回顧與前瞻

人事有代謝 ，往來成古今。“今”是“古”的延續，不是所有的“今”都需要徹底破除“古”，在一片廢墟上重新建設。

智能機器人引入中小學迄今已有30多年。但是，對于相當多的教育工作者來說，機器人教育仍是新鮮事物，陌生且有神秘感。為了給后來者以啟示與借鑒，將我參與的早期機器人教育的探索性工作做一個簡單回顧，并提出一些建設性意見，希望能對正在為此項方興未艾的事業辛勤工作的同仁有所裨益。

簡要回顧

20世紀80年代，北京、上海等地區的青少年科技館、少年宮等科普機構結合單片機和傳感器的開發制作與應用，已開始了簡易機器人的教學活動。2000年，北京景山學校沙有威老師以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中，在國內率先開展了中小學機器人課程教學[1]。2001年，上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以“校本課程”的形式開展機器人活動進課堂的探索和嘗試。此外，香港在高中“設計與應用科技”課程中增設了機器人制作的課程。

2004年12月11-13日中國教育學會中小學計算機教育專業委員會召開“中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會機器人學組”成立大會和“首屆全國中小學機器人教學研討會”。我擔任專委會理事兼機器人學組負責人，在開幕式上作題為“溫故知新，繼往開來”的主題報告。我在報告中指出：

1.鑒于人工智能技術的迅猛發展和對人類社會的重大深遠影響，在中小學開設機器人課程的條件已經逐趨成熟，應大力推進機器人進入我國中小學的進程。

2.當前機器人進入我國中小學面臨的機遇、困難和挑戰與20世紀80年代初計算機進入中小學時的狀況十分相似。我們應該認真總結彼時的經驗教訓，“溫故知新，繼往開來”，這樣有利于少走彎路。

3. 基礎教育有別于職業教育。基礎教育中的課程設置和課程內容不能“唯技術論”，不能片面地和機械地執行‘學以致用的原則，而是必須具有文化的和素質養成的意義。必須從有利于開發學生智力、培養其創造力以及充分考慮人文關懷的角度制定機器人課程的課程標準、教學目標和選取教學內容。[2]

2005年6月11-13日中國教育學會中小學計算機教育專業委員會召開“全國中小學程序設計與機器人教學高級研討會”。與會代表就“信息時代的智能機器人教育”“智能機器人與創新教育”等問題，進行了熱烈的探討和交流。新華社記者對我們的工作做了報道（2005-09-26新華社電）：

全國中小學計算機教育研究中心研究員、中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會理事兼機器人學組負責人郭善渡說，從信息技術發展的角度來看，國際上公認20世紀80年代為個人計算機（PC）的時代；20世紀90年代則是Internet飛速發展的時代；而21世紀的第一個十年，將會是個人機器人（PR）的時代。所以，各地中小學正在開展的各類機器人活動，可以說恰逢其時，順應了國際潮流，符合‘教育要面向世界，面向未來，面向現代化的指示精神。

2006年1月4-6日中國教育學會中小學計算機教育專業委員會在廣東省珠海市召開“第二屆全國中小學程序設計與機器人教學研討會”。會議進一步明確計算機程序設計、機器人等教學內容在基礎教育中的地位，深度挖掘其在開發學生智力，培養學生自主創新精神和實踐能力方面的作用；建立了首批“全國智能機器人教學實驗區”和“全國智能機器人教學實驗校”[3]。

機器人課程建設與前瞻

1. 機器人教育的概念

為了避免籠統使用“計算機教育”帶來的一些混亂，我在1991年1月發表的《關于計算機與基礎教育相結合的幾點思考》一文中指出：“計算機與基礎教育相結合有三條途徑：開設計算機課程；計算機輔助教育；計算機與其他學科之間的相互滲透。”[4]

參照這一提法，我曾撰文指出機器人進入中小學或者說“機器人教育”（Robot-Based Education）也應該包括以下三方面內容：機器人學科教學（Robot Subject Instruction）；機器人輔助教育（Robot-Assisted Education）；機器人與傳統學科相互滲透。

2. 機器人教育的價值與定位

最近10年，機器人的研究與應用水平取得重大突破。機器人的廣泛應用將極大促進生產力的發展與產業結構的調整，機器人的制造與廣泛應用將成為一個新的經濟增長點。

隨著智能機器人技術的迅猛發展和性價比的大幅度提高，智能機器人進入中小學，將智能機器人的基礎知識和技能納入中小學的技術課程或綜合實踐等課程的必要性和可行性已經明朗和成熟。

