縣級以下中小學機器人教育的推進策略

曹利軍

摘要：當前，很多地方的中小學都開展了機器人教育的探索和實踐，取得了令人欣喜的成績。但受各種因素的制約，縣級以下中小學推進此項工作時會遇到諸多困難。為此，結合河南省鞏義市（縣級市）開展中小學機器人教育的情況，闡述了開展機器人教育的現實意義、存在的問題和推進策略。

關鍵詞：中小學;機器人教育;推進策略

近年來，以機器人教育為代表的科技創新教育逐漸在中小學展開。筆者所在的河南省鞏義市（縣級市）積極推進此項工作，經歷了由無到有、由點到面、從個別參與到逐步普及、從觀摩學習到多校多人次在國內外比賽中獲獎的過程

一、推進中小學機器人教育的現實意義

“大眾創業，萬眾創新”自2014年提出以來，已經在當今中國社會達成共識并不斷深化。科技創新教育在中小學也發生著深刻的變化，以機器人教育為代表的創客教育從無到有、從城市到農村逐步開展起來，為青少年學生創新思維和探究能力的培養不斷助力，為中小學加快課程改革和育人方式的轉變拓寬了思路，也為科技強國戰略的實施和科技后備人才的培養提供了新的路徑。

二、普及機器人教育面臨的問題及制約因素

（一）對創新教育的重視不夠

國務院《新一代人工智能發展規劃》中指出，要實施全民智能教育項目，要在中小學階段設置人工智能相關課程。在《普通高中課程方案（2017版）》中，信息技術學科和通用技術學科的課程標準對人工智能和機器人教育都做了詳細解讀和要求。然而在很多地方，尤其是縣級以下的中小學對機器人教育重視不夠，沒有站在為國育才的高度思考其價值，對機器人教育也存在認知上的偏差，甚至還有人認為這是不務正業，造成學校缺乏推進機器人教育的思考與行動。

（二）機器人教育成本高而經費不足

目前，用于機器人教育的設備器材屬于小眾產品，規格各異，標準不一，市場和制造廠商的規模都比較小，成本和價格居高不下;而國內外的一些機器人比賽項目，主辦方又指定了專用設備，器材來源比較單一，容易造成價格壟斷。調查發現，同種類型的教育用機器人傳感器，其精度遠不及工業級傳感器，但價格卻高出工業級的3至5倍。居高不下的價格阻礙著機器人教育的普及，而普及率低又造成成本過高，形成惡性循環。

（三）師資相對匱乏薄弱

在中小學，機器人教育的教學任務往往由信息技術、通用技術或有理工科背景的教師來承擔。機器人教育課程對教師的綜合素質要求高，不僅需要具備信息技術、工程、數學、物理等多學科知識，還要具備跨學科整合的能力和良好的溝通能力。師資相對匱乏、力量薄弱的縣級以下中小學能夠將國家規定課程開足開全都有一定的難度，開展機器人教育的難度會更大。

（四）課程定位、實施與評價不科學

調查發現，很多已經開展此項工作的中小學并沒有以課程的形式將機器人教育納入學校的課程體系中，也沒有與學校的育人目標進行有機關聯。部分學校功利思想嚴重，把它當“面子”工程，學生和家長則把它當作自主招生的敲門磚，造成學校只為少數人開課、為競賽成績開課，失去了開展這項工作的意義。

三、問題解決的策略和思路

（一）提高對創新教育的認識

一是通過行政力量推動。近幾年來，河南省教育廳相繼出臺《關于進一步推進中小學創客教育的通知》和《關于推進中小學人工智能教育的通知》等文件，積極推進機器人教育工作。鞏義市教育部門召開專題會議，對學校機器人教育工作進行部署并提出具體的要求，指出努力的方向，打消了學校在工作中的顧慮和觀望態度。

二是加強對主管領導的培訓。鞏義市教育部門組織業務主管科室負責人和中小學校長進行培訓，采用會議、參觀、交流等方式，使學校負責人認識到機器人教育的意義和重要性，為他們開展工作提供了參照坐標和思路。

三是搭建交流展示的平臺。加強交流和展示，使學校領導、教師、學生、家長對機器人教育有充分的認知和了解。鞏義市中小學每年都舉辦校園科技節，開展科幻畫展示、科技小發明制作、小論文評選、科技主題演講、專家報告、機器人和無人機現場展示等系列活動，這些活動深受青少年學生的歡迎，其中機器人教育成果展示成為廣大師生最關注的項目。

