淺探中小學(xué)機(jī)器人教育的意義與瓶頸

吳躍軍

摘 要：機(jī)器人技術(shù)融合了多種科學(xué)技術(shù)，是現(xiàn)代社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的衡量標(biāo)志之一。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展代表了一個(gè)國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展水平，同樣也象征著一個(gè)國(guó)家技術(shù)改革的深度。機(jī)器人教育是信息技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，是一門綜合性、創(chuàng)新性、滲透性極強(qiáng)的學(xué)科。它以創(chuàng)新理論為基本導(dǎo)向，以先進(jìn)的技術(shù)理念和手段，為學(xué)生搭建了一個(gè)培養(yǎng)信息素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的優(yōu)秀平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；機(jī)器人教育的意義；瓶頸與突破；

筆者兼任機(jī)器人教練已數(shù)年，現(xiàn)就機(jī)器人教育活動(dòng)的意義、所面臨的問題與解決辦法談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

一、機(jī)器人教育活動(dòng)的意義

1.機(jī)器人教育符合信息化發(fā)展要求

機(jī)器人設(shè)計(jì)涉及了諸多學(xué)科領(lǐng)域，包括了計(jì)算機(jī)技術(shù)，融合了材料技術(shù)、控制技術(shù)以及機(jī)械技術(shù)和通訊技術(shù)，并且在機(jī)器人中還應(yīng)用電、磁力、光、聲等物理學(xué)知識(shí)，因而在信息化教學(xué)中，利用機(jī)器人教育這一平臺(tái)不但能夠令學(xué)生充分掌握課本中所要求的知識(shí)點(diǎn)，在動(dòng)手操作中，學(xué)生的知識(shí)面也可以得到充分拓展。通過機(jī)器人的發(fā)展以及現(xiàn)代新型技術(shù)的展示，在實(shí)踐中令學(xué)生充分了解傳感器作用，對(duì)控制編程初步了解，從而在學(xué)習(xí)中在令學(xué)生意識(shí)里形成機(jī)器人概念框架以及信息技術(shù)思維方式，而這是傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)無法比擬的。機(jī)器人教育充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，能有目的地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2、機(jī)器人教育活動(dòng)能全面培養(yǎng)學(xué)生的能力

機(jī)器人教育出了緊密融合了信息技術(shù)課程外具有更強(qiáng)的實(shí)踐性、技術(shù)性以及綜合性，通過將多種信息技術(shù)融合在一起，通過不斷的創(chuàng)造、想象，在實(shí)踐和總結(jié)中獲得知識(shí)。通過理論、實(shí)踐相結(jié)合的方式，讓學(xué)生親力親為，提高自身的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

學(xué)生通過親手組裝機(jī)器人、調(diào)試傳感器、編寫程序、完成任務(wù)等活動(dòng)，可以使動(dòng)手能力、邏輯思維能力、綜合應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力等都獲得了各方位的訓(xùn)練和提升。

3、機(jī)器人教育活動(dòng)能提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)

在機(jī)器人技術(shù)的教育中，學(xué)生需要將具體的活動(dòng)抽象為編程的思想，再用圖形化編程語言或代碼程序語言在計(jì)算機(jī)上編成程序，然后通過計(jì)算機(jī)和機(jī)器人的通訊，將程序下載到機(jī)器人的微處理器，通過觀察機(jī)器人的運(yùn)行情況來調(diào)試、驗(yàn)證、反思、改進(jìn)程序。并且在機(jī)器人的組裝調(diào)試過程中，學(xué)生需要不斷熟悉操作技術(shù)，反復(fù)動(dòng)腦動(dòng)手嘗試，這個(gè)過程可以加深學(xué)生對(duì)技術(shù)的認(rèn)識(shí)和理解，有效提高技術(shù)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力，從而提升了信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)。

4.機(jī)器人教育活動(dòng)能培養(yǎng)學(xué)生的忍性與毅力、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神

如今的學(xué)生，從小以自我為中心，做事情沒有耐心，缺乏毅力，只考慮索取與成功，經(jīng)不起失敗與挫折的打擊，而機(jī)器人的設(shè)計(jì)與搭建需要一個(gè)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)時(shí)間協(xié)作才能完成，正如其它的科研一樣需要多次的失敗與打擊，這就培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，鍛煉了學(xué)習(xí)的抗挫折能力，從而不為失敗而棄餒，既鍛煉了心智又喚起了追求成功的事業(yè)心，為學(xué)習(xí)以后的學(xué)習(xí)成才與成功創(chuàng)業(yè)作好伏筆。

二、中小學(xué)機(jī)器人教育的瓶頸

既然機(jī)器人教育有這么多的好處，那么為什么我們身邊的機(jī)器人教育活動(dòng)進(jìn)展緩慢呢？我認(rèn)為，阻礙機(jī)器人進(jìn)入課堂的原因有以下幾點(diǎn)：

首先是經(jīng)費(fèi)問題，這點(diǎn)也是最主要的。目前常見的機(jī)器人公司有：樂高機(jī)器人、未來伙伴機(jī)器人、納英特機(jī)器人、中鳴機(jī)器人等數(shù)十家。目前這些公司在售的教育機(jī)器人套件在價(jià)格昂貴，常見的套件動(dòng)輒幾千元甚至上萬。如果機(jī)器人進(jìn)課堂的話，每個(gè)班以50名同學(xué)算，每?jī)扇艘唤M，就需要約20套，僅器材就需近十萬元，還不包括電池、專用機(jī)房和場(chǎng)地等配套設(shè)施。因此，可以說開展機(jī)器人教學(xué)的門檻還是比較高的。

