從四方面入手讓機(jī)器人教育進(jìn)課堂

陽其輝

當(dāng)今時(shí)代是人才競爭的時(shí)代，學(xué)生需要具備多種能力。智能機(jī)器人技術(shù)融合了電子、傳感器、機(jī)械、軟件和人工智能等技術(shù)，充分體現(xiàn)了當(dāng)今信息技術(shù)多項(xiàng)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，是信息技術(shù)的重要內(nèi)容。目前，人工智能機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療、衛(wèi)生、教育等眾多領(lǐng)域。機(jī)器人教育，成為培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的一條有效途徑。通過開展機(jī)器人搭建、編程、創(chuàng)意等實(shí)踐活動，進(jìn)一步提高學(xué)生的觀察能力，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，這有助于貫徹教育方針，推進(jìn)素質(zhì)教育，體現(xiàn)先進(jìn)教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的綜合能力，激發(fā)學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的積極性和主動性。

從指導(dǎo)教師培訓(xùn)入手

機(jī)器人本身是高科技的產(chǎn)物，所涉及學(xué)科的相關(guān)知識和技能較為復(fù)雜，對教師的要求相對較高。作為機(jī)器人教學(xué)的教師，要成為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、幫助者，充分挖掘?qū)W生的聰明才智，積極引導(dǎo)學(xué)生開展活動，開拓學(xué)生創(chuàng)新思維獲取新的知識，機(jī)器人指導(dǎo)教師的專業(yè)素質(zhì)直接影響中小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展。

目前機(jī)器人教育師資隊(duì)伍比較薄弱，大多數(shù)機(jī)器人教師沒有接受過正規(guī)的機(jī)器人教育，專業(yè)的機(jī)器人教師匱乏在一定程度上制約著機(jī)器人教育的發(fā)展。

大多數(shù)教師來自信息技術(shù)、科學(xué)、通用技術(shù)這3個(gè)相關(guān)性較強(qiáng)的學(xué)科。但是，除部分校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)之外，公立校幾乎沒有專職機(jī)器人指導(dǎo)教師。還有一些學(xué)校由于校內(nèi)缺乏師資，只能通過外聘廠家技術(shù)工程師、地區(qū)銷售協(xié)助開展相關(guān)活動。然而機(jī)器人學(xué)科是一門交叉性極強(qiáng)的綜合性學(xué)科，它涉及機(jī)械制造、自動控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等許多學(xué)科。來自不同專業(yè)背景的教師在從事機(jī)器人教育時(shí)勢必遇到知識和技能上的難題，因此無論是何種教育背景出身的教師，由于機(jī)器人教育的綜合性和專業(yè)性，在從事機(jī)器人教育時(shí)都有自身的優(yōu)勢與不足。

機(jī)器人指導(dǎo)教師在成長初期，由于缺乏豐富的機(jī)器人教學(xué)資源、有效的信息交流平臺，只能通過為數(shù)不多的培訓(xùn)活動接受學(xué)習(xí)，靠自身慢慢積累，摸索尋找到其他的學(xué)習(xí)資源與渠道，才得以逐步成長。像我們衡陽市，機(jī)器人指導(dǎo)教師可以通過多種多樣的學(xué)習(xí)途徑，除參與培訓(xùn)之外，還可以主動地通過網(wǎng)站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關(guān)信息。我市建有機(jī)器人教育QQ群，及時(shí)發(fā)布各種學(xué)習(xí)、比賽信息，組織開展機(jī)器人輔助教學(xué)、機(jī)器人學(xué)科教學(xué)為主題的培訓(xùn)活動和研討會，從而提高教師參與機(jī)器人教育的積極性，吸引更多的教師加入到機(jī)器人教育領(lǐng)域，在交流和學(xué)習(xí)中促進(jìn)機(jī)器人指導(dǎo)教師的健康成長。

從課程開設(shè)入手

2003年4月正式頒布的《普通高中技術(shù)課程（實(shí)驗(yàn)）》，首次在“信息技術(shù)”科目中設(shè)立“人工智能初步”選修模塊，并在新增加的通用技術(shù)課程中設(shè)立了“簡易機(jī)器人制作”選修模塊。教育部新制定的《普通高中物理課程體系（實(shí)驗(yàn)）》亦提出“收集資料，了解機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的意義”的建議。

但是目前，只有極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入了正規(guī)課堂教學(xué)。例如：2000年，北京景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中，在國內(nèi)率先開展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)。2001年，上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級中學(xué)等學(xué)校開始以校本課程的形式進(jìn)行機(jī)器人活動進(jìn)課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機(jī)器人引入課堂教學(xué)，在哈爾濱師大附小、60中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)等41所學(xué)校開設(shè)了“人工智能與機(jī)器人”課程，用必修課形式對中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)方面的教育。