（二）加大投入，開源節流

一是教育部門要給予獎勵和補助。為推動機器人教育工作的開展，河南省教育廳開展了創客教育示范校評選活動，對獲獎學校給予適當的獎勵;鞏義市教育部門也在教師培訓方面設置了專項經費進行補助。

二是學校要設置專項經費。學校要在力所能及的情況下考慮科技教育的投入。在項目實施時要注意由易到難、由簡單到復雜，起始階段可以使用相對簡單的標準傳感器和簡易機械設備，滿足學生搭建簡單項目（如智能照明、動作機械手等）的需要，實現入門級的學習;提升階段可以使用相對復雜的教具和器材（如溫濕控、聲光控、速控、存儲類、循跡類、障礙類、影像類等），讓學生掌握設計、拼裝一般機器人的基本方法;隨著學習的深入，再添置個性化的專項器材，滿足個性化的學習需求。

三是與市場形成良性互動。2019年教育部對中小學生的競賽活動進行了規范，機器人比賽項目已經不再指定教具和器材，市場不斷競爭，教具和器材品質得到提升，價格也回歸到了合理的區間。機器人教育器材廠商和機構為學校提供教學用具和設備支持的同時，也給學校帶來了師資培訓和課程資源。市場在逐步擴大，學校的機器人教育也在積極推進。

四是利用開源資源和材料。在信息技術快速發展的互聯網時代，隨著開源文化和創客運動的興起，產品和知識的獲取更加容易，尤其是近兩年來，以Arduino為代表的開源硬件和基于Arduino二次開發的機器人教具，已經逐步進入學校課堂，極大地降低了機器人教育的資金成本。

（三）加強師資隊伍建設

一是加強業務能力培訓和指導。機器人技術發展很快，教師要不斷學習才能適應教育發展的需要。鞏義市教育部門聯合科技、創客協會開設培訓班，拿出專項經費用于教師隊伍建設，鼓勵學校采用送出去、請進來的方式對教師進行培養，在教育理念、專業知識、操作技能方面給教師以指導，信息中心、電教和教研部門適時組織教師開展教學研討活動，讓教師們在相互學習和交流中得到提升。

二是以賽促學，教學相長。目前，國內外機器人比賽可謂是種類繁多，教育和科技部門、行業協會、器材廠商都組織了很多賽事和交流活動，再加上青少年機器人技術等級考試、中國機器人運動等級考試等項目，用來檢測學生學習和教師指導能力的活動很多。鞏義市教育部門鼓勵學校和教師組隊參賽，通過現場觀摩和交流，相互借鑒，回到學校后教師不斷調整工作思路，改進教學方式和學習方式，有力地推動了工作的開展。

（四）科學組織課程實施

一是融入學校的課程體系。結合學校的育人目標，把機器人教育作為一門校本課程來實施，重點放在普及上，同時兼顧個性需求。開發校本課程時要規范，制定出詳細的校本課程標準，完善課程實施方案，明確教學目標，選擇合適的教學內容，編寫校本教材，對機器人教育的課程目標、內容、實施、評價等方面進行合理規劃。

二是項目化實施。機器人教育以項目化的形式實施有其獨特的優勢，為了完成一個帶有特定情境功能的機器人，把創意思考轉化為成果作品，學生需要參與需求分析、方案制定、功能設計、材料選擇、組裝調試、樣機試驗、現場展示等工程任務的全部流程。在此過程中，學生不斷“深化人機關系的認識，體會機器人設計與制作中的軟硬件協調、系統控制及路徑規劃的思想及方法，增強機械技術、電子技術、控制技術、計算機技術等的綜合運用能力”，綜合素質得到極大的提升，這也是開展機器人教育的初衷。

總之，隨著經濟社會的發展與進步，國家在教育和科技創新上提出了更高的要求，政策利好不斷涌現，投入也在不斷加大，加上市場的充分競爭，相信在教育部門、學校和教師的共同努力下，中小學機器人教育一定會不斷走向深入。

[本文系2019年度河南省基礎教育教學研究項目“普通高中機器人課程開發實踐研究”成果之一]

（責任編輯：韓曉潔）