我國中小學機器人教育開展的現狀、問題及其對策

王心彤　胡衛星

機器人教育是將機器人以各種不同的實踐應用形式運用到日常的教育教學活動中的新型教育模式。常見的機器人教育主要有兩種形式：①作為一門獨立的課程，常見于地區性、全國性或國際性的機器人比賽。但從總體來看，這種形式受眾較小且呈現出明顯的地區差異性。②作為信息技術課程的一部分來展開，2018年教育部頒布的《普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017版）》指出機器人教育以中小學信息技術課為媒介來培養學生。[1]

● 中小學機器人教育研究的現狀

1.整體研究情況

筆者在中國知網上以“機器人教育”為關鍵詞搜索2004年至今的文獻，共檢索到相關的文獻1455篇。研究發現，我國的機器人教育研究大多是面向中等教育，結合信息技術教育進行具體深入的學生教育研究。

近年來機器人教育不斷發展。在理論方面，逐漸融合了創客教育、技術教育、創新教育、自主學習等教育理論[2];在技術方面，隨著5G技術的出現與發展，人工智能、人形機器人、物聯網、虛擬機器人等技術得到了廣泛關注;在應用方面，傾向于關注學習過程、教學效果和學習活動等內容，注重學生在學習過程中學習方式和思維方式的轉變。

2.具體實踐狀況

機器人教育在理論體系方面的研究包括：人機交互系統，讓學生在實踐中培養創造與動手能力;信息技術與教育的深度融合，提高學生邏輯思維和計算思維能力;作為STEAM教育和創客教育融合后的延伸，將各方面能力培養統一起來。機器人教育在教學實踐研究方面，主要包括九大教學模式（如下頁表）。

● 中小學機器人教育存在的問題與對策

1.缺乏國家層面的示范引領和整體課程體系的建立

整體上機器人教育存在如下顯著問題：教學目標不具有系統性，各階段教學目標的劃分不夠明確;教學內容設計缺乏專家指導;教學活動實施缺少科學性;機器人產品不夠規范，種類繁雜，且相互之間不兼容，開放性低;校內機器人教育大多以選修課形式開設，相關配套設施不完善。之所以會形成這樣的問題，是因為我國機器人教育課程缺乏國家層面的整體調控及對課程體系的系統設計與指導。各級各類學校沒有統一的標準參照，常將機器人教育采用碎片化形式穿插在信息技術課或綜合實踐等選修課中，課程實施以簡單科普為目的，未充分發揮機器人教育對學生思維與能力的培養價值。[5]要解決機器人教育實施中的上述問題，需要將機器人課程從現有的信息技術課程體系中獨立出來，建立整體的課程內容體系，發揮國家的示范與引領作用。從制度上，創新辦學制度，將機器人與教育深度融合;從方法上，基于國情合理借鑒發達國家的成功經驗，將培養學生的創造能力、科學水平、計算思維和信息素養融入到課程中，構建滿足自身需求的機器人課程。

2.沒有突出的課程特色及缺乏專業化的教師

在課程方面，機器人教育作為獨立的課程仍處于起步階段，它更多的是將機器人課與信息技術課或綜合實踐等相結合，以課外活動的形式開展，課程教學整體上處于缺乏科學規劃的零散狀態。在教師方面，機器人教師在機器人教育專業理論、知識和技能等儲備上都有所欠缺。

面對課程特色問題，應當首先明確機器人教育的目的和任務。面對教師專業培養問題：一方面需要在本科師范生的培養中，設置機器人教育相關的課程;另一方面需要對在職教師進行專業素養提升，在教師教學能力的定期培訓中，使其及時更新觀念，將校外機器人教育的先進經驗積極引入一線教師的教學實踐活動中。

3.教學大多以編程為主，且教學內容相對孤立

目前，受機器人價格、功能和更新換代速度等的限制，大多數學校和教育機構均以計算機操作且投入較低的編程教學為主，這在極大程度上影響了機器人教育的豐富性和融合性。在現有的機器人編程課程中還普遍存在難度設置不合理、難度梯度與學生不匹配及教學內容“孤島化”等問題。

為此，國家需要加大對機器人教育的規范力度和宣傳力度，大力發展機器人教育產品研發事業，加速通用機器人組件及編程軟件的開發與應用，降低學校機器人教育成本，促進其深入發展。同時，積極開展相關研究，確保機器人教育具有可擴展性和開放性，設置恰當的教育目標和課程內容，結合學生特征來優化難度設置，加強機器人教育與其他學科內容之間的融合，從而實現學生動手能力、合作能力和創造能力等的培養與發展。