在湖南省，只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校把機(jī)器人培訓(xùn)納入通用技術(shù)選修課。在筆者所在學(xué)校，首先是借2007年高中課程改革開設(shè)了興趣課，面對高一、高二有興趣的學(xué)生，每周安排1個(gè)課時(shí)。其次是借助機(jī)器人社團(tuán)。最后是利用通用技術(shù)課，在教學(xué)中將學(xué)生以組為單位，每組自選小組長，自選機(jī)器人項(xiàng)目中的任務(wù)，集全組同學(xué)的智慧綜合運(yùn)用各學(xué)科知識特別是物理、數(shù)學(xué)知識來完成任務(wù)，將通用技術(shù)、機(jī)器人、各學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣，以期全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

從機(jī)器人競賽入手

國外開展中小學(xué)機(jī)器人教育活動是從競賽活動開始的。國際上最早的機(jī)器人競賽發(fā)生在1988年，日本廣播協(xié)會舉辦了首屆機(jī)器人比賽。20世紀(jì)90年代以后，美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認(rèn)知移動機(jī)器人”計(jì)劃，機(jī)器人越來越成為一個(gè)培養(yǎng)中學(xué)生綜合能力的學(xué)習(xí)平臺。在“世界機(jī)器人王國”日本，每所大學(xué)都有高水平的機(jī)器人研究和教學(xué)內(nèi)容，每年定期舉行各種不同層次的機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作大賽，既有國際性高水平比賽，也有社區(qū)性中小學(xué)生參加的比賽。此后，機(jī)器人競賽發(fā)展的規(guī)模不斷壯大，項(xiàng)目不斷完善，影響力不斷增強(qiáng)。

我校組織學(xué)生參加機(jī)器人足球賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意比賽等，通過各屆參賽學(xué)生的奮力拼搏，多次獲得市、省、全國的金牌、銀牌等優(yōu)異成績，得到學(xué)校的財(cái)力投入與政策支持，建設(shè)專用教室，更新?lián)Q代電腦、展示柜、搭建臺、投影機(jī)等硬件設(shè)施，添置機(jī)器人器材配件庫；得到上級行政主管部門如教育局、科技局、科協(xié)等的支持，使機(jī)器人活動作為學(xué)校的特色教育持續(xù)開展。

從領(lǐng)導(dǎo)、家長思想工作入手

部分學(xué)校將機(jī)器人教育視為短期行為，過分強(qiáng)調(diào)競賽成績，走入了競賽的誤區(qū)。很多學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)決定投資機(jī)器人項(xiàng)目的目的不是看這一活動會給學(xué)生的成長帶來什么，而是看比賽中能拿到什么樣的成績，能否為學(xué)校“爭門面”，而社會、家長看重的往往也是這一點(diǎn)。有些學(xué)校買了幾臺機(jī)器人，當(dāng)年比賽成績不理想，結(jié)果來年就連正常的機(jī)器人活動必需的零配件也不給了。家長也怕影響孩子學(xué)習(xí)。

通過這幾年的工作和取得的成績，領(lǐng)導(dǎo)和家長能夠逐步認(rèn)識到，學(xué)生在機(jī)器人活動中獲得了多方面能力的培養(yǎng)。

團(tuán)隊(duì)合作能力

一個(gè)成功團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)隊(duì)員必須具有合作精神，而開展機(jī)器人興趣小組活動中就是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的最佳平臺。活動要求圍繞機(jī)器人調(diào)試、場地準(zhǔn)備，無不體現(xiàn)學(xué)生之間的配合，促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、吃苦耐勞的精神，以及團(tuán)隊(duì)合作、友愛互助的作風(fēng)和科技創(chuàng)新的熱情。

創(chuàng)新能力

引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行富有創(chuàng)造性的各種機(jī)器人搭建，鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索，使用與眾不同的方法、思路，對學(xué)生有創(chuàng)意的想法或做法，教師全力支持，這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神，也提高了他們的綜合素質(zhì)。

應(yīng)變能力

由于機(jī)器人的運(yùn)行受時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境等因素的影響，制作機(jī)器人時(shí)要考慮很多因素。特別是競賽機(jī)器人的制作，要求選手能夠根據(jù)場地的實(shí)際情況，現(xiàn)場搭建、編程、調(diào)試，完成規(guī)定的競賽項(xiàng)目，具備臨場應(yīng)變能力和處理突發(fā)事件的能力，這就要求教師在平時(shí)訓(xùn)練中注重培養(yǎng)學(xué)生的臨場應(yīng)變能力。

只有實(shí)現(xiàn)了從上述4個(gè)方面人手，機(jī)器人教育才會真正走進(jìn)課堂，機(jī)器人教學(xué)才會真正走入“尋常百姓家”。