建·研·創：小學“機器人教育”普及的實踐研究

夏云燕

摘要：為貫徹落實國務院《新一代人工智能發展規劃》，更好地促進機器人和人工智能技術與教育教學的融合，作者所在學校對“組織聯動：建協作式組織，助學校頂層協同”“課程聯動：研分層式課程，助學生普及學習”“研修聯動：創落地式研修，助教師專業成長”等路徑展開探索，進行了小學“機器人教育”普及的實踐。

關鍵詞：三式三助;機器人教育;普及;路徑

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）04-0089-04

近年來，為貫徹落實國務院《新一代人工智能發展規劃》，更好地促進機器人和人工智能技術與教育教學的融合，機器人教育受到了廣泛關注和高度重視。在一線的基礎教育領域，競賽模式、社團模式等依然占據絕對的主導地位，普及性的機器人教育亟待發展。機器人教育在培養學生問題解決能力及創新能力、提升學生整體的信息素養方面具有不可替代的作用和優勢，那么如何讓更多的學生享受到優質的機器人教育呢？筆者所在學校基于機器人教學現狀、機器人課程特點等對小學“機器人教育”普及路徑展開探索，如圖1所示。

● 組織聯動：建協作式組織，助學校頂層協同

筆者所在學校依托嘉興市中小學教育機器人協作組，通過建協作組、顧問團、輔導團的組織聯動助學校頂層協同，促進“機器人教育”協同研討、引領和發展（如圖2）。

1.建協作組，協同研討

2019年6月，市小學教育機器人協作組在省教育技術中心、市教育裝備與信息中心、市教育學院有關領導的共同見證下成立市機器人示范建設校協作組。共有來自市內的17所機器人特色學校加入了協作組，筆者所在學校作為牽頭單位根據協作組工作計劃，組織各項機器人專題研討活動，有效促進了協作組成員單位的協同研討。

2.建顧問團，協同引領

“機器人教育”的普及需要專家的專業引領，專家顧問團由三部分構成（如圖3）。一是裝備顧問，“機器人教育”的開展和普及離不開裝備戰線的支持。因此，由各縣市裝備條線負責人等組成的裝備顧問，為學校提供裝備專業指導，為機器人教育教學的開展提供了裝備保障。二是教研顧問，聘請人工智能及機器人教育方面的專家，如市區各級教研員、課程專家等，跟進課堂教學、課題研究、專題研討等，重在把脈機器人教育教學發展方向，指導形成有影響力的成果。三是技術顧問，機器人專業性較強，需要專業人員進行技術支撐，學校根據開展的機器人項目引進技術支持，對學校開展的機器人項目給予有針對性的技術支持，以此確保“機器人教育”的順利開展。

3.建輔導團，協同發展

來自全市教育機器人特色學校的機器人教育教學的教師，走在了機器人教學的前列，他們往往都在機器人教學方面有一技之長。將有興趣、有能力、有擔當的教師組成一個教育機器人教師輔導團，能發揮領頭羊的作用，不斷加強和優化“頭部效應”，將機器人教育向更為廣闊的空間輻射。輔導團的建立也能很好地促進機器人教育教學的協同發展。例如，2019年，省教育廳國際部向很多學校贈送了軟銀機器人，對于全新的設備和教學，各校教師組成的專項輔導團共同學習、研究、探討，更快地助力機器人在學校教育中的推進和普及。

● 課程聯動：研分層式課程，助學生普及學習

筆者所在學校于2004年就成立了機器人工作室，是浙江省最早開始機器人教育教學研究的學校之一。經過十多年的發展，學校的機器人教育教學模式不斷創新。從虛擬到實體，從競賽到課堂，從精英到普及，學校通過拓展課、公益課等多形式、多層次的機器人“1+X”課程體系構建，助力學生機器人普及學習（如圖4）。

1.研課堂教學，夯實基礎

核心素養的落實途徑是學科教學，學科核心素養的落實在于課堂教學，課堂教學目標以學生素養發展為核心。課堂教學是開展機器人教育教學的主陣地，教師根據學校特色通過教材校本化、評價多元化等方式，助推學生機器人普及學習。

（1）教材校本化

2020年，浙江省小學信息技術新修訂教材中增加了機器人內容的比重，教師根據信息技術課程從關注工具特征到關注學科本體的內容轉向和從應用行為到學科思維的價值轉向，將信息技術教材中的機器人板塊內容校本化，使學生在機器人教育教學中解決問題能力得到全面發展。

例如，在新修訂的信息技術五上第三單元趣味編程單元教學中，用軟銀機器人的RoboBlocks平臺開展教學，不僅可以讓學生了解編程的一般過程與方法，還能通過編寫簡單的程序，激發學生學習計算機程序設計的興趣，提升解決問題的能力。又如，在《角色對話》一課中，通過小組合作與Pepper對話，不僅讓學生深刻感受順序結構程序編寫的方法，還能通過與Pepper機器人的對話，加深學生的編程體驗。再如，在六下第二單元與機器人零距離中，在學習STEM項目“機器人迷宮”時，通過情境導入、設計迷宮、制作迷宮、測試編程、小組展示等環節開展項目學習，讓學生在跨學科融合中，運用多學科知識，全面提升問題解決能力。

（2）評價多元化

什么樣的課是好課？什么樣的學習是好的學習？什么樣的課程是好的課程？豐富的機器人活動，需要多元精準的評價對機器人教育方向進行引領，客觀公正的評價標準可以讓教師更好地對機器人教育進行正確的定位和把握。評價主體、評價方式、評價內容等的調整和完善，可以更好地促進“機器人教育”的開展。例如，在“Pepper黨史宣講員”項目中，學生通過程序編寫實現Pepper機器人聲情并茂地進行演講，作為助講的學生如何配合機器人進行黨史的宣講則成為重要的評價內容。又如，針對活動類的機器人項目學習，活動的參與度等就成為評價的標準之一。

