大连地区义务教育阶段机器人教育发展述评

白立广

摘   要：文章阐述了义务教育阶段机器人教育的内涵及其意义，对大连地区义务教育阶段机器人教育发展情况进行了梳理，在此基础上提出大连地区义务教育阶段机器人教育发展缺少顶层设计、人财物支持不足、课程体系建设有待加强、教学策略研究不深入和缺少出口等问题，建议制定大连地区机器人教育发展纲要、保障人财物支持、统一课程体系建设、改革教学方式和探索可行的机器人教育出口。

关键词：大连;义务教育;机器人;竞赛;机器人教育

中图分类号：G522.3 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2020）19-0060-04

近年来，机器人在义务教育阶段发展迅速，已经有很多学校将机器人课程纳入到常规教学中，机器人不断地影响着学生的学习和生活。机器人教育具有跨学科性、高融合性、工程性的特点，对培养学生的创新能力、编程能力、实践能力和团队精神有很大帮助。[1]大连地区义务教育阶段机器人教育进行得如火如荼，学校常规教学主要以信息技术课程和校本课程两种形式存在，校外主要是培训机构围绕机器人竞赛的辅导。

一、机器人教育的内涵与意义

1.机器人教育的内涵

机器人教育是指学习、利用机器人，优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。[2]机器人教育以人工智能技术应用为核心，是义务教育阶段信息技术教育的新发展。[3]

2.义务教育阶段机器人教育的意义

推进义务教育阶段机器人教育发展，是与国际社会发达国家机器人教育接轨的现实需求，是顺应国家信息化时代经济社会发展的需要，是国家推进义务教育阶段学生素质教育、核心素养养成的新方式，更是增强义务教育阶段学生动手实践能力、培养创新思维的重要举措。

二、大连地区义务教育阶段机器人教育发展调查

笔者作为信息技术教师，并承担学校科技辅导员工作，结合学校课程开设及参加竞赛情况对工作群文件进行梳理，发现大连地区义务教育阶段机器人教育依然停留在以竞赛为主的模式上，可喜的是机器人竞赛在青少年活动中的影响越来越大，逐渐由组织部门多、竞赛项目繁杂向组织部门清晰、竞赛项目合理演变，而且2015年机器人教育编入大连地区信息技术教材，标志着机器人教育正式进入义务教育阶段课堂。

1.竞赛发展现状

据不完全统计，如表1所示，大连地区机器人竞赛发展大体可以划分为三个阶段：初始阶段（2003—2010年），是大连地区对机器人竞赛的摸索和尝试阶段，目的是通过竞赛扩大机器人知识普及。爆发阶段（2011—2018年），具有竞赛承办方多、竞赛项目重复等特点。规范阶段（2017—2019年），因市场规范和大连市中小学生科技节竞赛管理逐步完善等原因，一些承办方退出机器人竞赛序列。如：2013年沙河口区科技中心组织区内各校参加市级各单位承办的竞赛不再单独举办;大连团市委官网可查的最近一次竞赛是2018年7月举办的第三届大连市青少年智能机器人应用竞赛;大连市少年宫主办的中小学生头脑奥林匹克竞赛，2017年取消机器人类比赛项目。《教育部办公厅关于公布2019年度面向中小学生的全国性竞赛活动的通知》[4]严格规定了中小学生可以参加的竞赛活动，对未经批准的竞赛禁止开展。相信在教育部严格竞赛举办活动要求下，大连地区机器人竞赛越来越规范。

2.课程设置

（1）信息技术课程

《基础教育信息技术课程标准（2012版）》提出，小学阶段和初中阶段分别设置“机器人入门”和“机器人设计与制作”两个拓展模块，可以根据学校条件选择开设。2015年，大连市教育学院信息技术教研员赵书阳牵头，在分析机器人教育推广案例基础上，做了大量工作，最终将机器人教育编入2015年版义务教育阶段信息技术教材，极大地推动了大连地区机器人教育发展。

小学信息技术教材：六年级下册《第三单元 机器人有约》，前5课是教育机器人的初级入门知识介绍，包括机器人结构组成、结构搭建基本原理、程序设计相关基础知识等;后5课为选学内容，主要介绍使用传感器技术等内容。

初中信息技术教材：七年级下册《第二单元 神奇的机器人》设置四个课时，介绍机器人部件及控制器、齿轮传动、机器人快车软件、马达的操控方法等内容。

（2）校本课程

大多数学校以课外活动的形式如机器人兴趣班、竞赛辅导等开展，也有部分学校根据自身实际，以“校本课程”的形式将机器人纳入课堂教学，依据机器人竞赛项目开设各种各样的校本课程，如循迹机器人、工程挑战机器人等，并以机器人产品说明书和编程软件为蓝本自编教材，个别学校的校本课程内容已经超越2012版信息技术课程标准，具备了开设更具特色的校本课程的条件和经验。

