陜西省中小學生創客機器人教育現狀探析

孫文濤 師娜娜 李妍 孫洋

摘 要：與東部發達地區相比，創客機器人教育在陜西省起步相對較晚，但隨著“雙減”政策發布，創客機器人教育發展趨勢漸好。該文研究者通過到教育公司實習、培訓以及去學校提供課后服務，對中小學創客機器人教育有了深入的了解。文章從開設創客機器人教育課程的學校的狀況、課程教授的內容、師資力量、教育教學方法、學校開展該課程的形式、學生興趣以及家長對該類課程的認識程度七個方面對陜西省中小學生創客機器人教育的情況進行了調查，并提出相應的策略及建議。

關鍵詞：創客;機器人;中小學教育

基金項目：本文為陜西省2021年大學生創新訓練計劃項目（S202110722056）的研究成果。

作者簡介：孫文濤（1998—），女，陜西省咸陽師范學院教育科學學院。

師娜娜（2000—），女，陜西省咸陽師范學院教育科學學院。

李妍（2001—），女，陜西省咸陽師范學院教育科學學院。

通信作者：孫洋（1979—），男，陜西省咸陽師范學院教育科學學院。

一、背景與現狀

在2017年發布的《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》中明確提出要利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，其中提到要為中小學生設置人工智能相關課程，逐步推廣創客及編程教育。除此之外，2018年發布的《教育部辦公廳關于印發〈2018年教育信息化和網絡安全工作要點〉的通知》也指出，要“推進信息技術在教學中的深入普遍應用，開展利用現代信息構建新型教學組織模式的研究，探索信息技術在創客空間、創客教育等教育教學新模式中的應用，逐步形成創新課程新體系”。目前國內很多中小學已經開設了以機器人編程、航模、創客為主的課程，有的學校以社團活動的形式開展。這些不同形式的課程最開始在北京、上海、廣州以及深圳等發達地區開設，現在已逐漸在中西部省份開展。在人工智能時代，培養科技領域的人才的重要性顯而易見。

二、研究內容

現今，國內中小學愈來愈重視科技類教育以及對學生的創新實踐能力及跨學科學習能力的培養。科技類教育在國內發展迅猛。本文研究者針對陜西省中小學創客機器人教育現狀進行調查分析，并指出其中的不足之處，提出相應的策略及建議。

三、研究與實踐過程

首先，本文研究者到創客教育公司實習過，實習伊始是崗前培訓，培訓結束之后被分配到某學校授課。在授課時本文研究者觀察了解到，創客機器人教育的過程異于傳統課堂，并不是單純的“教師講，學生聽”，而是教師演示操作后，讓學生進行模仿操作。在創客教育理念指導下的知識學習過程中，教師和學生扮演著平等的角色。學生以小組為單位開展學習;教師在學生中間，邊講解邊操作;學生動手做與教師講解同時進行。學生也可以根據自己的思維與理解進行類似內容的演練。在教學實踐中，本文研究者將教學實踐過程分為三個階段，而每個階段都需要教師與學生配合進行。

1.第一階段的教學過程

首先，教師對學生進行分組，然后引導學生結合日常生活中接觸的關于創客知識的應用，如公園里的智能澆花設備、智能垃圾桶、智能感應水龍頭等，充分發揮自身的想象力、創造力，說出自己的想法，最后在此基礎上對學生加以引導。

2.第二階段的教學過程

教師先進行講解，在講解結束后給學生充裕的時間動手操作，而教師則在一旁觀察學生操作，幫助學生解決遇到的難題。在此過程中，教師能夠及時幫助學生鞏固所學的知識。學生是學習的主體，教師應該讓學生自己把握學習的節奏，選擇適合自己的學習方式，通過自主探究或與小組同學共同探討學習知識。

3.第三階段的教學過程

教師總結本節課的知識點，幫助學生回顧所學的知識，并對學生的作品進行拍照，讓學生獲得成就感。

四、研究方法

本文研究者采用了田野調查法。田野調查法分為五個階段：準備階段、開始階段、調查階段、撰寫調查研究報告階段、補充調查階段。本文研究者對前三個階段分析如下。

準備階段：本文研究者準備好想要調查了解分析的問題，針對問題選擇有代表性的、有特點的學校進行調查分析。因為此次教育實習是在某創客公司，所以本文研究者在去學校上課前就準備好了研究調查內容。

