關(guān)于城鄉(xiāng)小學(xué)對(duì)機(jī)器人教育發(fā)展的差異研究
——以佛山市第六小學(xué)與太保中心小學(xué)為例

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 梁泳珊，葉碧瀅，黃秋敏，張閱微

一、研究背景

（一）政策背景

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而教育是人類傳播知識(shí)的橋梁。從2016年教育部印發(fā)《教育信息化“十三五”規(guī)劃》將信息化教學(xué)能力納入學(xué)校辦學(xué)水平考評(píng)體系，到2018年教育部發(fā)布了中學(xué)新課標(biāo)方案，讓人工智能走進(jìn)課堂，再到2019年教育部印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，倡導(dǎo)各界結(jié)合實(shí)際，切實(shí)推動(dòng)在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。這一系列的政策條例都表明，國家在積極倡導(dǎo)中小學(xué)機(jī)器人教育，希望能培養(yǎng)更多新時(shí)代的科技人才。

（二）研究問題

機(jī)器人教育作為創(chuàng)新教育與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，推進(jìn)機(jī)器人教學(xué)是中小學(xué)教學(xué)中的必然趨勢(shì)，也是培養(yǎng)高素質(zhì)科技人才的關(guān)鍵。以北上廣深為代表的一線城市學(xué)校已經(jīng)開始逐漸重視機(jī)器人教育，但與此同時(shí)，廣大鄉(xiāng)村學(xué)校由于專業(yè)師資匱乏、資金短缺、課程資源不足等問題，機(jī)器人教學(xué)就顯得無人問津，這就造成了城鄉(xiāng)中小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展間的不平衡。

二、機(jī)器人教育

（一）概念

機(jī)器人教育融合了電子傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、機(jī)械原理及人工智能等眾多先進(jìn)科技，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生能在機(jī)器人的設(shè)計(jì)、組裝、編程和運(yùn)行中激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)綜合能力。

（二）發(fā)展現(xiàn)狀

我國機(jī)器人教育已經(jīng)發(fā)展了二十多個(gè)年頭，大概經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：2003年以前是試探萌芽階段，部分一線城市開始舉辦機(jī)器人的競(jìng)賽，但這時(shí)關(guān)于教育的系統(tǒng)性和專業(yè)性比較低；2003年起，機(jī)器人教育作為高中選修課在部分省市進(jìn)行試點(diǎn)，正式進(jìn)入基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，各界對(duì)于機(jī)器人教育的重視程度不斷提高，各種以機(jī)器人教育為主題的課外活動(dòng)、興趣培訓(xùn)班等開始遍地開花；2015年至今，北京舉辦了多屆享譽(yù)世界的世界機(jī)器人大會(huì)，機(jī)器人教育在我國終于迎來了“春天”，很多學(xué)校開始正式設(shè)立機(jī)器人社團(tuán)、創(chuàng)客空間等，但機(jī)器人教育產(chǎn)業(yè)興旺的同時(shí)也帶來了許多問題，我們關(guān)注的就是地區(qū)發(fā)展差異問題。

三、城鄉(xiāng)小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展現(xiàn)狀的差異

（一）問題分析

我們經(jīng)過大量相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，城鄉(xiāng)小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展的差異主要體現(xiàn)在專業(yè)教師、教育設(shè)施建設(shè)、教育資金投入、機(jī)器人教育體系標(biāo)準(zhǔn)和教育資源分配這幾個(gè)方面。

1.專業(yè)教師差異

由于機(jī)器人教育自身的獨(dú)特性,教學(xué)指導(dǎo)和實(shí)施的難度比較大，這就要求機(jī)器人課程的教師具備一定的素質(zhì)和教學(xué)能力，因此教師質(zhì)量是影響機(jī)器人教育成果的重要因素，教師的知識(shí)體系、能力水平都對(duì)教學(xué)質(zhì)量有直接影響。教師差異分別體現(xiàn)在城鄉(xiāng)信息技術(shù)教師數(shù)量上和城鄉(xiāng)信息技術(shù)教師能力上。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局和教育局近三年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)表明，鄉(xiāng)村信息技術(shù)教師機(jī)器人知識(shí)能力與學(xué)歷水平與城鎮(zhèn)教師相比還有一定差距，平均知識(shí)能力低于城鎮(zhèn)教師。