（1）智能機器人是信息技術教育的最佳載體

信息技術包括感測技術（信息采集）、通信技術（ 信息傳遞）、智能技術（信息處理）和控制技術（信息施用）。

目前我國中小學的信息技術課程名實不符，只是原有計算機課程簡單的改頭換面，不能適應當今信息技術各領域迅猛發展和廣泛普及對教育提出的新要求。

智能機器人技術全面涵蓋了以上四種技術，機器人教學可以承載中小學技術教育的諸多核心目標。因此，將智能機器人引入中小學將有助于充實課程內涵，從而真正實現我們開設信息技術課程的目標與初衷。

（2）智能機器人是培養學生創新精神和實踐能力的良好平臺

我多次在發表的文章和會議發言中強調，讓中小學生學一點計算機高級語言和計算機程序設計對提高他們的思維能力（特別是動態思維能力）、創新能力和實踐能力具有重要的和不可替代的作用與意義[5]。

智能機器人教學的主要內容之一是學生通過編程指揮機器人完成各種動作，這使得程序設計教學既具備了必要性，更具備了可行性，編程不再枯燥乏味，而是更加直觀形象，有趣。

機器人教育可以是STEM教育或創客教育的組成部分， 學生在動手搭建、組裝和調試機器人的過程中可以盡情發揮自己樂于動手動腦的天性，可以大膽嘗試，張揚個性，銳意創新，也可以和伙伴合作，交流經驗與心得，品嘗探索的艱辛與成功的喜悅……這里蘊含著的教育價值不容低估，值得我們深入挖掘。

（3）信息時代呼喚智能機器人教育

20世紀中期迄今50多年以來，現代科學技術取得了令人震撼的迅猛發展并日益深刻地影響著人們的生存方式。這些發展無論是理論層面（如信息論、控制論、系統論、耗散結構論、協同論等）還是技術層面（如電子計算機、互聯網技術、太空技術、遺傳基因工程和納米技術等）無不與信息概念息息相關。 一般說來，正是基于這一態勢人類宣布進入了信息時代。

這里需要強調指出的是，要深刻和準確地認識和把握時代的特征，不能僅停留在科技層面上，而必須上升到理論的高度。哲學是理論化、系統化了的世界觀，所以，從哲學的視角觀察和分析我們當前所處的信息社會，并由此認識和把握智能機器人教育的價值和定位是必要的和有意義的。

縱觀近代哲學的發展軌跡，大致可以看出其研究的重點有三次大的轉向：第一，17世紀的科學革命使哲學研究的重點從客體的本質（本體論）轉移到客體與認知主體之間的關系（知識論），即從“存在”轉向到“知識”。第二，20世紀30年代，隨著數理邏輯（符號邏輯）的發展及其與語言符號的結合，產生了現代語義哲學。其顯著特征是將傳統哲學的本體論和認識論的研究均放到語言的層面上進行考察，即重點從“知識”轉向到“意義”。 數理邏輯和語義哲學的研究，影響和推動了人工智能技術的發展。第三，信息技術革命的浪潮促使哲學研究的重點再次轉向，即從“意義”轉向到“信息”，并催生了信息哲學的誕生。

1996年，牛津大學哲學家弗洛里迪提出“信息哲學”（philosophy of information， 簡稱PI）的概念，并在其著作《哲學與計算導論》闡述了信息哲學的研究對象與任務。 2002年，他在《什么是信息哲學？》的論文中指出，信息哲學代表了一個獨立的探究領域；為傳統的和新的哲學話題提供了創新的手段；能與其他哲學分支并立，為信息世界的基礎概念提供系統論證。

信息哲學把“信息”作為哲學研究的范疇，認為它和存在、知識、意義等具有同等重要的基礎性地位。哲學正在進行著“信息轉向”，它的某些突破性進展將可能極大地深化我們對物質、意識、生命、智能、人工智能、思維、邏輯、計算等基本范疇或概念的認識。由此可見，其意義之重大和深遠，難以估量。

