機器人教育：動手做，玩中學

楊曉斌

機器人教育的興起

教育的服務鏈很長，但面向學生的能力提升是所有參與者——教育從業者、學生和家長都極為關注的。學生作為教育服務的主要目標，其群體數量龐大，但個體的能力與性格迥異，在現有的、以公立教育為主體的體系下，統一教學的模式難以深入認知每個學生的特性與差異，因而也無法切實有針對性地提供更有效的教學。如何對學生因材施教，進行個性化的分析，對應有效的教學提升，是學校和家長最為關注的問題。

近些年來，在人工智能極速發展的大背景下，在國家政策的支持下，機器人教育在培訓行業迅猛發展，成為一種必然趨勢。所謂機器人教育，是指通過設計、組裝、編程、運行機器人，激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力。

機器人教育技術融合了機械原理、電子傳感器、計算機軟硬件及人工智能等眾多學科的先進技術和發展成果，涉及信息技術的多個領域，代表了高技術的發展前沿。近年來，美國可汗學院的成功已經證明了相關機制是卓有成效的。反觀國內，當前教育行業各種服務雖然投入巨大，但在因材施教方面，仍然缺乏可量化、可實施的專業服務，實踐效果并不理想。而機器人學科教育把機器人學看成一門學科，以課程的形式，讓學生認識關于機器人學的基本知識與基本技能，給中小學的信息技術課程增添新的活力，為培養中小學生綜合能力、信息素養提供優秀的平臺。

機器人教育接軌小學教育標準的科學課，科學知識全面覆蓋，提升跨學科思維能力，適應不同年齡段和性格需求。小組線下生動互動，成為在探索中學習和創造的科學主題課。

目前我國的機器人發展尚處于起步階段，對于機器人教育的資源建設、應用模式等還沒有達到足夠成熟的地步。筆者謹就機器人教育理念作如下分析。

掌握兒童成長規律

機器人教育作為一種重實踐的跨學科教育方法，其教授方法與傳統的教育模式存在著顯著的差異，對于教育者的要求也不盡相同。

從教育理念方面，作為一名教師，首先要了解的即是教育學、兒童生理學、兒童心理學相關的教育理論。如果把兒童看成教育的對象，則可以簡單劃分為四個階段：0-3歲（嬰幼兒）、3-6歲（學齡前）、6-12歲（小學）、12-18歲（中學）。

0-6歲：兒童大腦快速發育期

此階段是兒童生命自我構建的過程，這一階段，家庭教育對兒童的成長至關重要。兒童在0-6歲的成長過程中受內在生命力的驅使，以及外部環境的刺激，在一段時間內會對特定的事物特別感興趣，產生嘗試或學習的狂熱。直到內在需求獲得滿足，這股學習的動力才會漸漸消失。意大利幼兒教育家瑪利亞·蒙臺梭利稱這段時期為“敏感期”。敏感期是孩子特定能力和行為發展的最佳時期，也通常被教育家稱為學習的關鍵期。如果能在敏感期對孩子進行相應的引導，會起到事半功倍的作用。

3歲孩子會進入空間敏感期。處于空間敏感期的孩子喜歡攀登，或者從臺階上往下跳。從臺階上跳下是在發展大腦對身體的控制能力，像舞蹈、運動、智能就跟身體的協調性有關；處于空間敏感期的孩子還喜歡從高處往下扔東西，扔東西是在發展大腦中的控制、計劃、預測能力；有的孩子還喜歡在桌子底下、大衣柜里玩游戲，用整個身體感受空間；處于空間敏感期的孩子特別喜歡用積木壘高，再推倒，再壘高，再推倒，樂此不疲。也有的孩子喜歡把積木往長了搭，比如搭火車。空間智能是一種重要的智能，無論是生活中還是對數學、科學、藝術的學習都有著非常大的關系，孩子以后學習立體幾何，畫輔助線，就跟空間想象力有很大的關系。空間想象力強的孩子對視覺藝術作品的感受力也特別敏銳，繪畫、雕塑、建筑設計等，都需要很好的空間想象能力。當然，科學更需要有很好的空間想象力，比如我們普通人看到一束光時就只能聯想到一束光，而愛因斯坦看到一束光時卻能聯想到多維空間，這就是空間想象力帶給人們的巨大差異。

4歲多時，孩子進入邏輯思維敏感期，會經常問“為什么”“然后呢”。這個階段是兒童邏輯發展的重要時期。我們都知道，邏輯思維能力是一個人智力的核心。心理學家所公認的邏輯思維能力強的人，其思維的系統性通常也比較強，遇到問題能夠做出正確判斷和系統的解決辦法。邏輯思維能力強的人更為嚴謹，語言表達較有條理。邏輯思維還關系到一個人的學習能力，因為邏輯思維能力是分析解決問題的能力、語言表達能力、學習能力和創造能力的基礎。

