构建多元开放的机器人教育环境

李娜 李卫华 何英丹 王蕾

在国家京津冀一体化发展战略的背景下，北京重塑城市战略定位即全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心，坚持“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”规划建设北京城市副中心。为了使通州教育与城市副中心标准相匹配，北京市教育委员会印发了《通州区基础教育质量提升支持计划（2017-2020年）》，通州区成为北京市基础教育综合改革实验区。通州区学校面临着难得的发展机遇，学校的教育质量和水平也在不断的提升。潞河中学附属学校正是在这样的时代背景下，依托潞河中学这所有着150年历史积淀的本土名校，高起点，高定位，努力实现学校教育的跨越式发展。

习近平总书记在十九大报告中指出，“优先发展教育事业。建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程，必须把教育事业放在优先位置，加快教育现代化，办好人民满意的教育。”潞河中学附属学校秉承潞河中学“一切为了祖国”的校训，“坚持人本位与社会本位相统一的教育观，坚持一切为了学生发展的办学宗旨，坚持健全人格的培养目标，坚持多元开放的发展方向”为核心的办学指导思想，遵循学生的年龄特点和身心发展规律，基于学生需求，实施人格教育，创设有利于每位学生健康发展的课程体系，激发学生的积极性、主动性，促进每位学生全面而有个性地发展。为落实创新型的国家战略与创新型人才的培养目标，在正确分析和研判当前的机器人教育发展优势和区域未来发展定位之后，潞河中学附属学校创新了机器人教育的内容和方式，构建了开放多元的机器人教育环境。

挖掘机器人教育的价值

习近平总书记指出：“科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。”“机器人是‘制造业皇冠顶端的明珠，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。”站在国家发展和民族进步的高度来看，世界新科技革命给国家的发展带来了前所未有的机遇和挑战，而科技发展需要教育的改革与创新。

正确认识和把握机器人教育发展的时代特征和社会背景，有利于我们更加深刻地认识机器人教育的价值和意义。其一，随着大数据、云计算、移动互联网、3D打印、人工智能等技术同机器人技术的融合发展，中小学机器人教育迎来了适宜的环境和全新的契机。其二， 智能机器人技术融合了人工智能、自动控制、传感器技术、计算机科学等技术，并具有较强的实践性和可操作性，使之能够成为信息技术教育很好的载体。其三，中小学机器人教育极大地丰富了信息技术教育的内涵，学生可以通过社团活动、机器人竞赛、校本课程等形式认识和学习机器人，能够有效培养青少年的创新思维、科学品质和实践能力。

创设特色机器人社团

潞河中学附属学校着力建设“学习型学校”，明确了“享受生命成长 奠基智慧人生”共同愿景和“做最好的自己，创最优的团队”的创建口号。通过机器人教育，孩子们的创造力、想象力、动手能力和科學探究精神得到了充分的锻炼，也让科技、创新精神的种子在他们心中扎下了根。它们生动地诠释了学校的教育发展理念：让每一个孩子享受生命成长的快乐，为每一个孩子的智慧人生奠基。

技术在发展，教育要跟得上技术发展的脚步。随着学校青少年科技创新教育的发展，机器人教育越来越受到学校的重视，机器人社团已然成为创新人才培养的重要支点。

在社团建设和学习中，潞河中学附属学校结合学生年龄、个性特点和身心发展需求，着力培养学生实践能力与创新精神。指导教师通过搭建开放多元的学习环境，设定学习任务与目标，让学生在做中学、玩中学。由于社团的成员来自二到五年级，在知识和能力上存在梯度，合理设计团队活动能够保证每名队员都参与其中，有所收获。“用现有的套件制作一个巡线机器人，需要哪些主要配件？请大家找到相关配件，跟你的小伙伴合作，共同搭建一个巡线机器人。”这是李卫东老师给学生设计的任务。这样的任务，既留足了发散的空间，又不至于学生迷失自我。

在潞河中学附属学校，每周三次的机器人社团活动，最令孩子们期待。他们在社团活动中不仅学到了编程知识，动手实践能力，还提高了团队合作意识，养成了沉着、善思等意志品质，初步建立了一定的创新意识和能力。学校在青少年科技教育工作中将继续实践、研究，丰富每一名学生的校园生活，为每名学生搭建展示平台。

学校机器人社团自2015年10月成立以来，先后获得区级冠军3次，市级比赛冠军3次，国家级一等奖1次，国家级三等奖1次，国际级比赛亚军1次。

以赛促教、以赛促学

机器人比赛融合科普性、教育性、竞赛性为一体，包含了机器人足球、机器人巡线、机器人灭火、创意机器人、虚拟机器人等很多项目，广受青少年学生欢迎。比赛通过完成既定目标，由参赛选手设计开放多元的方案，从科学的角度解决现实生活中的问题，从而激发学生探索未知领域的兴趣。

对于机器人比赛来说，学生需要通过团队合作，不断探索、不断思考、不断试错，最终完成一个比赛项目任务，这就能够很好地培养学生的团队协作能力、创新精神、科学品质、实践能力。在比赛前，学生要按照ASI项目、WER项目机器人工程挑战赛的要求完成日常训练。例如，自行设计、制作机器人，通过编程完成自动程序控制或通过遥控器控制等。但是，在项目实施过程中经常会受到光线、场地、设备等外界影响，这就需要学生有较强的面对困难的勇气、不服输的品质、坚定的意志力。