2.教育設(shè)施建設(shè)程度差異

據(jù)2019年中國農(nóng)村教育發(fā)展報(bào)告顯示，鄉(xiāng)村小學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器達(dá)標(biāo)率低于城鎮(zhèn)小學(xué)，鄉(xiāng)村小學(xué)建立校園網(wǎng)率也低于城鎮(zhèn)小學(xué)，鄉(xiāng)村小學(xué)機(jī)器人教育器材缺乏成為影響鄉(xiāng)村機(jī)器人教育發(fā)展的重要原因。

3.教育資金投入占比差異

家長對(duì)機(jī)器人教育的理解也直接影響到家庭教育的資金投入，機(jī)器人教育理念是通過學(xué)生對(duì)機(jī)器人的學(xué)習(xí)，激發(fā)和提高他們對(duì)于數(shù)理等科學(xué)方面的興趣和能力，而部分家長的理念是機(jī)器人教育不能直接影響孩子的學(xué)習(xí)成績。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)村地區(qū)校外教育支出占比家庭教育支出遠(yuǎn)低于城鎮(zhèn)地區(qū)校外教育支出占比。

4.機(jī)器人教育體系標(biāo)準(zhǔn)參差不齊以及教學(xué)資源分配差異

城鎮(zhèn)小學(xué)未能形成一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)器人教育體系，開展機(jī)器人教育的形式也多種多樣，而大部分鄉(xiāng)村小學(xué)甚至還未開設(shè)機(jī)器人課程。由此看來，我國機(jī)器人教育還未能完全與新課標(biāo)融合，缺乏科學(xué)和系統(tǒng)的引導(dǎo)與研究，還沒有完整和標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理論、教學(xué)活動(dòng)、評(píng)價(jià)體系和課程標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于推進(jìn)機(jī)器人教育的相關(guān)政策措施在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的落實(shí)程度上差異較大，鄉(xiāng)村機(jī)器人教育教學(xué)資源也較為不足。

（二）成因分析

經(jīng)過大量的文獻(xiàn)研究與分析，城鄉(xiāng)小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展現(xiàn)狀的差異是很大的，我們認(rèn)為主要是由經(jīng)濟(jì)、政策和社會(huì)環(huán)境這三個(gè)方面的原因共同造成的：

經(jīng)濟(jì)方面：由于鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)與城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)相比有一定差距，導(dǎo)致城鄉(xiāng)之間在教育投入、教育師資培養(yǎng)、相關(guān)實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)等領(lǐng)域存在一定落差。城鄉(xiāng)家庭收入存在差距，城鎮(zhèn)家庭對(duì)于課外教育的支出投入比農(nóng)村家庭多，促使城鎮(zhèn)機(jī)器人教育機(jī)構(gòu)發(fā)展比鄉(xiāng)村迅速。

政策方面：信息技術(shù)教育的相關(guān)政策對(duì)于機(jī)器人教育的界定不清晰，導(dǎo)致不同地方對(duì)《信息化“十三五”規(guī)劃》的落實(shí)程度不同，機(jī)器人教育更多是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)獲得政策支持。

社會(huì)環(huán)境方面，由于地理環(huán)境的因素，信息化學(xué)習(xí)資源缺乏，大多數(shù)鄉(xiāng)村地區(qū)的家庭缺乏對(duì)機(jī)器人教育、跨學(xué)科學(xué)習(xí)等新教育形式的了解，對(duì)孩子課外教育投入相比城鎮(zhèn)低，使鄉(xiāng)村孩子在課外接觸機(jī)器人的機(jī)會(huì)很少。

四、實(shí)地調(diào)查與對(duì)比分析

為了深入了解城鄉(xiāng)機(jī)器人教育的差異，我們?cè)趦伤嘉撮_展過機(jī)器人教育的城鎮(zhèn)小學(xué)和鄉(xiāng)村小學(xué)分別開設(shè)了課程內(nèi)容相同、授課教師相同的小機(jī)器人課堂。城鎮(zhèn)小學(xué)為佛山市第六小學(xué)，鄉(xiāng)村小學(xué)為清遠(yuǎn)市連山壯族瑤族自治縣太保鎮(zhèn)中心學(xué)校。在課后收集機(jī)器人教育課堂成效時(shí)，我們采用了問卷調(diào)查法以及訪談法，分別對(duì)城鄉(xiāng)學(xué)校的教師與學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查。

