礙機(jī)器人教育發(fā)展的最大障礙。目前的教師培養(yǎng)體系很少有能直接勝任這門課程的專任教師，大多數(shù)是其他學(xué)科的教師兼任或者從培訓(xùn)機(jī)構(gòu)聘請。

三、機(jī)器人教育在中學(xué)階段的發(fā)展策略

機(jī)械化、智能化是未來發(fā)展的必然趨勢，因此盡管機(jī)器人教育在中學(xué)階段的發(fā)展存在諸多缺點(diǎn)和問題，但是學(xué)校教育作為社會發(fā)展和進(jìn)步最重要的前沿陣地，中學(xué)階段實(shí)施機(jī)器人教育顯得尤為關(guān)鍵和重要。如何在中學(xué)階段開展機(jī)器人教育呢？可以通過以下幾個(gè)途徑。

（一） 教師的專業(yè)化發(fā)展是實(shí)施機(jī)器人教育的關(guān)鍵

教師是掌握教育理論和教育方法的專業(yè)人才，只有教師掌握了機(jī)器人教育的相關(guān)知識和技能，才能更好地傳授給學(xué)生，同時(shí)教師通過學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不斷提高自身的技術(shù)和水平，可以進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)器人課程的發(fā)展。

（二） 校本課程的開發(fā)

課程的開發(fā)是實(shí)施機(jī)器人教育的核心。根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，開設(shè)一些有特色的機(jī)器人校本課程，比如我校開設(shè)的Lego機(jī)器人、FRC機(jī)器人、Arduino創(chuàng)意設(shè)計(jì)等，通過校本課程可以培養(yǎng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的科學(xué)技術(shù)和科學(xué)素養(yǎng)。

（三） 學(xué)生社團(tuán)的發(fā)展

我校成立了以學(xué)生為主體人的機(jī)器人社，通過學(xué)生社團(tuán)可以把學(xué)校里一些真正喜歡機(jī)器人的學(xué)生聚集在一起，通過合作式、探究式學(xué)習(xí)，往往能真正激發(fā)學(xué)生的興趣和潛能，能創(chuàng)造出更富有創(chuàng)意的作品。

（四） 交叉學(xué)科的融合

機(jī)器人課程是一門綜合性的學(xué)科，也是最符合現(xiàn)在STEM教育所倡導(dǎo)的將Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)）有機(jī)結(jié)合的課程，因此機(jī)器人課程更注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、問題解決和合作能力，需要學(xué)校各個(gè)學(xué)科的教師團(tuán)結(jié)協(xié)作。

（五） 比賽促進(jìn)發(fā)展

學(xué)生做機(jī)器，一定不能閉門造車，要走出去多參加比賽，這樣才能更好地交流，不斷積累實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。目前跟機(jī)器人有關(guān)的比賽主要包括中國青少年機(jī)器人競賽、全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)、APRC亞太青少年機(jī)器人競賽、FLL機(jī)器人世錦賽等，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況選擇一些賽事參與，不斷發(fā)展和提高自身的水平和技術(shù)。

（六） 校企交流合作

與高校、職校和企業(yè)做機(jī)器主要是服務(wù)于社會和市場不同，中學(xué)生設(shè)計(jì)、制作機(jī)器人可能更多的是出于興趣和愛好，他們往往容易脫離實(shí)際和應(yīng)用，而且制作的技術(shù)和水平也相對落后、不成熟，因此中學(xué)應(yīng)加強(qiáng)與周邊高校、職校和企業(yè)的交流與合作，引入校外的優(yōu)秀人才和先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)也可以為學(xué)生創(chuàng)造更多的升學(xué)和就業(yè)的機(jī)會。

（七） 高校自主招生

現(xiàn)在很多國內(nèi)外高校也很重視學(xué)生在中學(xué)階段的科技創(chuàng)新活動(dòng)，也會組織一些相關(guān)的活動(dòng)或者比賽，以此來考查和選拔優(yōu)秀的學(xué)生。因此中學(xué)生可以提前做好生涯規(guī)劃，通過參加高校的自主招生獲得加分或者獎(jiǎng)學(xué)金資格。

四、 結(jié)語

機(jī)器人教育不僅是學(xué)習(xí)知識，而是學(xué)習(xí)通向未來的方法;機(jī)器人教育不僅是教學(xué)生制作機(jī)器人，而是教會學(xué)生在未來世界獲得一定的生存能力和競爭力;機(jī)器人教育不僅是教育，更是實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國、少年強(qiáng)則國強(qiáng)的中國夢，實(shí)現(xiàn)即將到來的機(jī)器人時(shí)代、復(fù)興我們中華民族的重要途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張玫，邱釗碰，諸剛.機(jī)器人技術(shù)[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

作者簡介：

黃春旭，福建省泉州市，福建省泉州第五中學(xué)