三、对大连地区义务教育阶段机器人教育发展现状的审视

1.存在的问题

大连地区机器人教育开展已有十几年的时间，虽然小学六年级和初中一年级设置了机器人教育相关课程，主要内容却是作为选学设定的，机器人教育仍然游离于日常课堂教学之外，与日常课堂教學中机器人教育开展不温不火的情况对比鲜明的是，校外以辅导机器人竞赛为主要目标的培训市场却异常火爆，主要原因有：

（1）缺少顶层设计

教育主管行政部门、教育主管业务部门和学校对机器人教育发展缺乏统筹规划。由于以竞赛为主要形式，主管部门对竞赛的准入门槛要求过低，竞赛乱象丛生，导致各个学校和机器人培训机构以取得竞赛成绩为导向，各显神通，追求机器人设备的先进程度。各类竞赛使用的机器人品牌、编程语言等不同，对机器人教育健康、有序、系统化发展造成人为的阻碍，也给学校财力、培训机构财力和家长经济实力带来了很大压力，这种变味的竞赛导致难以实现机器人教育全面普及。

（2）人财物支持不足

从事机器人教育的校内人员一般以信息技术教师、科学教师为主，这些教师了解机器人教育的凤毛麟角，竞赛成绩比较突出的教师也只是擅长个别项目，机器人教育从业教师整体缺乏对其系统深入的了解。教师培训基本是以参赛指导为主，缺少全市范围内系统的机器人教育课程培训。大连地区教育管理体制中学校教育经费来源是区级财政按照学生人数划拨，几乎没有针对机器人教育的经费投入，也进一步限制了机器人教育的发展。尤其是诸如乐高等知名厂商出品的机器人投入高、成本高，使用门槛较高，使众多普通学校望而却步。缺少专门的机器人专用教室，大部分区级教育主管部门可能在本区内一到两所学校建设有机器人专用教室，但是相对机器人教育普及的需求还远远不够。

（3）课程体系建设有待加强

第一，没有制定符合大连地区实际情况的课程标准。

第二，教材设置课时不足。在小学六年级和初一年级设置机器人模块，六年级5课时为必修、5课时为选修，初中4课时均为选修。可见，机器人教育模块课时占比过少，并未形成体系，难以实现课程标准中对机器人教育模块要求的效果。教材设置中则多以硬件辨识和简单程序设计的知识作为学习目标，未能体现机器人教育对学生创新思维的培养。

第三，课程实施方面。信息技术课程中机器人模块作为选学内容开设，但是义务教育阶段往往不能在每个学期都保证18个课时，选学内容基本进行不了，而机器人校本课程的开设效果反而比信息技术课程开设课时多，但也会因学校各类活动等无法开足。

第四，课程评价方面。因机器人教育未实现普及，尚缺少统一的评价标准。

（4）教学策略研究不深入

开设机器人课程的学校，教师对机器人教育理解不到位，缺少对中小学生认知特点的深入探讨。已有的教学设计虽强调合作学习、基于项目的学习等建构主义教育理念，但因是基于一般知识技能传授的教学，使教学陷于“学习机器人”而非“用机器人促进学习”的传统教学模式中。[5]多数学校机器人教学的开展仍集中于培养小群体机器人竞赛选手。

（5）缺少出口

缺乏对具有机器人专长的学生出口的规划。仅以2019年大连市内五区普通高中招生为例，只有大连市第十三中学（招生4人，2019年升级为省级示范性高中）和大连市第四十四中学（招生6人，一般高中）两所学校合计招机器人特长生10人，相对体育类特长生招生278人和艺术类特长生招生430人少了很多。而且，教育部发文要求直至2020年前取消各类特长生招生，应当思考取消特长生招生后采取何种方式保证具有机器人专长学生的发展。

2.解决的策略

（1）制定大连地区机器人教育发展纲要

从国际角度、国家层面、社会需要、学校需求以及学生素质提升方面看，在义务教育阶段推行机器人教育有切实必要，是大势所趋，也是当务之急。教育主管部门应当作为第一责任人，统筹协调大连市政府、高等学校、科研机构、中小学校以及机器人企业等各机构间的横向合作，依托国家政策导向制定大连地区机器人教育发展纲要。纲要中要明确各个机构的职责和分工;规定对人财物的投入标准;统一规划机器人教育专用教室建设标准;制定机器人竞赛举办准入标准;制定教师培训和教学效果评价标准;放开政策鼓励并约束机器人企业进入校园。

