大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展述評

白立廣

摘? ?要：文章闡述了義務(wù)教育階段機(jī)器人教育的內(nèi)涵及其意義，對大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展情況進(jìn)行了梳理，在此基礎(chǔ)上提出大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展缺少頂層設(shè)計、人財物支持不足、課程體系建設(shè)有待加強(qiáng)、教學(xué)策略研究不深入和缺少出口等問題，建議制定大連地區(qū)機(jī)器人教育發(fā)展綱要、保障人財物支持、統(tǒng)一課程體系建設(shè)、改革教學(xué)方式和探索可行的機(jī)器人教育出口。

關(guān)鍵詞：大連;義務(wù)教育;機(jī)器人;競賽;機(jī)器人教育

中圖分類號：G522.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2020）19-0060-04

近年來，機(jī)器人在義務(wù)教育階段發(fā)展迅速，已經(jīng)有很多學(xué)校將機(jī)器人課程納入到常規(guī)教學(xué)中，機(jī)器人不斷地影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活。機(jī)器人教育具有跨學(xué)科性、高融合性、工程性的特點(diǎn)，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、編程能力、實踐能力和團(tuán)隊精神有很大幫助。[1]大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育進(jìn)行得如火如荼，學(xué)校常規(guī)教學(xué)主要以信息技術(shù)課程和校本課程兩種形式存在，校外主要是培訓(xùn)機(jī)構(gòu)圍繞機(jī)器人競賽的輔導(dǎo)。

一、機(jī)器人教育的內(nèi)涵與意義

1.機(jī)器人教育的內(nèi)涵

機(jī)器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機(jī)器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。[2]機(jī)器人教育以人工智能技術(shù)應(yīng)用為核心，是義務(wù)教育階段信息技術(shù)教育的新發(fā)展。[3]

2.義務(wù)教育階段機(jī)器人教育的意義

推進(jìn)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展，是與國際社會發(fā)達(dá)國家機(jī)器人教育接軌的現(xiàn)實需求，是順應(yīng)國家信息化時代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，是國家推進(jìn)義務(wù)教育階段學(xué)生素質(zhì)教育、核心素養(yǎng)養(yǎng)成的新方式，更是增強(qiáng)義務(wù)教育階段學(xué)生動手實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要舉措。

二、大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展調(diào)查

筆者作為信息技術(shù)教師，并承擔(dān)學(xué)?？萍驾o導(dǎo)員工作，結(jié)合學(xué)校課程開設(shè)及參加競賽情況對工作群文件進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育依然停留在以競賽為主的模式上，可喜的是機(jī)器人競賽在青少年活動中的影響越來越大，逐漸由組織部門多、競賽項目繁雜向組織部門清晰、競賽項目合理演變，而且2015年機(jī)器人教育編入大連地區(qū)信息技術(shù)教材，標(biāo)志著機(jī)器人教育正式進(jìn)入義務(wù)教育階段課堂。

1.競賽發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)不完全統(tǒng)計，如表1所示，大連地區(qū)機(jī)器人競賽發(fā)展大體可以劃分為三個階段：初始階段（2003—2010年），是大連地區(qū)對機(jī)器人競賽的摸索和嘗試階段，目的是通過競賽擴(kuò)大機(jī)器人知識普及。爆發(fā)階段（2011—2018年），具有競賽承辦方多、競賽項目重復(fù)等特點(diǎn)。規(guī)范階段（2017—2019年），因市場規(guī)范和大連市中小學(xué)生科技節(jié)競賽管理逐步完善等原因，一些承辦方退出機(jī)器人競賽序列。如：2013年沙河口區(qū)科技中心組織區(qū)內(nèi)各校參加市級各單位承辦的競賽不再單獨(dú)舉辦;大連團(tuán)市委官網(wǎng)可查的最近一次競賽是2018年7月舉辦的第三屆大連市青少年智能機(jī)器人應(yīng)用競賽;大連市少年宮主辦的中小學(xué)生頭腦奧林匹克競賽，2017年取消機(jī)器人類比賽項目?！督逃哭k公廳關(guān)于公布2019年度面向中小學(xué)生的全國性競賽活動的通知》[4]嚴(yán)格規(guī)定了中小學(xué)生可以參加的競賽活動，對未經(jīng)批準(zhǔn)的競賽禁止開展。相信在教育部嚴(yán)格競賽舉辦活動要求下，大連地區(qū)機(jī)器人競賽越來越規(guī)范。

