機器人教育何以進入中小學課堂

李藝　謝作如

對話嘉賓：

李藝：南京師范大學教育科學學院教授，教育技術學博士生導師，中國教育技術協會信息技術教育專業委員會副主任，中國教育技術協會信息技術教育專業委員會“機器人進課堂”項目負責人。

主要學術貢獻：開創性地提出了要使用“雙本體”觀點認識中小學信息技術課程的觀點，指出中小學信息技術課程的建設動因，由來自大眾信息文化本體和信息技術母體向基礎教育的兩個映射組成；先后承擔全國教育科學規劃和各級省部級科研項目8項，并完成了國家文本《普通高中技術課程標準（實驗）》中信息技術課程部分的撰寫工作；出版專著6部，有《現代教育技術》、《信息技術課程：設計與建設》、《信息技術教學：繼承與創新》《普通高中技術課程標準（實驗）解讀》等；并先后于國內外學術刊物如《教育研究》《自然辯證法研究》《課程教材教法》、Applied Optics等發表論文100余篇。

對話嘉賓：

謝作如：浙江省溫州中學信息技術教師，南京師范大學客座研究員，溫州市享受教授級待遇中學高級教師，溫州大學碩士生導師。

2006年開始從事機器人教育，隨后轉向STEM教育和綜合課程開發，曾被聘為BotBall國際機器人大賽中國賽區技術顧問，多次承擔全國中小學機器人教學展評活動的評委。2013年，與吳俊杰、管雪沨等人共同發起中小學STEAM教育論壇活動。2014年，帶領研究生編寫了國內第一個完整的開源STEM課程“Arduino創意機器人”。

作為國內最早的教育創客之一，曾在清華大學、北京師范大學、南京師范大學等高校做講座，也多次應邀在上海創客嘉年華、深圳制匯節、中美創客大賽等創客活動中做演講。從2014年開始，在《無線電》《中國信息技術教育》等雜志開設創客教育專欄，個人專著《S4A和互動媒體技術》為第一本關于S4A、互動媒體技術的中文書籍，并翻譯為繁體在臺灣地區發行。

對話信息技術教育專家

△ 機器人教育價值

謝作如：機器人教育強調手腦并用，是培養學生創新實踐能力的重要途徑，這一點幾乎所有的教育者都能達成共識。2011年，中國教育技術協會信息技術教育專業委員會啟動了“機器人進課堂”項目，作為這個項目的具體負責人，您是怎么來看機器人教育的價值的？

李藝：首先是從學生的發展角度去看，信息技術課程在手腦并用方面的確具備得天獨厚的優勢。作為一名大學教師，也作為一名研究者，學生對機器人課程所表現出的濃厚興趣，讓我很感動，這是我們在其他課程中很少看到的。我想，假如我們有一種情懷，要為學生設計一門理想的課程，那機器人就是最好的選擇之一。它甚至超越了你對理想課程的期望：該課程本身就能吸引學生，能讓他們在“玩”中有所收獲。

另外，從社會發展的角度去看，我們也有必要實施機器人教育。最近大家都關注工業革命，我們無法回避這樣一個事實：我國錯過了第一次、第二次工業革命，在科技方面落伍了。在數字時代，我們正在奮起直追，而機器人是軟硬結合的產物，更是我國彎道超車的好機會。機器人課程，就是這樣一個基礎性的平臺。

現在大家都說要培養青少年的創新、創造能力，那么機器人課程就是一個很好的平臺。關于創新問題，當前社會炒得很熱，有積極的一面，也有嚴重的誤區。我想強調：我們的創新，要靠豐厚的知識積累和持續的實踐去追求，而不是期望天馬行空胡思亂想而得到某個新奇的點子。特別對基礎教育而言，我們應該樹立以愛迪生為標桿的創新典范，而不是某老太太突發奇想在鉛筆上綁個橡皮頭這樣的創新。后者這類創新，有可能會成功，但幾率非常小，缺少普遍意義，且這種想法，對基礎教育而言更是有害的，很容易誘發機會主義。而前者這類創新，可以引導學生在認真的學習和實踐中去培養創新意識和創造能力。機器人課程，就有可能做到這一點，因此它是非常有價值的。

△ 為什么機器人教育難以進入中小學課堂

謝作如：感謝李老師從多個角度去分析機器人教育的價值。也正因為機器人教育的價值，有專家提出，機器人教育是實現“制造”大國邁向“智造”大國的教育基礎之一。但是我們也清楚地看到，目前我國中小學機器人教育主要以興趣班或競賽形式開展，價格昂貴且受益面很窄。請您分析一下機器人教育難以進入課堂的原因。

