农村中小学机器人教学模式探究

杨豪+薄丽娜

摘 要 农村中小学机器人教育是未来农村中小学教育发展的趋势。概述农村中小学发展机器人教育的重要性与困境，分析农村中小学开展机器人教育的现状，结合农村中小学的实际情况，构建以基础阶段为辅助、以学习阶段为主导以及以竞赛阶段为补充的农村中小学机器人教学模式。

关键词 农村中小学；机器人教学模式；信息技术；智慧课堂

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）01-0068-03

1 引言

机器人技术是21世纪最重要的技术之一。目前，机器人技术已经在各行各业中得到广泛应用。刘延东副总理在2016世界机器人大会开幕式上强调：“机器人技术发展在支撑智能制造、提升生产效率、增进民众福祉等方面发挥着重要作用，开启人类经济社会发展的新时代。中国政府高度重视机器人技术创新和产业发展，希望与各国共同抓住工业化与信息化深度融合的契机，加快发展以机器人为代表的智能产业，建设共创、共享、共赢的智能社会。”[1]机器人技术的发展已经上升到国家层面，相关机器人技术人才的缺乏是我国目前发展机器人技术的最大阻碍。

培养人才必须从青少年抓起。然而，机器人技术最近十几年才在我国中小学机器人教育中實施。国内中小学机器人教育依然是竞赛或兴趣小组模式占据主导地位，只有少部分学生参与机器人学习，不仅浪费了教育资源，也有违教育公平[2]。我国最早进行中小学机器人教学的是北京景山学校，开启了在中小学进行机器人教育的大门。2001年，上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校相继开展机器人教学活动。中小学机器人教育在我国发展也有接近20年时间，却只有少数学校开展了机器人课程，多以校本课程为主，缺少系统化教学，其发展状况不容乐观。

农村学校，作为教育的弱势群体，没有优质的师资，没有足够的发展资金和优秀的生源，做好传统教育已经实属不易，发展其他特长教育，如机器人教育，更是力有不逮。农村中小学机器人教育发展状况不容乐观，和城市学校一样，面临经费和师资短缺，缺少国家相关政策和课程标准支撑的问题[2]。除此之外，农村学校还面临其他一些问题。

1）家长不支持：农村地区家长思想相对比较封闭，认为孩子学习机器人是不务正业，对学习毫无帮助，甚至影响学习，不同意孩子学习机器人。

2）农村学生基础知识普遍比较弱：农村学生的知识水平跟城市学生相比有一定差距，接受新鲜事物的能力比较差，自身知识结构薄弱。

3）学校领导不支持：农村学校教学主要是应对升学，应试教育才是重要的发展方向。

本文首先对农村中小学机器人教育现状进行分析，根据分析结果构建农村中小学机器人教学模式，进一步解决农村中小学机器人教育发展的阻碍，推动农村中小学机器人教育的开展。

2 农村中小学机器人教育现状分析

2017年9月，重庆电子学会联合重庆师范大学计算机与信息科学学院、重庆邮电大学先进制造工程学院、重庆第二师范学院数学与信息工程学院以及从事校内机器人教育的重庆梦想伙伴科技有限公司，共同举办为期两个月，面向重庆市主城区及渝西、渝东、渝东南各片区十所新建学校、薄弱学校和偏远学校的“编程一小时”送课到校公益活动，其中六所为农村地区学校（小学四所，初中两所）。“编程一小时”送课到校公益活动是指在校指导一个小时编程教育、一个小时机器人教育和一个小时教师专门辅导及交流。

9月19日—11月28日，送课教师分别前往重庆市六所农村学校进行“编程一小时”送课到校公益活动。虽然六所农村学校都拥有设施齐备的机房，校园网、多媒体教室等配套设施一应俱全，但是送课教师在对学生进行编程教学、机器人教学时明显感觉比较吃力。通过与学生交流得知，学校的信息技术课程每周只有一节课，并且教学质量不能得到保证；大部分学生家里没有电脑，缺少课外学习信息技术的时间，不熟悉电脑的简单操作，缺乏信息技术知识储备；只有个别学生接触过机器人，对机器人有简单认识，会简单编程，而大部分学生是第一次接触编程和机器人，对编程和机器人知识处于完全陌生的状态。