開始階段：本文研究者首先去創客教育公司進行崗前培訓，培訓內容包括三點，即認識和了解創客機器人教育，公司專業人員示范講課過程以及被培訓人員輪流講課，磨課、過課。崗前培訓結束后，該創客教育公司把每個教師分配到相應的學校授課。

調查階段：本文研究者首先了解每個學校的上課時間、上課地點、每節課的時長以及學校的負責教師等。每個學校都有不同的上課時間和上課地點，并且其每節課時長也不一樣。其次，在授課過程中，本文研究者尊重每個學生，并仔細觀察每個學生，通過學生對課堂的反饋初步了解學生對此類課程的看法并做好總結記錄。在教學中，本文研究者對每個學生的作品都拍照記錄，并在課間對學生進行自由訪談，深入地了解學生對此類課程的認識、想法以及看法。在課后，本文研究者把所講知識點與學生操作的照片發到家長群里，讓家長了解此類課程的意義，并和家長溝通交流。

五、調查結果及現狀分析

通過實地調查，并對結果進行分析后，本文研究者發現現階段的創客機器人教育中存在以下問題。

1.學校缺乏開設創客機器人的器材

器材是開設創客機器人教育的主要載體。本文研究者調查后發現大部分學校缺乏器材，如Microbit板、KT板、膠槍、機器人器材等。這些都需要教師自行從公司帶過去，并且，學生只有在上課的時候才能使用這些器材，其余時間學生無法接觸相關的器材進行創作，所以此項教育活動的開展具有一定的局限性。

2.缺乏專業教師

在學習過程中，教師起著引導作用，教師應對學生進行組織與指導。調查顯示，創客機器人教育領域師資力量薄弱并且準入門檻較低，行業標準還未統一，且大部分教師對創客機器人教育理念認識比較淺，相關培訓過程缺乏系統性。因此，教師很難激發中小學生對此類課程的興趣與熱情，難以有效啟發中小學生的思維，使其創作出豐富多彩的創客和機器人作品。

3.課程缺乏行業標準和統一教材

本文研究者發現，創客機器人教育課程沒有統一的、科學的教材，上課過程也沒有統一的標準與要求，各公司的上課標準與要求并不一致。這導致創客機器人教育課程的教學成果不便量化，暫未形成科學的評價系統。雖然學生的確能夠通過學習課程做出屬于自己的作品，但由于作品的品質不能得到科學的評價，因此教師無法為孩子的學習提供更加深入的指導。

4.部分家長對創客機器人教育認識不足

家長是孩子最好的啟蒙教師，一個孩子的成長和家長有很大的關系。如果家長對此類課程了解不足，即使孩子對此類課程感興趣，也不一定被允許學習。例如，在某次創客比賽培訓過程中，有一個小男孩說：“老師，你們社團也有這個課程嗎？我也想學這個，可是我媽媽給我報名吉他課了，不讓我學這個。”家長缺乏對此類課程的認識，限制了孩子對此類課程的學習，導致很多孩子錯過學習此類課程的關鍵期。

5.創客機器人教育發展不均衡

中小學創客機器人教育發展不均衡，與經濟水平關系密切。在西部地區，部分教師與家長對此類課程認識不足，影響了此類課程的發展。例如陜西省咸陽市部分小學缺乏微機教室、創客教室、機器人器材等，導致創客機器人教育課程無法順利進行，從而影響創客機器人教育的發展。

6.學生缺乏充足的學習時間

本文研究者在實地調查后發現，很多學校沒有機器人材料、創客套盒等，而開設相關課程的學校，也難以做到讓每個學生都擁有獨立使用設備與材料的機會與時間。由于一節課時間僅有一個小時四十分鐘，時間有限，學生很難開展創客機器人實踐活動。

