从机器人教育走向智能机器教育

管雪沨

● 机器人教育的得与失

机器人课程是提升学生综合能力、创新能力的有效途径之一，受到社会、学校、家长的认可，更得到青少年的青睐。随着教育部门对以机器人教育为代表的创新教育的日益重视，学校、社会培训中心、科技活动中心等积极开展机器人课程，让很多学生有机会感受到机器人的魅力，并通过亲手设计、组装、编程等活动，开展国际交流、竞赛等形式拓展了学生的知识领域，提升了综合能力。

然而，机器人教育的问题是客观存在的。一是机器人的价格制约了机器人课程的普及；二是机器人课程师资制约了机器人课程的普及；三是机器人竞赛误导了机器人教育的目的。要缓解或解决这些问题，教育部门和学校就要改变观念，把机器人教育回归到促进学生发展的本源，一切从促进学生发展的目的出发，跳出“机器人”这个被混淆的概念。理清机器人教育的意义、目标和方式等。

● 创新能力与智能机器

机器人教育的目标是培养学生的综合能力和创新能力。什么是创新呢？创新是指以现有的思维模式提出有别于常规或常人思路的见解为导向，利用现有的知识和物质，在特定的环境中，本着理想化需要或为满足社会需求，而改进或创造新的事物、方法、元素、路径、环境，并能获得一定有益效果的行为。创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。那么，创新能力的培养只有学习机器人一条途径吗？笔者根据从事教学活动和创新（机器人）活动的经验，提出“智能机器”课程的概念，源于机器人又超越机器人，或许可以为机器人教育带来一些变化。

智能机器，即针对某一具体问题，利用现有知识与技术，被设计并制造（改造）出来解决问题的机器。具体来说，有以下特点：

◇现实性。既然是针对具体问题的，那么智能机器教育就和学生的学习生活紧密结合，解决的问题也来源于学生的生活实际，学生更容易感受到机器的魅力，激发创新的动力，如解决一次活动中抽奖的问题、设计一个环保宣传机器等。

◇全面性。和机器人教育的综合性不同，智能机器教育的全面性不是指学科知识的综合，也不是指思维能力、实践能力等方面的全面，而是指人的全面发展，如认识、情感、思想、交流与合作、表达与创新等的共同发展。所以，智能机器是对具体问题解决的整体、全面的设计。

◇创造性。创造性由创造性意识、创造性思维和创造性活动三部分组成。其中创造性思维是其核心，当学生的创造性思维体现在行为上，就说明他具有创新精神或创新能力。在笔者给出的智能机器定义中，“问题”即产生创造性意识，“设计”即创造性思维，“制造”即创造性活动。

◇多样性。在基础教育领域，智能机器应是多样的，这是由问题解决方法的多样性来决定的。机器人可以是人形机器人，也可以是小车，也可能是一个小程序（如聊天机器人）等。智能机器之所以不称为机器人，更多原因是它本身很少以人形形态表现出来，而是一个解决问题的软件、设备、计算机或机器狗等，就像手机安装某种软件，使手机变成有特定功能的机器一样。

从特点来看，智能机器教育完全秉承了机器人教育的目标，发展了机器人教育的理念，使创新教育的道路变得更宽广。自2013年以来，以智能机器为理念的教育试点也在一些地区开展，如温州中学的“互动媒体课程”、常州天宁区的“STEAM课程”等。

● Scratch支持下的智能机器教育

Scratch作为青少年编程语言已经被广泛使用和认可，而且已经在陕西省、江苏省的信息技术教材中推广，还有很多学校把它纳入了常态的校本课程，相比其他可视化机器人编程语言来讲，Scratch的普及程度不言而喻。Scratch可以让学生快速进入智能机器课程体系中。

1.Scratch+MakeBlock（Arduino）：智能风扇

问题：房间温度大于28度时，启动风扇；28度及以下时关闭风扇。

解决这个问题的方法很多，也可以用机器人的方式完成，采用Scratch和Arduino结合的方法可以大大降低成本，惠及更多学生。在教学过程中，学生思维活跃，讨论出两种解决方案：一是给风扇安装一个“大脑”，自己判断开和关，把风扇看作为机器；二是把计算机当作智能机器，向风扇发送开关命令。不论是哪种方案或是有第三种方案，教师都可引导学生积极思考：如何感知温度？感知的温度用什么表示？和风扇如何通讯？最终发展为学生的个性化创造活动。方案不同、路径不同、机器就不同。

2.Scratch+PcDuino：跑马灯

问题：班级开展国庆联欢会，在黑板四周挂上跑马灯。

跑马灯是有规律闪烁的小灯珠，设计什么规律、设计多少种规律，可以看作是数学思维；如何控制这些规律？是顺序控制还是选择控制？如果是选择控制，是计算机选择还是手动选择？如果是计算机选择，是随机选择还是根据不同的情境来选择？通过几个追问，设计就多样化、复杂化了。pcDuino的优点就是接上移动电源可以当一台计算机使用，接上声音传感器，可根据声音大小来选择不同的跑马灯。

以上仅是智能机器教育领域的冰山一角，智能机器的宝藏正待广大师生共同开发。由此可以发现，智能机器的研究从形式来看，不仅仅是硬件机器，也可以是软件或是对机器的改造（如PC机、手机）；从研究的价值来看，源于生活实际，是学生重新认识世界、改造世界的活动，是对人的综合能力、创新能力的全面提升；从试点情况来看，智能机器投入费用极低，教室氛围好，学生展示交流（竞赛）平台丰富且单纯，社会反响较好。我们相信智能机器教育会以其趣味性、现实性、全面性、创造性和多样性等特点受到广大中小学生的喜爱，在未来飞速发展。

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