5歲的時候，孩子的抽象思維快速發展，會特別喜歡科學探索，很多這一年齡的孩子熱衷于拆東西，就像工程師拆解電機、生物學家解剖青蛙一樣 。這個年齡的孩子特別想知道生活現象背后的原理是什么。這些知識如果直接給孩子講是很抽象的，孩子也聽不懂，但是如果讓孩子動手去做，孩子可以直觀、形象地理解這個原理。只有讓孩子通過動手反復操作，自己發現規律，才是真正的將知識內化的過程，才是真正的兒童智力的發展。無論是3歲的孩子，還是13歲的孩子，他們真正感興趣的是在參與中學習。

6-12歲：兒童右腦最活躍的時期

6-12歲又被稱作學齡，在傳統教育中處于小學階段，是孩子開始系統學習的時期，這一時期的兒童具有以下特點：身體發展趨于平穩，認知發展逐步完善，社會發展開始形成，學習成為主導活動。這一時期的STEAM教育很契合兒童身心發展需求。一定要把握好這一階段的教育。

12-18歲：青春期，兒童進入社會的預備期

此階段的孩子已經具有強烈的求知能力，他們會自己去研究并且創造機器人。在此階段不需要過多引導，只需要幫他們講解和解決一些他們不明白的問題即可，讓學生真正能夠理解機器人的內在魅力。

了解STEAM教育新觀念

教師要了解STEAM教育理念對應的指導思想。STEAM教育理念最早是美國政府提出的教育倡議，旨在加強美國K12關于科學、技術、工程、藝術以及數學的教育。STEAM的原身是STEM理念，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）的首字母。鼓勵孩子在科學、技術、工程和數學領域的發展和提高，培養孩子的綜合素養，從而提升其全球競爭力。前幾年，該教育理念中又加入了藝術（Arts），使其變得更加全面。

STEAM教育不僅提倡學習上述五種學科知識，更提倡一種新的教學理念，即讓孩子們自己動手完成他們感興趣并且和他們生活息息相關的項目，從實踐過程中學習各種學科以及跨學科的知識。

STEAM其實是對基于標準化考試的傳統教育理念的轉型，它代表著一種現代的教育哲學，更注重學習的過程而不是結果。

本質上來說，這種新的教育理念敢于讓孩子們犯錯，讓他們嘗試不同的想法，讓他們聽到不同的觀點。與應試教育相反，STEAM 教育希望孩子們創造能夠應用于真實生活的知識，鼓勵孩子動手實踐，從而找到自己想要的答案，達到潛能開發的目的。

美國STEAM教育的重要性不亞于我國的素質教育，美國大部分中小學都設有專門用于STEAM教育的經費開支，而STEAM也被老師、校長、教育專家們時時掛在嘴邊。在STEAM教育的號召下，機器人、3D打印機進入了學校；美國前總統奧巴馬也加入了全民學編程的隊伍，寫下了自己的第一條代碼；幫助孩子們學習數學、科學的教育科技產品層出不窮。這五個學科當中，技術和工程結合，藝術和數學結合，更是打破了常規的學科界限。例如，老師可以讓學生進行一個未來感十足的項目，學生們自己就會在項目實踐中發現自己的優點與不足，從而及時進行調整，揚長補短。

中國的創新時代已經到來，學生需要了解產品、創造產品、不斷追求創新。未來是屬于擁有開闊思維的人。但我國教育的現狀并不算理想，需要進一步激發學生的激情和創造力。所以，在學習和探索STEAM教育理念的過程中，打破跨學科知識學習固然重要，但更重要的是注重創新意識的覺醒和對STEAM教育文化軟實力的培養。

唐代韓愈有云：“古之學者必有師。師者，所以傳道授業解惑也。”

傳何道？首先要知道“道”的范疇。現在我們所指的“道”主要包括兩種，一種是生活的常識，另一種是人生的道理。想要成為一名好老師，首先要做好人，然后是傳好道。明確尊師重道的前提之后，就要努力去培養學生互助分享的精神和積極主動的心態，幫助學生養成各項良好的習慣。

授何業？總的來說就是以知識為核心的各項學業，同時傳授給學生一些學習和思考的方法。想要成為一名好老師，就要保證自己專業知識過硬，并要善于總結，然后以最恰當的方法讓學生盡快掌握知識。課業、學問、學術逐層遞進。鼓勵學生參與比賽、培養學生能力。

解何惑？惑可以理解為在學習過程中產生的任何困惑——道理之惑、學業之惑、成長之惑、家長之惑，抑或學生自身存在的問題。一個好老師，就是要幫助學生解決各種問題，并且能夠讓學生樹立信心，逐漸掌握自己解決問題的能力。

作者 運城市碼高教育科技有限公司聯合創始人