第二個(gè)原因是缺乏統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于機(jī)器人教育在中小學(xué)目前還處于發(fā)展的初級(jí)階段，每個(gè)學(xué)校、每個(gè)地區(qū)的情況都不一樣。而且教育機(jī)器人的產(chǎn)品差距很大，機(jī)器人的軟硬件都不相同，因此在這種情況下很難制定一個(gè)統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，從而也很難有適合每一個(gè)學(xué)校的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

第三個(gè)原因是缺乏教材。由于沒有課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，教材的建設(shè)也跟不上發(fā)展的需要。事實(shí)上，機(jī)器人教育的實(shí)際發(fā)展水平和課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)是密切相關(guān)、互相制約的。只有教育水平普遍提高了，其他幾個(gè)環(huán)節(jié)才能相應(yīng)的跟上去；反過來，只有課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和教材搞好了，機(jī)器人的教育水平才能真正的提高。

第四個(gè)原因是對(duì)機(jī)器人輔導(dǎo)老師的相關(guān)培訓(xùn)還很缺乏。目前對(duì)老師的培訓(xùn)雖然有在開展，但也是基本入門的培訓(xùn)，高級(jí)培訓(xùn)如集成電路、單片機(jī)的使用等培訓(xùn)還是比較欠缺，智能機(jī)器人技術(shù)要求輔導(dǎo)老師的素質(zhì)應(yīng)該比較全面，而目前的情況是：不要說那些沒搞機(jī)器人的老師，即使是那些已經(jīng)在輔導(dǎo)機(jī)器人活動(dòng)的老師也是一邊教、一邊自己學(xué)，就想摸著石頭過河。

其他還有很多因素會(huì)阻礙機(jī)器人教育活動(dòng)，如學(xué)校校長(zhǎng)的重視程度、機(jī)器人器材的選擇和管理等等也很令人頭痛。所有這一切問題都必須得到切實(shí)有效的解決。

三、如何開展機(jī)器人教育

機(jī)器人教育活動(dòng)的開展方式不僅僅體現(xiàn)在興趣小組上，可以開設(shè)機(jī)器人的課內(nèi)外活動(dòng)，學(xué)習(xí)機(jī)器人的相關(guān)技能和文化知識(shí)。急功近利的“競(jìng)賽”教育并非機(jī)器人教育的精髓所在；少數(shù)學(xué)生的突出表現(xiàn)也不能代表學(xué)生總體水平。因此，驅(qū)除功利性而淡化競(jìng)賽，但是淡化競(jìng)賽并非割裂競(jìng)賽與教育。競(jìng)賽的目的在于進(jìn)行推廣和宣傳，提高學(xué)生的興趣和熱情，是我們普及機(jī)器人教育的手段。

機(jī)器人教育可以采用師生互動(dòng)、互學(xué)的教學(xué)模式。以學(xué)校統(tǒng)一購(gòu)買循線機(jī)器人套件著手研究，首先對(duì)機(jī)器人的相關(guān)基本知識(shí)進(jìn)行講解說明，讓學(xué)生掌握基本內(nèi)容。機(jī)器人是由積木和電路部分組成，先讓學(xué)生按照?qǐng)D紙搭建，教師布置任務(wù)讓學(xué)生自行完成。其次，教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)構(gòu)，課堂展示作品，解決自學(xué)過程中的困難，課堂上學(xué)生之間，教師與學(xué)生之間課堂交流。最后，將基本知識(shí)與實(shí)際操作結(jié)合起來，融會(huì)貫通，讓學(xué)生從中領(lǐng)悟真諦，進(jìn)行更高級(jí)別的創(chuàng)新、學(xué)習(xí)。學(xué)校上課教學(xué)時(shí)間較短，可以利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，建立機(jī)器人微信群學(xué)習(xí)平臺(tái)，教師錄制微視頻發(fā)送微信進(jìn)學(xué)習(xí)交流。通過自媒體平臺(tái)，學(xué)校之間可以共享、交流、進(jìn)步，突破在校學(xué)習(xí)時(shí)間限制，快速提高技能。

四、結(jié)語

目前，受各種因素的制約，能夠開展機(jī)器人教育的學(xué)校還不是很多，但是我深信，隨著新課程的推廣以及學(xué)校辦學(xué)條件的改善，將會(huì)有越來越多的學(xué)校開展這項(xiàng)活動(dòng)。作為一名基層教育工作者，我衷心希望能有越來越多的青少年加入到這項(xiàng)活動(dòng)中來，并且真正從這項(xiàng) 活動(dòng)中受益，這正是我們這些教育工作者所為之奮斗的真正的目的所在！

【參考文獻(xiàn)】：

[1]陳星火：機(jī)器人的教育價(jià)值分析及教學(xué)模式探索

[2]鐘柏昌，張祿.我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀調(diào)查與分析[J].中國(guó)電化教育，2015（7）：101-107.

[3]楊琳：淺談中小學(xué)智能機(jī)器人教育