1.課堂成效反饋

為了解學(xué)生在機(jī)器人課程中的學(xué)習(xí)情況，我們?cè)谡n堂后發(fā)放了測(cè)試題，測(cè)試題目為一份包含9道知識(shí)性題目、1道態(tài)度性題目的選擇題測(cè)試卷。回收了有效試卷共122份，其中佛山市第六小學(xué)占78份，太保中心小學(xué)占44份。我們統(tǒng)計(jì)了兩所學(xué)校學(xué)生測(cè)試的正確率，在這九道題目中，佛山市第六小學(xué)學(xué)生的總體正確率為82.9%，而太保中心學(xué)校學(xué)生的總體正確率僅為56.3%。從測(cè)試的結(jié)果可以明顯地看出，鄉(xiāng)村小學(xué)生對(duì)于機(jī)器人知識(shí)性的理解是落后于城鎮(zhèn)小學(xué)生的。對(duì)于老師在課堂上講授的知識(shí)，太保中心學(xué)校的學(xué)生們掌握是不夠的。根據(jù)教學(xué)人員當(dāng)場(chǎng)的體會(huì)，在佛山第六小學(xué)上課時(shí)，學(xué)生們的紀(jì)律良好；而在太保中心學(xué)校上課時(shí)，用于管理課堂紀(jì)律的時(shí)間明顯增多。學(xué)生的紀(jì)律性和課堂專注度不足可能就是造成鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)生測(cè)試的正確率不如城鎮(zhèn)小學(xué)生的原因。

2.問卷調(diào)查法

問卷調(diào)查法的調(diào)查對(duì)象是城鄉(xiāng)小學(xué)的教師。佛山市第六小學(xué)參與本次調(diào)查的教師共28人，其中男女比例為9：5。平均教齡在5.6年，整體較為年輕化。太保鎮(zhèn)中心學(xué)校參與本次調(diào)查問卷的教師共計(jì)24人，其中男女比例1：7，平均從事教育工作的時(shí)間是20.7年，與佛山市第六小學(xué)的教師教齡相差較大。

目前兩所學(xué)校都未開展過機(jī)器人教育，但教師們對(duì)其了解程度有較大差異。佛山市第六小學(xué)28名教師中有12人是不了解機(jī)器人教育的，占比42%，其中有3人有想要了解的意向。太保中心學(xué)校24名教師中有16名教師不了解機(jī)器人教育，占比67%，其中有6人想要了解。根據(jù)問卷結(jié)果顯示，太保中心學(xué)校教師們對(duì)機(jī)器人教育的信息來源最多為同事或他人介紹。從目前來看，鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師對(duì)機(jī)器人教育的了解有待提高，并且其信息來源渠道窄，這應(yīng)該與鄉(xiāng)鎮(zhèn)教師群體的年齡相關(guān)。但是不了解機(jī)器人教育的教師們均對(duì)了解機(jī)器人表達(dá)出較大的意愿。

機(jī)器人教育進(jìn)入學(xué)校有一定的條件要求，我們羅列了較為重要的五個(gè)條件，請(qǐng)各位教師選出他們認(rèn)為更重要的幾項(xiàng)。得到的結(jié)果是：在教師們看來，“相關(guān)專業(yè)的教師”最為重要。因?yàn)猷l(xiāng)村教師整體年齡大，了解機(jī)器人教育信息的途徑多為他人介紹，眾多鄉(xiāng)村小學(xué)甚至是沒有機(jī)器人教育教師的，這造成了鄉(xiāng)村教師對(duì)機(jī)器人教育了解程度相對(duì)較低。所以說，機(jī)器人教育人才的培養(yǎng)是普及機(jī)器人教育的第一步。

在問及“您認(rèn)為是否有必要學(xué)習(xí)機(jī)器人教育”時(shí)，佛山市第六小學(xué)的教師的贊成率達(dá)到100%，而太保中心學(xué)校的教師則有少數(shù)對(duì)此持反對(duì)意見。

在問卷的開放性問題中，佛山市第六小學(xué)教師填寫這一欄的有7人。機(jī)器人教育的好處被肯定，被認(rèn)為“有趣”“能培養(yǎng)興趣”“提高學(xué)生素質(zhì)與創(chuàng)造性”“符合新時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)”等有一定的認(rèn)識(shí)。但是也有不少教師在肯定機(jī)器人教育好處的同時(shí)也表達(dá)了自己的憂慮：“不知道能否真正融入課堂”“機(jī)器萬一壞了誰來修”“學(xué)生究竟能否真正學(xué)習(xí)到機(jī)器人知識(shí)”等問題。這也暴露出機(jī)器人教育的幾個(gè)問題，即對(duì)機(jī)器人教育的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)未定，機(jī)器人教學(xué)材料的質(zhì)量參差不齊，如何選到持續(xù)度高的教學(xué)材料等問題。總體來說，佛山市第六小學(xué)對(duì)待機(jī)器人教育的態(tài)度是較為積極的，因此，可以說城市小學(xué)接受機(jī)器人教育的難度比鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)相對(duì)較低。

