机器人教育何以进入中小学课堂

李艺　谢作如

对话嘉宾：

李艺：南京师范大学教育科学学院教授，教育技术学博士生导师，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会副主任，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会“机器人进课堂”项目负责人。

主要学术贡献：开创性地提出了要使用“双本体”观点认识中小学信息技术课程的观点，指出中小学信息技术课程的建设动因，由来自大众信息文化本体和信息技术母体向基础教育的两个映射组成；先后承担全国教育科学规划和各级省部级科研项目8项，并完成了国家文本《普通高中技术课程标准（实验）》中信息技术课程部分的撰写工作；出版专著6部，有《现代教育技术》、《信息技术课程：设计与建设》、《信息技术教学：继承与创新》《普通高中技术课程标准（实验）解读》等；并先后于国内外学术刊物如《教育研究》《自然辩证法研究》《课程教材教法》、Applied Optics等发表论文100余篇。

对话嘉宾：

谢作如：浙江省温州中学信息技术教师，南京师范大学客座研究员，温州市享受教授级待遇中学高级教师，温州大学硕士生导师。

2006年开始从事机器人教育，随后转向STEM教育和综合课程开发，曾被聘为BotBall国际机器人大赛中国赛区技术顾问，多次承担全国中小学机器人教学展评活动的评委。2013年，与吴俊杰、管雪沨等人共同发起中小学STEAM教育论坛活动。2014年，带领研究生编写了国内第一个完整的开源STEM课程“Arduino创意机器人”。

作为国内最早的教育创客之一，曾在清华大学、北京师范大学、南京师范大学等高校做讲座，也多次应邀在上海创客嘉年华、深圳制汇节、中美创客大赛等创客活动中做演讲。从2014年开始，在《无线电》《中国信息技术教育》等杂志开设创客教育专栏，个人专著《S4A和互动媒体技术》为第一本关于S4A、互动媒体技术的中文书籍，并翻译为繁体在台湾地区发行。

对话信息技术教育专家

△ 机器人教育价值

谢作如：机器人教育强调手脑并用，是培养学生创新实践能力的重要途径，这一点几乎所有的教育者都能达成共识。2011年，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会启动了“机器人进课堂”项目，作为这个项目的具体负责人，您是怎么来看机器人教育的价值的？

李艺：首先是从学生的发展角度去看，信息技术课程在手脑并用方面的确具备得天独厚的优势。作为一名大学教师，也作为一名研究者，学生对机器人课程所表现出的浓厚兴趣，让我很感动，这是我们在其他课程中很少看到的。我想，假如我们有一种情怀，要为学生设计一门理想的课程，那机器人就是最好的选择之一。它甚至超越了你对理想课程的期望：该课程本身就能吸引学生，能让他们在“玩”中有所收获。

另外，从社会发展的角度去看，我们也有必要实施机器人教育。最近大家都关注工业革命，我们无法回避这样一个事实：我国错过了第一次、第二次工业革命，在科技方面落伍了。在数字时代，我们正在奋起直追，而机器人是软硬结合的产物，更是我国弯道超车的好机会。机器人课程，就是这样一个基础性的平台。

现在大家都说要培养青少年的创新、创造能力，那么机器人课程就是一个很好的平台。关于创新问题，当前社会炒得很热，有积极的一面，也有严重的误区。我想强调：我们的创新，要靠丰厚的知识积累和持续的实践去追求，而不是期望天马行空胡思乱想而得到某个新奇的点子。特别对基础教育而言，我们应该树立以爱迪生为标杆的创新典范，而不是某老太太突发奇想在铅笔上绑个橡皮头这样的创新。后者这类创新，有可能会成功，但几率非常小，缺少普遍意义，且这种想法，对基础教育而言更是有害的，很容易诱发机会主义。而前者这类创新，可以引导学生在认真的学习和实践中去培养创新意识和创造能力。机器人课程，就有可能做到这一点，因此它是非常有价值的。

△ 为什么机器人教育难以进入中小学课堂

谢作如：感谢李老师从多个角度去分析机器人教育的价值。也正因为机器人教育的价值，有专家提出，机器人教育是实现“制造”大国迈向“智造”大国的教育基础之一。但是我们也清楚地看到，目前我国中小学机器人教育主要以兴趣班或竞赛形式开展，价格昂贵且受益面很窄。请您分析一下机器人教育难以进入课堂的原因。