恩格斯有一句著名的論斷：“一個民族想要站在科學的最高峰，就一刻也不能沒有理論思維。”[6]同樣，一個沒有理論思維的民族，也不可能站在文明和社會發展的前列。我多次呼吁，課程設計和研發者應該具備一定水平的哲學修養，否則難以勝任此項工作。

3. 中小學智能機器人課程的主要目標

培養學生對智能機器人的興趣，讓學生了解和掌握以智能機器人為載體的信息科學與信息技術的基本知識和技能，了解信息科學和信息技術的發展對人類社會的深刻影響。通過智能機器人課程培養學生良好的信息素質、創新精神和實踐能力。教育學生正確認識和理解技術與文化、倫理和社會等問題，樹立正確的技術觀。

智能機器人的教學目標在不同學段應有不同的要求和表述，一般說來，主要有三個方面：（1）使學生了解智能機器人的概念和工作方式，破除青少年對機器人的神秘感，為進一步學習機器人的有關知識和技能打下基礎。（2）使學生了解和掌握智能機器人一般用到的傳感器和驅動裝置的作用，理解體會程序是智能機器人的靈魂，了解機器人是怎樣在人類的指揮下工作的，通過為機器人編寫程序，學到科學而高效的思維方式，提高動態思維能力、規劃能力，提高學生分析問題和解決問題的能力。（3）通過組裝機器人的過程，培養學生的動手能力、協作能力和創造能力。

4. 中小學智能機器人課程的主要特點

中小學智能機器人課程的主要特點：創新性和綜合性。

創新性主要表現在以下幾個方面：一是智能機器人的研發與應用，雖然已有一段較長的歷史，但其快速發展與較大范圍的普及則是近幾年的事情。二是智能機器人作為教學內容進入中小學，無論國內還是國外，目前都處于起步階段。三是不能簡單地把現有的工業機器人或玩具機器人引入中小學，研發制作具有良好適用性的中小學教學用機器人本身即具有創新性。四是中小學智能機器人教學的主要目標之一是培養學生的創新精神，其教學設計、教學模式、教學方法和教學評價也必須具備創新性。五是開展各種展示和競賽活動是普及智能機器人的重要途徑之一，智能機器人競賽項目的內容、規則以及評分辦法等的創意設計都極富創造性和挑戰性。

智能機器人課程的綜合性是顯而易見的。智能機器人集材料、機械制造、能源轉換、生物仿真、信息技術之大成，是綜合性很強的現代技術。以智能機器人為載體的教學，能夠而且必須著眼于培養學生的綜合實踐能力。現在一些學校將智能機器人教學納入綜合實踐課是很有道理的。

此外，中小學智能機器人課程的主要特點還有開放性、發展性、實踐性、探究性等。

5. 教學評價

教學評價必須以教學目標為依據，本著對發展學生創新精神和實踐能力有利的原則進行。

教學評價要重視教學效果的及時反饋，評價的方式要靈活多樣，要鼓勵學生創新，主要采取考查學生實際操作或評價學生作品的方式。

6. 機器人進入中小學存在的主要問題

主要問題概述：（1）一些教育行政領導和校長對機器人進入中小學的意義認識不足、重視不夠。（2）機器人教學的師資水平和素質亟待提高。智能機器人作為高科技的產物，需要指導教師掌握機器人所涉及學科的相關知識和技能，但實際情況是很多教師尚不具備這種能力。（3）中小學機器人教學的目標、內容、方法和評價的理論研究和實踐經驗尚十分薄弱。（4）教育用智能機器人的教學適用性和性價比尚有待提高。

令人欣慰的是，我雖然離開一線教學已經十幾年了， 但與繼任者在如何發展機器人教育事業的觀點上十分契合。限于篇幅，這里只能擇其要點概述：（1）建議將現有的信息技術和通用技術統一為一門課程。根據不同地區或學校的條件和特點，課程名稱可以是技術，也可以是人工智能、創客、STEM、綜合實踐等 。（2）應加快智能機器人進入中小學的進程，要創造條件讓更多的學校開設機器人教學，至少要開設選修課或課外活動。（3）應體現蘊含在創客教育、STEM教育中的新教學理念，實施探究式教學模式，以利于培養學生的創新精神和實踐能力。（4）重視程序設計教學以培養學生的動態思維能力。（5）高中學段應適度加強人工智能、信息學和工程學等概念和基礎理論的教學。

（作者單位：北京景山學校）