淺析中小學(xué)機器人教育所面臨的問題及解決方法

1、淺析我市中小學(xué)開展機器人教育活動所面臨的問題及解決方法摘要：國務(wù)院關(guān)于基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的決定中指出：“大力普及信息技術(shù)教育，以信息化帶動教育現(xiàn)代化?！敝悄軝C器人教育就是計算機和計算機語言、通信、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)和人工智能等眾多先進技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計相結(jié)合的教育實踐活動。本文分析闡述了中小學(xué)機器人教育的意義，中小學(xué)機器人教育所面臨的問題以及解決的方法和途徑。關(guān)鍵詞：智能機器人；信息技術(shù)；機器人教育；一、 為什么要讓機器人進中小學(xué)課堂目前，我國很多的中小學(xué)都在搞“智能機器人”活動，形式也是多種多樣的：有的發(fā)達地區(qū)如上海、北京的一些學(xué)校甚至已經(jīng)進課堂了，但是其他大部分的學(xué)校都是以課外興趣小組或競賽

2、的形式存在。那么，到底機器人教育在中小學(xué)有沒有存在的必要呢？或者說，機器人教育在中小學(xué)有沒有它的價值呢？我認(rèn)為完全是有必要的。下面我就談?wù)勎业南敕?。一直以來，我們中小學(xué)信息技術(shù)都存在這樣一種狀況：小學(xué)生學(xué)習(xí)windows、office；初中生學(xué)習(xí)windows、office；到了高中，同學(xué)們還在學(xué)習(xí)windows和office；對于這種簡單的、重復(fù)的教學(xué)，老師和同學(xué)們深感無奈：老師們感到信息技術(shù)課難上，同學(xué)們更提不起興趣來。而對于引入更深的單純的計算機程序設(shè)計，歷史經(jīng)驗表明這條路同樣是行不通的。難道我們的信息技術(shù)課就沒有出路了嗎？我認(rèn)為如果引入智能機器人模塊，就將會使我們這門課程給人以耳目一新

3、的感覺，信息技術(shù)課程也就有了新的活力和生命力。而對同學(xué)們來說，我相信他們也會為機器人技術(shù)的魅力所深深吸引。我們知道，智能機器人是一門綜合學(xué)科，他涉及機械、電子、力學(xué)、控制、傳感器技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)和人工智能等多種先進技術(shù)，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程。我們甚至可以這樣說，到目前為止還沒有哪一種技術(shù)平臺比智能機器人更具有如此的綜合性。引進智能機器人的教學(xué)必將給信息技術(shù)的課程增加新的活力，智能機器人會成為培養(yǎng)中小學(xué)生綜合能力信息素養(yǎng)的優(yōu)秀平臺。全國中小學(xué)信息技術(shù)專業(yè)委員會機器人學(xué)組組長、北師大教授郭善渡就認(rèn)為，智能機器人教育和我們數(shù)學(xué)，物理學(xué)科一樣，對學(xué)生起到一種“思維體操訓(xùn)練的作用。這種比喻

4、得到研究會成員的一致贊同，大家都認(rèn)為這樣的體驗對同學(xué)們的成長是非常有益而且也是必要的。這也體現(xiàn)了我們所倡導(dǎo)的“以人為本”的素質(zhì)教育。信息技術(shù)課堂教學(xué)改革特別強調(diào)注重對學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗、感悟和實踐的過程，注重學(xué)生個性的健康發(fā)展和對學(xué)生的創(chuàng)新精神、實踐能力的培養(yǎng)，智能機器人教學(xué)非常有利于貫徹這一理念。國外機器人教學(xué)實驗證明，機器人競賽不僅活動主題有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學(xué)生可以用不同的方法達到同一個目標(biāo)，因而智能機器人活動能激發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。在機器人教學(xué)中，學(xué)生通過動手實踐獲取知識。他們就像真正的工程師一樣，針對項目主題進