2.研拓展教學，張揚個性

機器人課程的多樣化，可以更好地滿足學生的個性化需求，筆者所在學校按年級分別開設了虛擬機器人、樂高EV3機器人、空中機器人（無人機）、IER智能挑戰機器人等社團課程，由學生自主選擇參加，讓學生在多元的機器人課程學習中充分張揚個性。

例如，《IER智能挑戰機器人》課程對學生的動手能力，空間想象能力，創造性思維，分析問題、解決問題能力的培養有獨特的作用;而《走進Pepper機器人》更是帶領學生走進精彩的人工智能世界，探索創造人類的智慧未來。

3.研公益教學，共享成果

機器人已經滲透在學生生活的方方面面，將優秀資源引入到學校的機器人公益教學中，可以使“機器人教育”得到更為有效的發展。例如，帶領機器人工作室成員到技師學院工業機器人實訓基地，開展“走近機器人 筑夢新未來”機器人研學活動，通過參觀、觀摩、課程體驗等活動幫助學生開啟人工智能探索之門。

學校依托之江匯教育廣場開發了“走進Pepper”等課程的同步課程，供來自省內的學生自主選擇學習，累計共有近6000人次關注，有幾百名學生報名參加學習。軟銀機器人、樂高EV3等機器人體驗也在區域“名師有約”活動中廣泛開展并深受學生喜愛。

● 研修聯動：創落地式研修，助教師專業成長

筆者所在學校創新學校原有的教學研究形態，通過自主式、抱團式、主題式等豐富的研修活動，確保教師隨著機器人教育的開展，助推教師個人專業成長（如圖5）。

1.創自主式研修，助個人成長

基于機器人課堂教學的開展，機器人教學的教師們積極開展教育教學研究，促進教師專業成長。學校圍繞“1+N”機器人教學課程體系，推動學校機器人教學，推進機器人教學普及，讓更多的學生有興趣，有能力，有創新。

在實際教學實踐中初步形成了機器人教學的四大策略：①情境創設，全局統籌，完善學生計算思維的系統性;②實踐體驗，存簡求異，強化學生計算思維的靈活性;③啟發引導，發現問題，拓展學生計算思維的深刻性;④合理算法，優化程序，提升學生計算思維的獨創性。

機器人教育教學研究活動的開展，促進了課堂的有效性發展，不僅幫助學生獲得良好的學習體驗，更促進了教師的專業成長。

2.創抱團式研修，助團隊融合

各機器人示范建設校開展的項目不盡相同，所以很多學校是在孤軍奮戰，教師們在機器人教學中所獲得的經驗沒有辦法分享，碰到的困難也沒有途徑解決。針對不少學校都引進了基于互聯網的虛擬機器人教育和創新設計平臺——iRobotQ 3D的現狀，多所學校對虛擬機器人的課程定位、核心目標以及發展預定方向及教學策略、教學方法等展開共同研討，以期更好地促進iRobotQ 3D虛擬機器人教學順利地開展。

機器人教學的教師都有一些相同的特點，如很多機器人項目負責教師都是科學教師出身，他們的動手能力特別強，他們都認識到機器人教學不僅能全面培養學生的動手能力、合作能力、綜合運用知識的能力、創造能力以及克服困難的能力，還可以考驗和錘煉他們承受挫折、挑戰自我的能力。因此，教師們在區域合作的前提下，對機器人教學如何開展進行了探討，也在課程開展、學生競賽方面取得了很好的成績。抱團式研修，有效促進了團隊融合。

3.創主題式研修，助區域發展

各機器人示范校雖然開展的機器人特色項目不同，但很多項目的開設與推進卻有著共通性，因此開展有針對性的專題式研修活動，可以有效助推機器人教學的發展。

專家引領式。在機器人教學實踐過程中，邀請專家顧問團成員做教育教學科研、課程建設開發、校本教材編寫等專題講座與指導，為機器人教育教學普及保駕護航。

網絡研討式。負責機器人教育的教師基本上都是自學成才，他們往往在某一個或幾個領域比較專業，但目前隨著機器人項目的不斷引進和推動，機器人教育對教師們提出了更高的要求，也無形中增加了教師的壓力，網絡為教師們創設共同進步的平臺，教師可以通過QQ、微信、釘釘等多元平臺，開展網絡研討。

實地觀摩式。筆者所在學校周邊有很多高新企業，這些企業有很多資源可以供教師學習和利用，將優秀資源引入到學校的機器人教學中可以有效促進學校機器人教學的發展。

三式三助小學“機器人教育”普及路徑的探索，有效地提升了學生解決問題的能力，使學生核心素養得以形成，凸顯了學科的育人價值。筆者所在學校立足機器人教育，開發了豐富的機器人教育教學資源，構建了多元的機器人課程體系，助力學生自主學習、分層學習、個性化學習，豐富優化了學生機器人學習的方式與體驗。在機器人學習體驗過程中，學生的思維能力、創新能力、解決問題能力等綜合素養得到全面提升。

參考文獻：

[1]趙曉慧.基于項目式學習的小學機器人課程設計研究[D].西安：陜西師范大學，2018.

[2]李呈玉，李開榮.對小學機器人教育教學現狀的反思[J].中國教育技術裝備，2016.

[3]薛奇秀.例談初中機器人大班教學的有效實施策略[J].中國信息技術教育，2021（10）：51-52.

本文系2021年浙江省教育信息化專項課題“三式三助：區域聯動推進中小學‘機器人教育’普及的路徑研究”（課題編號：2021ETC024）的階段性成果。