通过与学校教师交流得知，重庆市教育信息技术与装备中心为重庆市中小学都配了机器人教学配件包，而大多数农村地区学校都把机器人教学包放在库房，没有应用起来。教师普遍认为，缺少机器人教育方面的专职师资和体系化的机器人教育配套课程是农村机器人教育发展的重要阻碍。学校信息技术教师多半是其他科任教师兼任，缺乏时间研究机器人教学；专职信息技术教师年龄偏大，缺乏精力钻研机器人教学。机器人教育体系化课程的缺乏增加了教师实施机器人教学的难度。此外，虽然重庆市教育信息技术与装备中心为学校配备了机器人教学包，但是机器人教学包需要不断更新换代，需要大量的资金投入。因此，农村学校教育经费、师资和课程资源的缺乏是造成农村学校机器人教育缓慢发展的主因。

解决了农村中小学机人教育的师资、课程资源和经费等问题，其他问题便能迎刃而解。不管城市学校还是农村学校，开展机器人教育是实现教育发展不可或缺的内容，运用机器人技术是国家大力号召，是未来发展的趋势。

3 农村中小学机器人教学模式

为了满足农村中小学开展机器人教育的需求，结合农村学校现状，设计出农村中小学机器人教学模式（图1），分为基础阶段、学习阶段和竞赛阶段三个阶段。农村中小学机器人教学模式整合了多方力量，解决了资金和师资等问题，同时为学生提供交流的平台。

基础阶段：整个教学模式的基础 农村学校虽然配备了电脑，连上了互联网，但是在信息化教育方面还比较落后。很多学校每周只为学生安排一节信息技术课，甚至有的学校不进行信息技术教学，教学质量不能保证。即使有的学生在学校学习了信息技术知识，回到家里，没有电脑，无法及时巩固新学习的知识，难免造成信息技术知识水平参差不齐，有的学生甚至不会打字。面对这种情况，农村学校应该健全信息技术课程教学，向学生开放机房，安排专职教师辅导学生，让学生掌握信息技术相关基础知识和基本电脑操作，为后续的机器人教学打下良好基础。endprint

机器人教学师资是发展机器人教学的关键。师资的建设需要多方面努力。高校特别是师范院校长期从事中小学教育研究，为中小学输送师资。机器人教育属于师范院校计算机或教育技术学专业高校教师钻研的方向。农村学校教师借助高校开展的国培项目、省培项目或者市培项目进行学习，参加高校开展的机器人教育师资培训班，学习和生活都是免费的。教育机器人公司还不定时开展关于本公司机器人产品的培训会议，农村学校教师应积极参与其中进行学习。农村学校应该组织教师到市里的机器人特色学校进行调研，与一线机器人教师零距离交流。最关键的是，教师应通过自学提升自我，掌握机器人相关知识。网上有大量的机器人学习资料，教师可以先从简单机械结构开始学习，慢慢过渡到运动机械，利用图形化软件对机器人进行编程，再学习高级阶段课程，最终带领学生参加机器人竞赛。

基础阶段是整个农村中小学机器人教学模式的基础，在该阶段提升学生信息技术知识水平和培养机器人教育师资是机器人学习阶段的保障。

学习阶段：整个教学模式的核心 学习阶段的教学是整个教学模式的核心，也是教师进行机器人教学和学生学习机器人知识关键。在这个阶段，由学生、教师和教育机器人厂商三方共同组成，推动农村中小学机器人教学持续健康发展。

目前，大多数厂商提供的教育机器人器材非常昂贵，每套少则一两万，多则十几万，却只能满足两个、最多四个学生使用。缺少经费的农村中小学无法承担高昂的器材费用，几万块就是他们发展机器人教学的全部经费。因此，农村中小学在购买机器人器材时应该倾向于价格低廉又能够满足学生学习需求的机器人器材。通过调查发现，价值几百元的Arduino套件非常适合农村学校教学使用，学生既可以学习硬件搭建知识，也可以学习编程。但是，Arduino的学习对基础知识要求相对比较高，建议从高中阶段开始学习。除此之外，由小米公司开发的米兔机器人，采用图像化编程、积木式搭建，拥有各种传感器，十分适合小学和初中生学习。