李艺：任何新的教育内容进入基础教育的课程体系都需要时机，天时、地利、人和缺一不可。本轮课程改革在本世纪初启动，那段时间机器人的价格还非常昂贵，只有少数贵族学校才买得起。所以，一个时间段内，我们看到的机器人教育是企业推动或社会机构推动的，市场上是以竞赛驱动运行模式，校内是以兴趣小组为形式的活动，并没有真正“走进课堂”，没有走到“每一个”学生身边。客观地说，在上一个时代，企业作为率先吃螃蟹者，试水机器人教育市场，是个大胆的行为，也是高尚的行为，他们为我国中小学机器人教育打开了一扇大门，其功劳是值得肯定的。但时至今日，随着各方面因素的不断变化，由企业或一般社会机构推动的机器人教育，已经不能满足教育发展的需要，应有新的形式出现，这就是以“机器人进课堂”标识的机器人教育改革和实践。

令人欣慰的是，随着大家对机器人教育认同度的提高，加上来自全国各地先行者的推动，机器人教育得到了长足的发展。例如，《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要》中加入了机器人模块，很多省份的义务教育阶段的信息技术教材中也出现了机器人，更有许多教师怀揣着改革课程的热情，在机器人教学方面创造条件，做出了积极的尝试。在没有进入国家信息技术课程标准的前提下，机器人教育能够发展到这样的程度，真的令我倍感鼓舞。这当中的重要原因，除了介入者的无限热情以外，还有就是制作机器人教具的成本下降。市场销售价格下降，为机器人步入课堂、走到每位学生身边，提供了重要的物质条件。当然，这也是历史趋势使然，“青山遮不住”，我们只需要敞开怀抱接纳它，并扶持它健康前行。

谢作如：我个人认为，我国机器人教育正处于一个尴尬的境地：你说国家对机器人教育不重视吧，从2000年开始，中国科协和教育部组织了机器人比赛，一直在大面积推广，从最初的灭火到现在的Bot Ball，比赛项目越来越多；你说重视吧，机器人教育在国家课程中找不到位置，总是无法普及，甚至连应该由哪个学科去承担机器人教育都没有统一的认知。2009年，我参加了中国教育学会中小学信息技术教育专委会组织的李冬梅老师负责的《中小学机器人课程指导纲要》的编写，但是此指导纲要最终也没能正式发布。请您简单分析一下这样的现状。

李艺：在我国，基础教育课程的设置，由教育部基础教育相关管理部门分管，据悉，该管理部门的官员及相关专家，对奥林匹克竞赛等各类竞赛的教育价值，并不是十分认可。虽然有一些政府部门或社会机构组织的机器人竞赛，但往往不是我国基础教育管理的决定性力量，也不代表我国基础教育管理体系的核心意志。因此，尽管有一些政府、机构组织的比赛或其他活动，甚至有时以教育部之名来组织，但在基础教育管理在意义上是“非正统”的。因此，所坚持的信念及做法，看起来比较混乱。

基础教育课程的设置与实施由基础教育管理部门负责推动及监督，在既有的基础教育课程体系中，也有为机器人教育留出的发展空间。一是在普通高中课程体系中，通用技术部分有一定量的、特定色彩的机器人内容；二是在义务教育阶段，虽然机器人部分没有明确进入国家课程序列，但在国家的课程体系框架中是采用的三级课程体系设计，即国家课程、地方课程和校本课程。很多地方就是用地方课程和校本课程的空间去实施机器人教育，这也是前面所说的全国各地小学和初中较多发生机器人教育实践乃至机器人进课堂尝试的原因和依据。当然，我们一定要认识到，就其重要性、可行性而言，机器人教育进入义务教育国家课程之中，将更加有利于它的发展，且这种愿望是有可能实现的。当然，我们还需认识到，机器人教育和其他课程不同，要进入中小学课堂，不是编写一本教材就行，而是需要配备专用的器材。进一步说，当前市场上机器人的品牌众多，规格复杂，缺少统一标准，这也给机器人教育进入课堂带来了困难，这个问题需要在今后的实践中慢慢解决，也肯定会得到解决。

△ 如何实现机器人的普及教育

谢作如：正因为机器人教育具有不可多得的育人价值，所以不论多么困难，我们都有一种要将机器人教育带给更多学生的情怀。如果不是您在2012年用自己的课题经费资助我去购买Arduino器材，研究开源机器人，我也没有条件去做深入的研究，也就不会有现在的开源课程“Arduino创意机器人”了。当然，这也仅仅是我们在普及机器人教育方面做的一点点成绩。结合您这几年的调查研究，机器人教育怎样才能实现普及呢？