2.課程設(shè)置

（1）信息技術(shù)課程

《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》提出，小學(xué)階段和初中階段分別設(shè)置“機(jī)器人入門”和“機(jī)器人設(shè)計與制作”兩個拓展模塊，可以根據(jù)學(xué)校條件選擇開設(shè)。2015年，大連市教育學(xué)院信息技術(shù)教研員趙書陽牽頭，在分析機(jī)器人教育推廣案例基礎(chǔ)上，做了大量工作，最終將機(jī)器人教育編入2015年版義務(wù)教育階段信息技術(shù)教材，極大地推動了大連地區(qū)機(jī)器人教育發(fā)展。

小學(xué)信息技術(shù)教材：六年級下冊《第三單元 機(jī)器人有約》，前5課是教育機(jī)器人的初級入門知識介紹，包括機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)搭建基本原理、程序設(shè)計相關(guān)基礎(chǔ)知識等;后5課為選學(xué)內(nèi)容，主要介紹使用傳感器技術(shù)等內(nèi)容。

初中信息技術(shù)教材：七年級下冊《第二單元 神奇的機(jī)器人》設(shè)置四個課時，介紹機(jī)器人部件及控制器、齒輪傳動、機(jī)器人快車軟件、馬達(dá)的操控方法等內(nèi)容。

（2）校本課程

大多數(shù)學(xué)校以課外活動的形式如機(jī)器人興趣班、競賽輔導(dǎo)等開展，也有部分學(xué)校根據(jù)自身實際，以“校本課程”的形式將機(jī)器人納入課堂教學(xué)，依據(jù)機(jī)器人競賽項目開設(shè)各種各樣的校本課程，如循跡機(jī)器人、工程挑戰(zhàn)機(jī)器人等，并以機(jī)器人產(chǎn)品說明書和編程軟件為藍(lán)本自編教材，個別學(xué)校的校本課程內(nèi)容已經(jīng)超越2012版信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)，具備了開設(shè)更具特色的校本課程的條件和經(jīng)驗。

三、對大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展現(xiàn)狀的審視

1.存在的問題

大連地區(qū)機(jī)器人教育開展已有十幾年的時間，雖然小學(xué)六年級和初中一年級設(shè)置了機(jī)器人教育相關(guān)課程，主要內(nèi)容卻是作為選學(xué)設(shè)定的，機(jī)器人教育仍然游離于日常課堂教學(xué)之外，與日常課堂教學(xué)中機(jī)器人教育開展不溫不火的情況對比鮮明的是，校外以輔導(dǎo)機(jī)器人競賽為主要目標(biāo)的培訓(xùn)市場卻異?；鸨饕蛴校?/p>

（1）缺少頂層設(shè)計

教育主管行政部門、教育主管業(yè)務(wù)部門和學(xué)校對機(jī)器人教育發(fā)展缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃。由于以競賽為主要形式，主管部門對競賽的準(zhǔn)入門檻要求過低，競賽亂象叢生，導(dǎo)致各個學(xué)校和機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)以取得競賽成績?yōu)閷?dǎo)向，各顯神通，追求機(jī)器人設(shè)備的先進(jìn)程度。各類競賽使用的機(jī)器人品牌、編程語言等不同，對機(jī)器人教育健康、有序、系統(tǒng)化發(fā)展造成人為的阻礙，也給學(xué)校財力、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)財力和家長經(jīng)濟(jì)實力帶來了很大壓力，這種變味的競賽導(dǎo)致難以實現(xiàn)機(jī)器人教育全面普及。

（2）人財物支持不足

從事機(jī)器人教育的校內(nèi)人員一般以信息技術(shù)教師、科學(xué)教師為主，這些教師了解機(jī)器人教育的鳳毛麟角，競賽成績比較突出的教師也只是擅長個別項目，機(jī)器人教育從業(yè)教師整體缺乏對其系統(tǒng)深入的了解。教師培訓(xùn)基本是以參賽指導(dǎo)為主，缺少全市范圍內(nèi)系統(tǒng)的機(jī)器人教育課程培訓(xùn)。大連地區(qū)教育管理體制中學(xué)校教育經(jīng)費(fèi)來源是區(qū)級財政按照學(xué)生人數(shù)劃撥，幾乎沒有針對機(jī)器人教育的經(jīng)費(fèi)投入，也進(jìn)一步限制了機(jī)器人教育的發(fā)展。尤其是諸如樂高等知名廠商出品的機(jī)器人投入高、成本高，使用門檻較高，使眾多普通學(xué)校望而卻步。缺少專門的機(jī)器人專用教室，大部分區(qū)級教育主管部門可能在本區(qū)內(nèi)一到兩所學(xué)校建設(shè)有機(jī)器人專用教室，但是相對機(jī)器人教育普及的需求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

（3）課程體系建設(shè)有待加強(qiáng)