我国中小学机器人教学普及率非常低，其主要原因之一就是机器人价格过于昂贵，大部分学校无力承担，何况是经费欠缺的农村学校。鼓励各大教育机器人厂商生产出物美价廉的教育机器人，并且开发出相应配套的机器人教育课程资源，推动我国机器人教育事业向前迈进。

作为农村中小学机器人教师，责任重大。农村中小学机器人教學目前处于空白，机器人教师需要做大量的工作，才能保证教学的顺利开展：首先，需要联系厂商购买适合学生学习、价格低廉的机器人作为教具；其次，教师应提前熟悉机器人，编写课程，制订课程计划，为机器人教学做好准备工作；最后，教师还需要实施教学，对学生学习成果进行评判以及自我教学反思。

学生作为学习的主体，是课堂教学的重要组成部分。机器人教学过程中极大体现了学生的主体地位，教师只是学生学习的帮助者和促进者。采用小组合作学习方式进行教学，由各组小组长控制学习进度。每节课都会留出10分钟时间，在教师指导下，学生相互交流学习心得。每个月开展一次机器人学习分享活动，让学生在活动中分享自己在机器人学习过程中的新发现、新想法、新问题或者想知道什么，教师及时获取学生学习状况，保证教学实效性。

竞赛阶段：整个教学模式的目标 农村中小学机器人教育主要方向是基础性机器人教学，但参加中小学机器人竞赛是农村中小学机器教育迈向更高目标的途径。国内有很多中小学机器人竞赛项目，有中国科学技术协会举办的中国青少年机器人竞赛、中央电教馆举办的NOC和全国中小学电脑制作活动，还有其他国际机器人竞赛。农村中小学需要参加机器人竞赛，证明自己的实力。

目前来看，农村中小学参加机器人竞赛不太现实：参加目前的机器人竞赛，需要购买竞赛指定机器人器材，学校无力承担；学生的机器人基础知识薄弱，缺少竞争力；参赛花销太多，学校、家长能力有限，难以支撑学生的参赛费用。

无论是城市学生还是农村学生，中小学机器人竞赛是全国中小学生展示自我的平台。保证农村学生顺利参加机器人竞赛，需要教育部门、教师和学生共同配合。教育部门针对农村学校目前状况，可以组织农村地区机器人专项比赛，类似高考地方农村专项计划招生模式，为农村地区学校设置专门比赛项目，比赛成绩全国认可。同时为参赛学生提供参赛经费。教师为参赛选手提供比赛资料、课外积极辅导和即时帮助与建议，帮助参赛学生提高知识、技术水平，保证比赛顺利进行。学生听从教师指导，学会合作，积极配合训练，相互交流，提升自身实力，迎接竞赛的挑战。

农村中小学参加机器人竞赛意义重大，不仅能够开阔学生视野，也能够让学校看到希望。保证农村中小学生参加机器人竞赛是相关教育部门的职责和义务，是我国教育进步的体现。

4 结束语

开展农村中小学机器人教学是未来教育发展的趋势，是国家实施素质教育的体现。促进农村中小学机器人教学发展，保障了农村学生接受良好教育的权利。构建农村中小学机器人教学模式为农村中小学机器人教育的开展打下基础。虽然农村中小学机器人教学模式还处于理论探索阶段，但它结合农村中小学实际情况，构建了适合农村中小学的机器人教学模式，可以为农村中小学生开辟一条新的学习途径。

参考文献

[1]刘延东.加快机器人技术创新和产业发展 建设共创共享共赢智能社会[EB/OL].[2016-10-21].http：//news.xinhuanet.com/info/2016-10/21/c_135771412.htm.

[2]钟柏昌，张禄.我国中小学机器人教育的现状调查与分析[J].中国电化教育，2015（7）：101-107.

[3]王小根，张爽.面向创客教育的中小学机器人教学研究[J].现代教育技术，2016（8）：116-121.endprint