六、中小學生創客機器人教育實踐的應對策略及意見

（一）增加創客機器人套盒

學校相關部門要加強對創客機器人教育的認識，加大對創客機器人教育的投入力度，購買更多的創客機器人套盒和器材，盡可能地滿足孩子的學習需求，以提高孩子的動手能力，培養孩子的創客思維和學習興趣。

（二）大力培養專業教師

無論是機器人教育還是創客教育，最重要的部分都是師資力量。優質的教師是推廣和發展創客機器人教育的必要因素。

（1）創客機器人教育課程的教師既要懂計算機教育技術又要懂兒童教育。但目前的高等教育體制還沒有成熟的培養機制培養此類人才，無法大量提供相應的人才。學校應該加大此類人才的培養力度。

（2）教師需要具備良好的語言表達能力，可以生動形象地講解抽象概念，加深學生的理解。教師還要了解學生的認知規律，合理設計教學內容并選擇合適的方法，依據學生的特點因材施教。

（3）給創客機器人教師提供系統的、專業的培訓也是非常有必要的。對于此類創新課程，教師要具備豐富的科學知識。

（4）加強教師運用創客機器人套盒的能力的培訓。創客機器人教育中有各種功能復雜的器材零件，如傳感器、Microbit板、齒輪、軸等，這些都是開展創客機器人教育的載體。教師若沒有接觸過這些套盒，就很難對學生進行各種指導活動。

（三）制訂課程標準，編寫合適的教材

目前，教育行業開始重視創客機器人教育課程的建設和發展，逐漸完善健全這些課程的課程體系。合理完善的課程標準可以讓中小學生在創客機器人教育方面得到更好的發展，能夠讓孩子的創新思維得到多方面的鍛煉。

（四）大力推廣創客機器人教育的知識，讓更多家長了解開設此類課程的目的和意義

以編程為中心的教育分為以下幾類。

（1）機器人編程教育——以結構搭建和簡單圖形化編程為主。

（2）創意游戲編程教育——以圖形化編程為主。

（3）創客編程教育——以電子電路設計和圖形化編程為主。

（4）人工智能入門英文代碼編程教育——以英文代碼為主。

（5）信息學奧賽——以英文代碼為主，技術含量最高，是編程教育領域里唯一一個受高校自主招生認可的項目。

這些有關創客和機器人的課程是一種向著“創新與創造”的教育。這種形式的教育，強調培養學生善于發現生活中的各種問題，并進行獨立思考，創造工具，進而解決遇到的問題的能力。在此類教育中，學生還能提高一定的團隊協作能力，學會與他人共享智慧，形成成果。

（五）利用線上免費資源，促進教育均衡發展

在教育資源相對匱乏的地區，相關教育部門便可以利用互聯網上大量的教學資源，幫助那些資源匱乏的學校的授課教師組織課程方案，安排創客機器人課堂內容，讓更多的精良教育資源惠及廣大師生。

（六）增加學生課后拓展學習的時間

應用創客機器人教育培養學生的創新精神和實踐能力，要花費大量的精力和時間，因此短暫的課內時間并不利于此類課程的開設。但隨著“雙減”政策的推進，學生也有更多時間去學習自己感興趣的知識。這為創客機器人教育的發展奠定了基礎。創客機器人教育是讓學生主動探索的一門課程，能滿足學生的個性化需求。

結語

本文研究者通過在陜西省某創客教育公司的實習，深入了解了創客編程與機器人、航模搭建教育的現狀，并針對相應的問題提出了一些對策和建議，希望創客機器人教育在“雙減”政策的背景下能夠蓬勃發展。

[參考文獻]

李偉，陳衛軍.Arduino機器人進入信息技術課堂的策略研究[J].軟件導刊（教育技術），2018，17（6）：12-15.

陳麗琴. 中小學創客教育管理信息系統的設計與開發[D].武漢：華中師范大學，2019.

王焱.高師院校“現代教育技術”課程改革的探討[J].企業家天地下半月刊（理論版），2007（4）：83-84.

趙康健. 面向創新能力培養的小學Scratch課程研究性學習模式構建[D].無錫：江南大學，2018.

姜雪，牛楠森，李振文.學校課后服務課程的價值定位與功能重構[J].教學與管理，2022（2）：5-8.