第一，沒有制定符合大連地區(qū)實際情況的課程標(biāo)準(zhǔn)。

第二，教材設(shè)置課時不足。在小學(xué)六年級和初一年級設(shè)置機(jī)器人模塊，六年級5課時為必修、5課時為選修，初中4課時均為選修?？梢?，機(jī)器人教育模塊課時占比過少，并未形成體系，難以實現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中對機(jī)器人教育模塊要求的效果。教材設(shè)置中則多以硬件辨識和簡單程序設(shè)計的知識作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，未能體現(xiàn)機(jī)器人教育對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

第三，課程實施方面。信息技術(shù)課程中機(jī)器人模塊作為選學(xué)內(nèi)容開設(shè)，但是義務(wù)教育階段往往不能在每個學(xué)期都保證18個課時，選學(xué)內(nèi)容基本進(jìn)行不了，而機(jī)器人校本課程的開設(shè)效果反而比信息技術(shù)課程開設(shè)課時多，但也會因?qū)W校各類活動等無法開足。

第四，課程評價方面。因機(jī)器人教育未實現(xiàn)普及，尚缺少統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。

（4）教學(xué)策略研究不深入

開設(shè)機(jī)器人課程的學(xué)校，教師對機(jī)器人教育理解不到位，缺少對中小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的深入探討。已有的教學(xué)設(shè)計雖強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)等建構(gòu)主義教育理念，但因是基于一般知識技能傳授的教學(xué)，使教學(xué)陷于“學(xué)習(xí)機(jī)器人”而非“用機(jī)器人促進(jìn)學(xué)習(xí)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中。[5]多數(shù)學(xué)校機(jī)器人教學(xué)的開展仍集中于培養(yǎng)小群體機(jī)器人競賽選手。

（5）缺少出口

缺乏對具有機(jī)器人專長的學(xué)生出口的規(guī)劃。僅以2019年大連市內(nèi)五區(qū)普通高中招生為例，只有大連市第十三中學(xué)（招生4人，2019年升級為省級示范性高中）和大連市第四十四中學(xué)（招生6人，一般高中）兩所學(xué)校合計招機(jī)器人特長生10人，相對體育類特長生招生278人和藝術(shù)類特長生招生430人少了很多。而且，教育部發(fā)文要求直至2020年前取消各類特長生招生，應(yīng)當(dāng)思考取消特長生招生后采取何種方式保證具有機(jī)器人專長學(xué)生的發(fā)展。

2.解決的策略

（1）制定大連地區(qū)機(jī)器人教育發(fā)展綱要

從國際角度、國家層面、社會需要、學(xué)校需求以及學(xué)生素質(zhì)提升方面看，在義務(wù)教育階段推行機(jī)器人教育有切實必要，是大勢所趨，也是當(dāng)務(wù)之急。教育主管部門應(yīng)當(dāng)作為第一責(zé)任人，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)大連市政府、高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)、中小學(xué)校以及機(jī)器人企業(yè)等各機(jī)構(gòu)間的橫向合作，依托國家政策導(dǎo)向制定大連地區(qū)機(jī)器人教育發(fā)展綱要。綱要中要明確各個機(jī)構(gòu)的職責(zé)和分工;規(guī)定對人財物的投入標(biāo)準(zhǔn);統(tǒng)一規(guī)劃機(jī)器人教育專用教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);制定機(jī)器人競賽舉辦準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn);制定教師培訓(xùn)和教學(xué)效果評價標(biāo)準(zhǔn);放開政策鼓勵并約束機(jī)器人企業(yè)進(jìn)入校園。

（2）保障人財物支持

鼓勵信息技術(shù)教師和科學(xué)教師從事機(jī)器人教育，同時聘請機(jī)器人企業(yè)和科研院所機(jī)器人專家進(jìn)入校園講學(xué)，彌補(bǔ)短期師資不足問題，招聘和引入機(jī)器人教育專門教師，滿足長期師資需求。對全市中小學(xué)從事機(jī)器人教育的教師進(jìn)行普及性培訓(xùn)，開展教師間交流互動，介紹機(jī)器人競賽經(jīng)驗。

區(qū)教育行政部門應(yīng)保障對機(jī)器人教育的經(jīng)費(fèi)投入，鼓勵和促成企業(yè)對學(xué)校機(jī)器人教育的經(jīng)費(fèi)投入。例如，日本政府促成的軟銀機(jī)器人有限公司將旗下的人形機(jī)器人產(chǎn)品“Pepper”無償借給各地區(qū)282所公立中小學(xué)，開展中小學(xué)的編程教育應(yīng)用研究。[6]