4.缺乏相互學習、實踐和交流的系統或平臺

機器人教育在國內多是以競賽形式展開，以賽促教的教學形式在培養學生競賽能力和學習積極性的同時，也帶來了過于功利性和缺乏過程性培養等問題。此外，還存在課程領域小眾且應用實踐機會少，一線師生缺乏常態化的實踐機會和交流系統或平臺等問題。

要解決這些問題，首先，需要積極創設機器人教育環境，學校和教育機構可以設置多方向的機器人教育課程供家長和學生根據自身發展方向選擇;其次，學?；驒C構可以通過創設虛擬機器人平臺，提高學生調試程序的效率，通過在虛擬平臺上操作，大大降低錯誤程序對實物機器人的損害;最后，平臺也可以利用移動設備為學生提供參與學習、操作、溝通交流的渠道，從而推進機器人教育實施的深度與廣度。

● 中小學機器人教育研究與實踐的新動態

1.中小學機器人教育專業理論研究的系統構建

我國機器人教育的發展大致可分為三個階段：第一階段——思想滲透期，主要是嘗試將國外先進的教育理念應用于國內的機器人課程。第二階段——初步形成期，受國內外機器人競賽和國家層面政策關注的影響，呈現出快速但不平衡的發展狀態。第三階段——飛速上升期，隨著《基礎教育信息技術課程標準》的出臺以及各類相關的教育機器人設備的快速發展，機器人教育開始在學校和社會中得到廣泛實施。機器人教育關注的重點從機器人軟硬件轉向機器人應用研究再到機器人教學方法的深入實踐。

2.中小學機器人教育相關技術產品的系列研發

從技術發展的角度來看，隨著人工智能技術的逐步發展，機器人教育產品在校內外的應用將更加廣泛，而當前的機器人教育產品缺乏規范性和統一性。無論是國內還是國外的機器人教育產品研發公司，其開發應用的機器人教育產品眾多，且都自成體系，彼此之間的兼容性極差，尤其是機器人程序的開放性很低，機器人編程沒有通用的標準。面對諸多問題，有必要按照統一標準研發通用于教學工作的系列產品，這將大大降低學校在機器人教育方面投入的成本，便于學校購置維護和更新各類設施，有利于教育資源的整合和教學實踐經驗的交流。

3.中小學機器人教育師資隊伍的專業化培養

從教師資源來看，機器人教育的推廣與發展必然引發專業教師培養方面的變革，以重點培養教師的專業機器人知識、教學能力以及創造性思維。因此，一方面，部分中小學校可以選拔合適人才，培養自己的機器人教育專業教師。另一方面，加強在職教師的培訓，多校聯合促進教師交流能有效提高機器人教育的師資力量?？梢赃M行集團學校之間的統一備課、手拉手學校的集中學習等，先提高區域內機器人教師的水平，再逐漸擴大區域，逐步提高中小學機器人教師的專業化水平。在信息化時代，學習意識、開放意識和創新意識將是教師必不可少的基本素質。

4.面向學生核心素養提升的機器人教育教學實踐

我國的專家學者提出了以人文底蘊、科學精神、責任擔當、學會學習、實踐創新、健康生活等六大內容為主體的核心素養培養體系。機器人教育是提升學生核心素養的重要教育實踐形式之一。機器人教育與學科課程整合的方式主要有兩種：一種是基于項目的學習，教學方法采用跨學科整合，不帶有學科痕跡，基于項目學習，將真實生活中的科技問題與情境融入到學生的學習過程當中;另一種是與原有學科課堂相結合，以聯系現實生活的綜合性主題來整合學科教學內容，在學科課堂中滲透機器人教育。引導學生在面對項目時：第一，樹立健康生活的意識，培養生活能力，而非單純獲取應考知識;第二，培養綜合運用多學科知識解決問題的能力，鍛煉問題探究、科學思維以及技術運用等能力;第三，形成正確的情感態度與價值觀，具備國家、社會以及個人的責任擔當。理論與實踐緊密結合是機器人教育的一大特色，也是多學科整合教學方式的切入點。

總之，機器人與教育教學的融合發展必將成為我國新時代教育的重要課題之一，并不斷產生深刻的變革和技術應用方面的創新。機器人教育既是機遇也是挑戰，目前其普及程度還不夠高，人們對其的認識還不夠全面，國家要提高機器人教育的水平，不僅需要一大批高素質人才，還需要良好的科技創新環境。未來，廣大中小學學生通過機器人從小學習綜合性前沿知識，養成探索求是的科學精神，培養創新意識與創新能力，發展問題解決的綜合實踐能力，這才是機器人教育最根本的目的。

參考文獻：

[1]徐多.機器人教育的知識圖譜分析研究[D].錦州：渤海大學，2018.

[2]彭紹東.論機器人教育（上）[J].電化教育研究，2002（06）：3-7.