太保鎮(zhèn)中心學(xué)校填寫了開放性問題的教師僅有4名，總體上較為被動(dòng)。其中有三名教師談到，機(jī)器人教育人才匱乏、未有上層指示等原因使機(jī)器人教育在鄉(xiāng)鎮(zhèn)小學(xué)較難實(shí)行。

3.訪談法

訪談法的調(diào)查對(duì)象為學(xué)生，分別在城鄉(xiāng)兩所小學(xué)中抽取5名學(xué)生進(jìn)行訪談，訪談后整理的結(jié)果表明，城鄉(xiāng)學(xué)校學(xué)生的對(duì)機(jī)器人課程的興趣并無太大的差異，學(xué)生被問到“是否愿意繼續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)器人？”的問題時(shí)都表示愿意，認(rèn)為設(shè)置機(jī)器人課程可以豐富他們的學(xué)習(xí)生活。

城鄉(xiāng)學(xué)校學(xué)生的主要差異在對(duì)機(jī)器人教育的認(rèn)知上，當(dāng)學(xué)生被問到“以后想學(xué)習(xí)什么類型的機(jī)器人課程？”的問題時(shí)，佛山第六小學(xué)的學(xué)生希望以后能通過學(xué)習(xí)“編程”“Python”“人工智能”來了解機(jī)器人，太保中心小學(xué)的學(xué)生的回答則停留在對(duì)機(jī)器人較為淺層的認(rèn)知。

五、對(duì)策與建議

我們通過實(shí)地走訪與調(diào)查機(jī)器人教育在城鄉(xiāng)小學(xué)中的發(fā)展情況，發(fā)現(xiàn)城鄉(xiāng)小學(xué)在機(jī)器人教育這方面差距比較突出，在授課過程中兩所學(xué)校的學(xué)生都對(duì)機(jī)器人表現(xiàn)出了濃厚的興趣，但在課堂學(xué)習(xí)檢驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，鄉(xiāng)村小學(xué)生對(duì)于老師在課堂上講授的機(jī)器人知識(shí)的理解和掌握是明顯落后于城鎮(zhèn)小學(xué)生的。而通過問卷調(diào)查和訪談可以發(fā)現(xiàn)，由于機(jī)器人教育相關(guān)課程大多開設(shè)在城市中小學(xué)中，沒有在鄉(xiāng)村中小學(xué)普及，鄉(xiāng)村教師、家長以及學(xué)生普遍對(duì)機(jī)器人教育了解不夠，缺乏重視，并且其信息來源渠道窄。

綜上所述，我們想為機(jī)器人教育在鄉(xiāng)村中的發(fā)展提出一些建議和想法，我們制作了一張四方關(guān)系示意圖。我們基于政府、公司、學(xué)校以及學(xué)生四個(gè)主體構(gòu)建的關(guān)系，以政府為樞紐，立足于社會(huì)實(shí)踐、打通城鄉(xiāng)壁壘，以有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的大學(xué)生作為志愿者教師或作為機(jī)構(gòu)外聘人員服務(wù)于鄉(xiāng)村機(jī)器人教育。而機(jī)器人教育在全國范圍的普及，政府也要起到關(guān)鍵作用，出臺(tái)相應(yīng)的優(yōu)惠政策，讓有關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)入機(jī)器人教育的行業(yè)來。

政府、公司、學(xué)校、學(xué)生四方面互相支撐，政府出臺(tái)相應(yīng)的政策措施引領(lǐng)三方合作。機(jī)構(gòu)作為第三方組織服務(wù)于鄉(xiāng)村機(jī)器人教育，學(xué)校則需要提高鄉(xiāng)村學(xué)生對(duì)機(jī)器人教育的認(rèn)知，提供教學(xué)場(chǎng)以支撐機(jī)器人課堂以及開展課堂活動(dòng)。學(xué)生作為教學(xué)對(duì)象，教師來自高校機(jī)器人教育相關(guān)專業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生，機(jī)構(gòu)公司提供相關(guān)設(shè)備技術(shù)支持，讓教師定期到相應(yīng)學(xué)校為學(xué)生上課。教師與機(jī)構(gòu)是主要的組織者與推動(dòng)者，學(xué)校與學(xué)生為最終實(shí)施對(duì)象，政府作為連接樞紐。我們希望這種方式能為鄉(xiāng)村機(jī)器人教育發(fā)展提供多一種解決方案。