5、行研究、策劃、設(shè)計、組裝和測試。他們以小組為單位，使用積木、傳感器、馬達及齒輪等組建設(shè)計自己的機器人，并為機器人編寫程序，讓它完成自己想讓它做的事情。孩子們通過主動探索、動手實踐，親身體驗抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的興奮。在活動中，學(xué)生不僅可以學(xué)到有關(guān)機械、電子、計算機等技術(shù)知識，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如與人溝通合作的能力，合理分配、利用時間的能力，對他人尊重、毅力與自信心的樹立。有人可能會問，既然以往的經(jīng)驗表明，在中小學(xué)信息技術(shù)課程中讓全體學(xué)生都學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計是不妥的，而機器人教學(xué)中比較重要的一個環(huán)節(jié)就是學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計，這個問題該如何解決呢？的確，編程在學(xué)習(xí)

6、智能機器人的過程中實非常重要的，但是，現(xiàn)在的機器人編程，已經(jīng)可以用通俗易懂的g語言了，也就是圖形化語言，這類語言使用簡單的圖形來進行編程，編譯好的程序馬上就可以下載到機器人芯片中進行測試，因此，程序的正確與否，很容易就能得到驗證。而且，在學(xué)習(xí)、設(shè)計和搭建機器人的過程中，同學(xué)們能夠最大限度的提高自己的創(chuàng)新能力！同時在和其他同學(xué)的合作過程中，又培養(yǎng)了同學(xué)們的團隊協(xié)作精神。學(xué)習(xí)為機器人編程序的過程是學(xué)生賦予機器人移動、轉(zhuǎn)彎、避障、避碰、說話、聽話、觀察等人類行為功能的過程。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生經(jīng)常會感受到失敗的強烈遺憾和成功的巨大喜悅，對遺憾和喜悅的感受必然形成學(xué)習(xí)的動力和興趣。學(xué)生會經(jīng)常獲得成功的

7、喜悅，會建立成功的信心，從而對學(xué)習(xí)程序產(chǎn)生濃厚的興趣。因此，我認(rèn)為智能機器人將會與計算機一起成為中小學(xué)信息技術(shù)教育的工具和載體，承擔(dān)起信息技術(shù)教學(xué)的任務(wù)。正是因為智能機器人有很多的優(yōu)點，因此教育部明確提出將機器人納入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程，如教育部最新公布的高中新課程標(biāo)準(zhǔn)就明確規(guī)定人工智能作為高中信息技術(shù)教育的一個模塊。與此同時，人工智能也將納入中小學(xué)信息技術(shù)教育的組成部分。很顯然，今后機器人將逐步走進中小學(xué)課堂。二、中小學(xué)機器人教育所面臨的問題 既然機器人教育有這么多的好處，那么為什么我們國家的大部分中小學(xué)校都沒有開設(shè)相關(guān)課程呢？我認(rèn)為，阻礙機器人進入課堂的原因有以下幾點： 首先是經(jīng)費問題，

8、這點也是最主要的。我們大家都知道，對一般的中小學(xué)學(xué)校來說，機器人在目前還屬于奢侈品，常見的機器人動輒幾千元甚至上萬，如果機器人進課堂的話，每個班以50名同學(xué)算，每23人一組，就需要約20套，光這筆費用就需近十萬元，還不包括電池、專用機房和場地等配套設(shè)施。因此?？梢哉f，開展機器人教學(xué)的門檻還是比較高的。就以晉江市的機器人活動為例，據(jù)統(tǒng)計目前大部分小學(xué)和少數(shù)中學(xué)開展了機器人競賽活動，而且規(guī)模都不大，少的只有12套，多的也只有十幾套。由此可見這個原因是阻止機器人進入課堂的最大障礙。第二個原因是缺乏之統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和評價標(biāo)準(zhǔn)。由于智能機器人在中小學(xué)目前還處于發(fā)展的初級階段，水平也有待提高。每個學(xué)校、每