李藝：任何新的教育內容進入基礎教育的課程體系都需要時機，天時、地利、人和缺一不可。本輪課程改革在本世紀初啟動，那段時間機器人的價格還非常昂貴，只有少數貴族學校才買得起。所以，一個時間段內，我們看到的機器人教育是企業推動或社會機構推動的，市場上是以競賽驅動運行模式，校內是以興趣小組為形式的活動，并沒有真正“走進課堂”，沒有走到“每一個”學生身邊。客觀地說，在上一個時代，企業作為率先吃螃蟹者，試水機器人教育市場，是個大膽的行為，也是高尚的行為，他們為我國中小學機器人教育打開了一扇大門，其功勞是值得肯定的。但時至今日，隨著各方面因素的不斷變化，由企業或一般社會機構推動的機器人教育，已經不能滿足教育發展的需要，應有新的形式出現，這就是以“機器人進課堂”標識的機器人教育改革和實踐。

令人欣慰的是，隨著大家對機器人教育認同度的提高，加上來自全國各地先行者的推動，機器人教育得到了長足的發展。例如，《江蘇省義務教育信息技術課程指導綱要》中加入了機器人模塊，很多省份的義務教育階段的信息技術教材中也出現了機器人，更有許多教師懷揣著改革課程的熱情，在機器人教學方面創造條件，做出了積極的嘗試。在沒有進入國家信息技術課程標準的前提下，機器人教育能夠發展到這樣的程度，真的令我倍感鼓舞。這當中的重要原因，除了介入者的無限熱情以外，還有就是制作機器人教具的成本下降。市場銷售價格下降，為機器人步入課堂、走到每位學生身邊，提供了重要的物質條件。當然，這也是歷史趨勢使然，“青山遮不住”，我們只需要敞開懷抱接納它，并扶持它健康前行。

謝作如：我個人認為，我國機器人教育正處于一個尷尬的境地：你說國家對機器人教育不重視吧，從2000年開始，中國科協和教育部組織了機器人比賽，一直在大面積推廣，從最初的滅火到現在的Bot Ball，比賽項目越來越多；你說重視吧，機器人教育在國家課程中找不到位置，總是無法普及，甚至連應該由哪個學科去承擔機器人教育都沒有統一的認知。2009年，我參加了中國教育學會中小學信息技術教育專委會組織的李冬梅老師負責的《中小學機器人課程指導綱要》的編寫，但是此指導綱要最終也沒能正式發布。請您簡單分析一下這樣的現狀。

李藝：在我國，基礎教育課程的設置，由教育部基礎教育相關管理部門分管，據悉，該管理部門的官員及相關專家，對奧林匹克競賽等各類競賽的教育價值，并不是十分認可。雖然有一些政府部門或社會機構組織的機器人競賽，但往往不是我國基礎教育管理的決定性力量，也不代表我國基礎教育管理體系的核心意志。因此，盡管有一些政府、機構組織的比賽或其他活動，甚至有時以教育部之名來組織，但在基礎教育管理在意義上是“非正統”的。因此，所堅持的信念及做法，看起來比較混亂。

基礎教育課程的設置與實施由基礎教育管理部門負責推動及監督，在既有的基礎教育課程體系中，也有為機器人教育留出的發展空間。一是在普通高中課程體系中，通用技術部分有一定量的、特定色彩的機器人內容；二是在義務教育階段，雖然機器人部分沒有明確進入國家課程序列，但在國家的課程體系框架中是采用的三級課程體系設計，即國家課程、地方課程和校本課程。很多地方就是用地方課程和校本課程的空間去實施機器人教育，這也是前面所說的全國各地小學和初中較多發生機器人教育實踐乃至機器人進課堂嘗試的原因和依據。當然，我們一定要認識到，就其重要性、可行性而言，機器人教育進入義務教育國家課程之中，將更加有利于它的發展，且這種愿望是有可能實現的。當然，我們還需認識到，機器人教育和其他課程不同，要進入中小學課堂，不是編寫一本教材就行，而是需要配備專用的器材。進一步說，當前市場上機器人的品牌眾多，規格復雜，缺少統一標準，這也給機器人教育進入課堂帶來了困難，這個問題需要在今后的實踐中慢慢解決，也肯定會得到解決。

△ 如何實現機器人的普及教育

謝作如：正因為機器人教育具有不可多得的育人價值，所以不論多么困難，我們都有一種要將機器人教育帶給更多學生的情懷。如果不是您在2012年用自己的課題經費資助我去購買Arduino器材，研究開源機器人，我也沒有條件去做深入的研究，也就不會有現在的開源課程“Arduino創意機器人”了。當然，這也僅僅是我們在普及機器人教育方面做的一點點成績。結合您這幾年的調查研究，機器人教育怎樣才能實現普及呢？