（2）保障人财物支持

鼓励信息技术教师和科学教师从事机器人教育，同时聘请机器人企业和科研院所机器人专家进入校园讲学，弥补短期师资不足问题，招聘和引入机器人教育专门教师，满足长期师资需求。对全市中小学从事机器人教育的教师进行普及性培训，开展教师间交流互动，介绍机器人竞赛经验。

区教育行政部门应保障对机器人教育的经费投入，鼓励和促成企业对学校机器人教育的经费投入。例如，日本政府促成的软银机器人有限公司将旗下的人形机器人产品“Pepper”无偿借给各地区282所公立中小学，开展中小学的编程教育应用研究。[6]

保障机器人教育专用教室建设。可采用吴良辉建议：教学机器人并不需要人手一套，两人一套为最佳，四人一套也行，50人的班级，只需15套即可，人数较多的学校信息技术课可能两个班同时上课，则需要30套设备。所以一般学校只需要15套、大校需要30套就够了。[7]或者采用钟柏昌的建议：使用Arduino机器人，2～3万元即可装备一个适合大班教学的机器人实验室。这对目前大连地区的教育主管行政部门而言是能够承担的。

（3）统一课程体系建设

第一，依据《基础教育信息技术课程标准（2012版）》和大连地区实际情况，制定《大连市义务教育阶段信息技术课程标准》，借鉴深圳市机器人模块课程设置的将“算法与程序设计”和“机器人”两个模块整合到一起的做法，大刀阔斧地将机器人教育课程纳入新的课程体系。保证小学部分的拓展模块二“机器人入门”和初中部分的拓展模块二“机器人设计与制作”两部分内容的实现。第二，机器人教育作为信息技术课程的一部分，应对现有教材结构进行重新规划和压缩，提高机器人教育在中小学阶段信息技术教材中的比例，保证各阶段36课时要求。第三，保证信息技术课程和校本课程课时。第四，综合考虑学生发展核心素养和学科核心素养等制定过程性评价和总结性评价标准。

（4）改革教学方式

明确机器人教育在义务教育阶段的培养目标：小学阶段的机器人教育是要让学生通过自主活动、动手操作了解机器人的应用价值，培养学习机器人的兴趣;中学阶段主要是让学生了解机器人的基本工作原理，制作和操纵简单的机器人，感知程序和程序设计语言，理解程序的基本结构等计算机解决问题的一般过程。只有将培养目标落实于机器人教育的课程开发和教学设计过程，仔细斟酌教学内容、教学方法和教学评价方式等，才能促进机器人教育的开展走向良性循环的轨道，从而达到利用机器人教育培养创新型人才的最终目的。[8]

（5）探索可行的机器人教育出口

参考高考改革方案，探索可行的中考改革方案和普通高中招生制度，完善德智体美劳等综合素质评价体系，综合考虑学生机器人特长，畅通机器人特长生升学渠道，切实让真正的机器人特长生脱颖而出。

四、结语

整体而言，大连地区义務教育阶段机器人教育发展还有诸多问题需要直面和改善，尤其在发展纲要、经费投入、教材设置等方面还缺乏统一认识。尽管机器人教育的发展不能一蹴而就，还需要时间和实践的积淀，但是，应当考虑大连地区整体现状，采取积极有力措施，制定发展规划并保障各项政策落到实处，促进机器人教育健康稳定发展。

参考文献：

[1]潘瑞娟，秦健.初中机器人教育校本课程教学内容开发的研究设计——以乐高EV3为例[J].科学大众（科学教育），2018（1）：26.

[2]彭绍东.论机器人教育（上）[J].电化教育研究，2002（6）：3-7.

[3]杜成龙，贾晓梅.新形势下加强中小学机器人教育的若干思考[J].科技经济导刊，2018（6）：102-103.

[4]教基厅函[2019]25号.教育部办公厅关于公布2019年度面向中小学生的全国性竞赛活动的通知[Z].

[5]王娟.STEM整合视野下的机器人教学活动设计[D].温州：温州大学，2014.

[6]王凯，孙帙，西森年寿等.日本机器人教育的发展现状和趋势[J].现代教育技术，2017（4）：5-11.

[7]吴良辉，杨青.深圳市初中机器人课程的探索与实践——兼谈《标准》的学习体会[J].中国电化教育，2012（11）：31-35.

[8]马云霞.STEAM教育理念下师范院校机器人教学实践研究[D].西安：陕西师范大学，2017.

（编辑：王天鹏）