9、個地區(qū)的情況都不一樣。而且機器人的產(chǎn)品差距有很大，機器人的軟硬件都不相同，因此在這種情況下很難制定一個統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，從而也很難有適合每一個學(xué)校的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第三個原因是缺乏教材。由于沒有課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)，教材的建設(shè)也跟不上發(fā)展的需要。事實上，機器人教育的實際發(fā)展水平和課程標(biāo)準(zhǔn)、評價標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)是密切相關(guān)、互相制約的。只有教育水平普遍提高了，其他幾個環(huán)節(jié)才能相應(yīng)的跟上去；反過來，只有課程標(biāo)準(zhǔn)、評價標(biāo)準(zhǔn)和教材搞好了，機器人的教育水平才能真正的提高。第四個原因是對機器人輔導(dǎo)老師的相關(guān)培訓(xùn)還很缺乏。目前對老師的培訓(xùn)雖然有在開展，但也是基本入門的培訓(xùn)，高級培訓(xùn)如集成電路、單片機的使用等培訓(xùn)還是

10、比較欠缺，智能機器人技術(shù)要求輔導(dǎo)老師的素質(zhì)應(yīng)該比較全面，而目前的情況是：不要說那些沒搞機器人的老師，即使是那些已經(jīng)在輔導(dǎo)機器人活動的老師也是一邊教、一邊自己學(xué)，就想摸著石頭過河。其他還有很多因素會阻礙機器人進入課堂，如學(xué)校校長的重視程度、機器人器材的選擇和管理等等也很令人頭痛。所有這一切問題都必須得到切實有效的解決。三、智能機器人進入中小學(xué)課程的途徑和方法1. 從機器人的生產(chǎn)廠家入手，努力降低機器人的售價。從全國的范圍來看，目前光是機器人廠家、公司有十幾家，常規(guī)的就有：樂高機器人、廣茂達機器人、慧魚機器人、通用機器人、納英特機器人、中鳴機器人、交大陽光機器人等?，F(xiàn)在的機器人價格還比較貴，價格一

11、般是成千上萬一套。而實際上據(jù)我所知，這種機器人的成本是比較低的，因為機器人的主芯片無非也就是一個單片機，這種芯片在市場的售價也就每片幾十元錢，加上開發(fā)成本、外部電路、傳感器和配套軟件可能也只要幾百元錢。如果機器人能夠大規(guī)模的進入課堂，那么由于銷量的提高，每套機器人的售價將會大幅度降低，這樣就會使更多的中小學(xué)校加入到這項活動中來，從而逐步步入良性循環(huán)。因此，我認(rèn)為作為機器人公司一定要有超前的眼光，他們的首要任務(wù)是努力將價格低質(zhì)量好的機器人推上市場。這一點非常關(guān)鍵。2. 已經(jīng)開展機器人活動的學(xué)校應(yīng)該抓緊建設(shè)課本教材。統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和教材不可能一下子出臺，我們也不能一味的被動的等待，而是應(yīng)該加緊建設(shè)

12、適合自己學(xué)校的校本教材。我想當(dāng)這項活動的水平再上一個臺階，又更多的學(xué)校都參加進來的時候，其他的東西自然會水到渠成了。到那時，課程標(biāo)準(zhǔn)、評價依據(jù)以及正規(guī)的教材都會出臺，從而將機器人活動再推上一個新的發(fā)展階段。3、教育部門應(yīng)該加大對信息技術(shù)老師的培訓(xùn)力度。我認(rèn)為除了舉辦一些有機器人公司人員主講的培訓(xùn)外，有關(guān)的主管部門，如電教館、青少年宮，應(yīng)該組織一些中立的，高水平的培訓(xùn)班，來培訓(xùn)中小學(xué)信息技術(shù)的骨干教師。4、從開展機器人競賽入手。截止目前，我市共舉辦了八屆青少年機器人競賽，無論是參賽隊伍、賽事規(guī)模還是參賽項目都是逐年增多，除了舉辦省級選拔比賽項目外，我市還增加具有特色和普及意義的項目如樂高機器人接