保障機(jī)器人教育專用教室建設(shè)?？刹捎脜橇驾x建議：教學(xué)機(jī)器人并不需要人手一套，兩人一套為最佳，四人一套也行，50人的班級，只需15套即可，人數(shù)較多的學(xué)校信息技術(shù)課可能兩個班同時上課，則需要30套設(shè)備。所以一般學(xué)校只需要15套、大校需要30套就夠了。[7]或者采用鐘柏昌的建議：使用Arduino機(jī)器人，2～3萬元即可裝備一個適合大班教學(xué)的機(jī)器人實驗室。這對目前大連地區(qū)的教育主管行政部門而言是能夠承擔(dān)的。

（3）統(tǒng)一課程體系建設(shè)

第一，依據(jù)《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》和大連地區(qū)實際情況，制定《大連市義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，借鑒深圳市機(jī)器人模塊課程設(shè)置的將“算法與程序設(shè)計”和“機(jī)器人”兩個模塊整合到一起的做法，大刀闊斧地將機(jī)器人教育課程納入新的課程體系。保證小學(xué)部分的拓展模塊二“機(jī)器人入門”和初中部分的拓展模塊二“機(jī)器人設(shè)計與制作”兩部分內(nèi)容的實現(xiàn)。第二，機(jī)器人教育作為信息技術(shù)課程的一部分，應(yīng)對現(xiàn)有教材結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新規(guī)劃和壓縮，提高機(jī)器人教育在中小學(xué)階段信息技術(shù)教材中的比例，保證各階段36課時要求。第三，保證信息技術(shù)課程和校本課程課時。第四，綜合考慮學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和學(xué)科核心素養(yǎng)等制定過程性評價和總結(jié)性評價標(biāo)準(zhǔn)。

（4）改革教學(xué)方式

明確機(jī)器人教育在義務(wù)教育階段的培養(yǎng)目標(biāo)：小學(xué)階段的機(jī)器人教育是要讓學(xué)生通過自主活動、動手操作了解機(jī)器人的應(yīng)用價值，培養(yǎng)學(xué)習(xí)機(jī)器人的興趣;中學(xué)階段主要是讓學(xué)生了解機(jī)器人的基本工作原理，制作和操縱簡單的機(jī)器人，感知程序和程序設(shè)計語言，理解程序的基本結(jié)構(gòu)等計算機(jī)解決問題的一般過程。只有將培養(yǎng)目標(biāo)落實于機(jī)器人教育的課程開發(fā)和教學(xué)設(shè)計過程，仔細(xì)斟酌教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價方式等，才能促進(jìn)機(jī)器人教育的開展走向良性循環(huán)的軌道，從而達(dá)到利用機(jī)器人教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的最終目的。[8]

（5）探索可行的機(jī)器人教育出口

參考高考改革方案，探索可行的中考改革方案和普通高中招生制度，完善德智體美勞等綜合素質(zhì)評價體系，綜合考慮學(xué)生機(jī)器人特長，暢通機(jī)器人特長生升學(xué)渠道，切實讓真正的機(jī)器人特長生脫穎而出。

四、結(jié)語

整體而言，大連地區(qū)義務(wù)教育階段機(jī)器人教育發(fā)展還有諸多問題需要直面和改善，尤其在發(fā)展綱要、經(jīng)費(fèi)投入、教材設(shè)置等方面還缺乏統(tǒng)一認(rèn)識。盡管機(jī)器人教育的發(fā)展不能一蹴而就，還需要時間和實踐的積淀，但是，應(yīng)當(dāng)考慮大連地區(qū)整體現(xiàn)狀，采取積極有力措施，制定發(fā)展規(guī)劃并保障各項政策落到實處，促進(jìn)機(jī)器人教育健康穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘瑞娟，秦健.初中機(jī)器人教育校本課程教學(xué)內(nèi)容開發(fā)的研究設(shè)計——以樂高EV3為例[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2018（1）：26.

[2]彭紹東.論機(jī)器人教育（上）[J].電化教育研究，2002（6）：3-7.

[3]杜成龍，賈曉梅.新形勢下加強(qiáng)中小學(xué)機(jī)器人教育的若干思考[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018（6）：102-103.

[4]教基廳函[2019]25號.教育部辦公廳關(guān)于公布2019年度面向中小學(xué)生的全國性競賽活動的通知[Z].

[5]王娟.STEM整合視野下的機(jī)器人教學(xué)活動設(shè)計[D].溫州：溫州大學(xué)，2014.

[6]王凱，孫帙，西森年壽等.日本機(jī)器人教育的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（4）：5-11.

[7]吳良輝，楊青.深圳市初中機(jī)器人課程的探索與實踐——兼談《標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)體會[J].中國電化教育，2012（11）：31-35.

[8]馬云霞.STEAM教育理念下師范院校機(jī)器人教學(xué)實踐研究[D].西安：陜西師范大學(xué)，2017.

（編輯：王天鵬）