李艺：应该有这样一群有情怀的人坚信机器人教育是大势所趋，并为之努力奋斗。在奋斗的过程中，我们还要有信心，只要有信心，哪怕遇到困难也会乐在其中，也会不断取得成就。

要实现机器人教育的普及需要多方的力量结合，无论课程专家还是一线教师，大家都要努力，努力就会成功。我们要努力做事情，做条件具备的事情，或者努力创造一定的条件去做事情。相信，在大的趋势面前，草根的力量也是很强大的，也会对机器人教育的普及带来很大的帮助。我所说的“草根”，泛指“非官方”，有时又边界不清。例如，有我这样的草根多年关注这项工作；也有一线教师在自己学校创造条件独立尝试取得成就，谢老师您就是典型，我就不多说了；还有部分地区教研员，利用自己的特殊身份，协调官员、企业、学校及教师各方，在区域范围内实现机器人进课堂的突破。特别是这种区域性的突破，为机器人教育的发展提供了最为可靠的依据，对社会相关各界，都有很好的说服力。在我的记忆中，较早且较典型的区域性突破发生在2005年，时任哈尔滨市教育研究院信息技术教研部主任的杨青老师与哈尔滨工业大学的一支开发力量相配合，明确以“机器人进课堂”为旗帜实验并改革机器人教育。时至今日，区域性突破已经很多，浙江嘉兴南湖区教育研究培训中心董得手老师通过努力，已经将南湖区的机器人教育办得有声有色。2014年，第二届全国中小学机器人教学展评活动由他们承办，并给人留下深刻印象。同样能说明问题的是江苏省将机器人教育相关内容正式写进了本省的义务教育信息技术课程指导文件之中，为全省机器人教育的开展提供了重要的政策支持。总而言之，现在即使是站在全国的层面上看，也是“万事俱备，东风欲来”。

谢作如：据了解，高中信息技术课程标准近期正在修订中。我相信在新的课程标准中，机器人肯定会成为信息技术的一个新模块。但是，机器人毕竟是一门跨学科的课程，学科边界很难把握。作为信息技术教师，在把握机器人课程的核心目标时，应该关注STEM素养还是计算思维？

李艺：如果从信息技术课程标准制订者的角度去看，肯定要对机器人课程进行周到完整的设计，使其成为一门符合基础教育特定要求的课程模块。但在课标推出之前，想率先投入尝试的一线教师，大可不必过于纠结“无标准”这一现状，完全可以根据自己对机器人教育的理解，结合教学经验，利用可利用的条件，大胆地开展机器人教学的实验。一些机器人教育的相关理念，无论STEM素养也好，计算思维也好，对学生来说都是有价值的。既然有价值，就可投入尝试，何必顾忌太多？

至于学科课程的边界问题，我们更不能狭隘，要有大课程观、大教育观，无需太关注所谓的“学科边界”，只要对学生有益，就放开手去做。世界上的万事万物都是相关的，不同学科之间当然会存在一定的知识交叉、重叠，这很正常，物理和化学会有交叉，语文和数学也会有交叉。机器人教育，将涉及软件、硬件，涉及编程，也涉及电路，更涉及机械，学科边界的划定，由教育管理部门委托课程专家去做，他们做出来，发布了，我们就参照；没有做出来，我们就先自己大胆去试，只有好处，没有坏处。

谢作如：高中通用技术已经有一个名叫“简易机器人”的课程模块，其核心内容为机械传动，甚至没有传感器的内容，因为传感器的知识在“电子控制技术”中。从我个人的角度，对这样的课程设计是不满意的、也是不认同的。抛开通用技术中的“简易机器人”不说，我关心的是，信息技术中的机器人课程核心内容应该是什么？是程序编写方面还是机械结构或者电子电路方面？

李艺：这还是要回到学科边界的话题上来。我还是要强调，不要太狭隘，要包容。机器人是一种平台，既可以用来上信息技术课程，也可以用来上通用技术课程。通用技术的“简易机器人”部分的设计，肯定是考虑到课程的特点和需要来设计的，而信息技术课程中的机器人部分，必然按照信息技术课程的特点去设计。且“简易机器人”内容的设计，是机器人部分在上一版高中通用技术课程标准中的呈现形式，现在高中课标在修订之中，修订完成后，也许会看到变化。