13、力賽，每年都吸引了不少機器人愛好者參賽，據(jù)了解，2016年全市共有173支隊伍參賽，其中樂高接力賽近100支隊伍，這對我市全面普及、推廣機器人教育奠定良好基礎(chǔ)，晉江每年在福建省賽、國家賽中都取得優(yōu)異成績，成為名副其實的機器人教育先行者和領(lǐng)路人。5、從課外科技活動開始逐步進入課堂，爭取成為信息技術(shù)課程的一個組成部分。競賽活動的面太窄，因此在競賽活動取得一點的成果后，應(yīng)該進一步擴大機器人活動的規(guī)模，開展較大規(guī)模的課外科技活動，如有的學(xué)校有航模等活動，我們機器人也能采取這樣的方式，比如可以讓有經(jīng)濟能力的同學(xué)自己購買或者向機器人廠家租借機器人，老師定期開展輔導(dǎo)工作，這樣活動的規(guī)模和影響就會擴大。又比如

14、，在科技節(jié)的時候，我們也可以推出自己的比較有趣的節(jié)目，如足球機器人比賽，滅火機器人以及機器人小操作等等，這些都會激發(fā)同學(xué)們的興趣和激情，為搞好我們的活動打好堅實基礎(chǔ)。 機器人進課堂這個提議非常有意義，也有創(chuàng)舉，但它需要一個漫長的過程，需要我們的政府，教育行政部門、學(xué)校、廠家、老師、家長、同學(xué)們以及出版社的密切配合，我們不能盲目樂觀，實際上這個過程也不一定一步到位。用北師大珠海分校陳星火教授的話說；“這很像20年前計算機進入中小學(xué)的過程”。這話講的非常有道理，的確，我們國家復(fù)員廣闊，每個地區(qū)、每個學(xué)校的情況都不同，我們不可能指望那些連計算機都沒有的學(xué)校能和我們一起搞機器人。當(dāng)然，我們更不可能就因

15、此坐下來和他們一起等待天上掉餡餅，因為總是有一個人吃螃蟹的。我們每個人都應(yīng)該負起責(zé)任，做好事情，一起來推動機器人這個新鮮事物。智能機器人是信息技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，是一門具有高度綜合性、創(chuàng)新實踐性的學(xué)科，蘊含著極其豐富的教育資源，智能機器人在中小學(xué)的普及推廣，對教育觀念的改變，對推進教育創(chuàng)新，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)都有積極的促進作用。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和技巧，是學(xué)生主體性得到真正體現(xiàn)。與此同時，也培養(yǎng)了學(xué)生與他人友好相處、容納他人觀點的心理品質(zhì)，使學(xué)生全面、健康地發(fā)展。我國的智能機器人教育剛剛起步，我們真誠地希望有識之士能與我們共同關(guān)注智能機器人教育的發(fā)展；我們還希望得

16、到社會各界有識之士的支持和關(guān)注；我們更希望有膽識的教育決策者、教育領(lǐng)導(dǎo)者和教育工作者能夠抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機，推進我國素質(zhì)教育的發(fā)展，使教育方法和教育手段更加符合高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要，讓我國智能機器人教育走在世界的前列。目前，受各種因素的制約，能夠開展機器人教育的學(xué)校還不是很多，但是我深信，隨著新課程的推廣以及學(xué)校辦學(xué)條件的改善，將會有越來越多的學(xué)校開展這項活動。作為一名基層教育工作者，我衷心希望能有越來越多的青少年加入到這項活動中來，并且真正從這項活動中受益，這正是我們這些教育工作者所為之奮斗的真正的目的所在！參考文獻：【1】 陳星火：機器人的教育價值分析及教學(xué)模式探索【2】 黃鋼：中小學(xué)信息技術(shù)教育的新載體智能機器人中國教育報2005.07.15【3】 郭善渡：機器人與技術(shù)教育【4】 楊琳：淺談中小學(xué)智能機器人教育【5】 金友濱：學(xué)生機器人文章之教師點評中學(xué)生學(xué)習(xí)報2004.12.13晉江市自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文申報表論文題目淺析我市中小學(xué)開展機器人教育活動所面臨的問題