李藝：應該有這樣一群有情懷的人堅信機器人教育是大勢所趨，并為之努力奮斗。在奮斗的過程中，我們還要有信心，只要有信心，哪怕遇到困難也會樂在其中，也會不斷取得成就。

要實現機器人教育的普及需要多方的力量結合，無論課程專家還是一線教師，大家都要努力，努力就會成功。我們要努力做事情，做條件具備的事情，或者努力創造一定的條件去做事情。相信，在大的趨勢面前，草根的力量也是很強大的，也會對機器人教育的普及帶來很大的幫助。我所說的“草根”，泛指“非官方”，有時又邊界不清。例如，有我這樣的草根多年關注這項工作；也有一線教師在自己學校創造條件獨立嘗試取得成就，謝老師您就是典型，我就不多說了；還有部分地區教研員，利用自己的特殊身份，協調官員、企業、學校及教師各方，在區域范圍內實現機器人進課堂的突破。特別是這種區域性的突破，為機器人教育的發展提供了最為可靠的依據，對社會相關各界，都有很好的說服力。在我的記憶中，較早且較典型的區域性突破發生在2005年，時任哈爾濱市教育研究院信息技術教研部主任的楊青老師與哈爾濱工業大學的一支開發力量相配合，明確以“機器人進課堂”為旗幟實驗并改革機器人教育。時至今日，區域性突破已經很多，浙江嘉興南湖區教育研究培訓中心董得手老師通過努力，已經將南湖區的機器人教育辦得有聲有色。2014年，第二屆全國中小學機器人教學展評活動由他們承辦，并給人留下深刻印象。同樣能說明問題的是江蘇省將機器人教育相關內容正式寫進了本省的義務教育信息技術課程指導文件之中，為全省機器人教育的開展提供了重要的政策支持。總而言之，現在即使是站在全國的層面上看，也是“萬事俱備，東風欲來”。

謝作如：據了解，高中信息技術課程標準近期正在修訂中。我相信在新的課程標準中，機器人肯定會成為信息技術的一個新模塊。但是，機器人畢竟是一門跨學科的課程，學科邊界很難把握。作為信息技術教師，在把握機器人課程的核心目標時，應該關注STEM素養還是計算思維？

李藝：如果從信息技術課程標準制訂者的角度去看，肯定要對機器人課程進行周到完整的設計，使其成為一門符合基礎教育特定要求的課程模塊。但在課標推出之前，想率先投入嘗試的一線教師，大可不必過于糾結“無標準”這一現狀，完全可以根據自己對機器人教育的理解，結合教學經驗，利用可利用的條件，大膽地開展機器人教學的實驗。一些機器人教育的相關理念，無論STEM素養也好，計算思維也好，對學生來說都是有價值的。既然有價值，就可投入嘗試，何必顧忌太多？

至于學科課程的邊界問題，我們更不能狹隘，要有大課程觀、大教育觀，無需太關注所謂的“學科邊界”，只要對學生有益，就放開手去做。世界上的萬事萬物都是相關的，不同學科之間當然會存在一定的知識交叉、重疊，這很正常，物理和化學會有交叉，語文和數學也會有交叉。機器人教育，將涉及軟件、硬件，涉及編程，也涉及電路，更涉及機械，學科邊界的劃定，由教育管理部門委托課程專家去做，他們做出來，發布了，我們就參照；沒有做出來，我們就先自己大膽去試，只有好處，沒有壞處。

謝作如：高中通用技術已經有一個名叫“簡易機器人”的課程模塊，其核心內容為機械傳動，甚至沒有傳感器的內容，因為傳感器的知識在“電子控制技術”中。從我個人的角度，對這樣的課程設計是不滿意的、也是不認同的。拋開通用技術中的“簡易機器人”不說，我關心的是，信息技術中的機器人課程核心內容應該是什么？是程序編寫方面還是機械結構或者電子電路方面？

李藝：這還是要回到學科邊界的話題上來。我還是要強調，不要太狹隘，要包容。機器人是一種平臺，既可以用來上信息技術課程，也可以用來上通用技術課程。通用技術的“簡易機器人”部分的設計，肯定是考慮到課程的特點和需要來設計的，而信息技術課程中的機器人部分，必然按照信息技術課程的特點去設計。且“簡易機器人”內容的設計，是機器人部分在上一版高中通用技術課程標準中的呈現形式，現在高中課標在修訂之中，修訂完成后，也許會看到變化。