为了推动机器人科学技术的普及，鼓励学生在电子、信息、自动控制等高新科技领域进行学习、探索、研究和实践，激发他们的科学兴趣，提高他们的科学素质。潞河中学附属学校派出代表队参加了区、市、全国、国际比赛。在第16届北京青少年机器人竞赛上，4名同学从533名参赛选手中脱颖而出，取得了ASC机器人能力挑战赛小学组一等奖第一名和机器人足球比赛三等奖的好成绩。孙会芹校长讲述了这样的情景：参赛队员中，我们的队员年龄最小，大赛经验少，比赛现场却能沉着冷静，适时调整，密切配合，最终发挥出色。在第17届北京青少年机器人竞赛上，潞河中学附属学校的学生参加了小学组ASC机器人能力挑战赛及WER工程创新赛，与来自京津冀的20个代表队、207支参赛队、581名学生同场竞技。经过比拼，分别获得ASC组第一名、WER组第二名的好成绩。

在第17届中国青少年机器人竞赛上，有来自全国的513支团队共计1400余名学生参赛。潞河中学附属学校机器人社团李卫华老师带领学生李环宇、姜博洋首次参加国家级科技比赛，两名小学生以沉着冷静的态度及稳定发挥的实力荣获一等奖。此外，机器人社团李淼老师带领学生朱南羽、何宇斐参加了由中央电化教育馆组织的第十八届全国中小学电脑制作活动电脑机器人竞赛，两名学生在小学组能力风暴WER能力挑战赛中荣获三等奖。

在由北京市人民政府、工业和信息化部、中国科学技术协会主办的2017世界机器人大会上，潞河中学附属学校的李环宇、姜博洋、朱南羽、何宇斐等4名小将参与工业时代项目中WER工程创新赛和WER能力挑战赛两个类别的角逐，努力拼搏、积极进取，一路过关斩将，他们分别在WER工程创新赛中获中小学组亚军，WER能力挑战赛获二等奖。

学生通过平时的刻苦练习和参赛的实践锻炼，不但提高了编程技术，相互之间的配合也更加默契。学生们的动手实践能力、创新能力进一步得到提高。同时，为了提高学生设计解决方案时的创新能力、动手能力，编程时的逻辑思维能力、数学运算能力、合作能力，李卫华、李淼两位辅导教师工作中有计划、有行动、肯付出，经常与学生一起潜心学习、反复训练，用乐观的心态积极备赛。同时，李卫华、李淼两位辅导教师从研究学生特点入手，不断为参赛学生设计有针对性的实践活动，从意志品质上帮助他们养成沉着、认真、善思的特点，从大量实践练习中开阔他们的眼界、增进他们处理问题的能力、提高他们的团队合作意识。

建立开放多元的机器人校本课程

随着智能机器人技术迅速发展和推广，智能机器人进入中小学，将智能机器人的基础知识和技能纳入中小学的技术课程或综合实践等课程势在必行。学校在课程建设方面，要求教师“遵循学生的年龄特点和身心发展规律，激发学生的积极性主动性，创设有利于每个学生健康发展的课程体系，促进每个学生全面而有个性地发展。” 比如，李卫华老师的机器人展示课《你画我画》主要借助微课进行教学。学生可以自主选择学习难度，并能够在课堂上把一次听不懂的内容反复播放。课堂上，学生在任务指引下观看微课，开展自主学习，课堂变教为学，改变了传统讲授式的教学模式。

由于机器人是综合性的教育教学平台，具有较强的实践性和操作性，同时，教学容易受到器材、场地、学生的认知水平等方面的影响，需要建立开放多元的机器人教育校本课程。潞河中学附属学校根据不同年级学生的学习特点，学校机器人教室及器材的实际情况，有针对性的进行机器人教学活动，形成多元的、有效的、实施性强的校本课程体系，让机器人教育有的放矢。在教室里，经常看到这样的情境：十几个孩子一边听着老师的讲解，一边动手操作。“先将2号管脚插上按钮，6号管脚作为输出端插上电机。变量状态为整数变量，并赋值为零；按下按钮……”按照李卫东老师的讲解，孩子们及时修正巡线机器人的程序代码，一次次尝试让机器人按照既定路线完成任务。学生在课堂上充分开拓思维，在不断的尝试、交流中提高学习兴趣，提高动手能力，培养学习信心，从而全面促进学生的发展。

丰富多彩的机器人教育活动

为了促进学生增长科学知识，体验科学过程，激发创意灵感，了解科技动态及丰富的科普资源。学校组织学生走进科技场馆，机器人形态各异，功能多样——画人像机器人、跳舞机器人、机器蜘蛛、各种机器车辆……它们以新奇的智能深深吸引了学生的注意力。学生通过看、听、玩体验了科技魅力。

通过类似的参观，有效促进了学生对机器人领域的关注，对他们今后学习编程技能，掌握机器人制作技巧起到了一定的激趣作用。此外，学校还经常组织安排科学馆巡展、头脑对对碰、科学论坛等丰富多彩的活动。

在积极开展机器人教育普及的基础上，潞河中学附属学校通过承办各级各类机器人教学活动：走进社区进行机器人教学展示；积极参与机器人教学经验的交流活动；通过微信、网站、电视台等媒体进行展示，让更多的家长了解学校机器人教育开展的情况，促进学校机器人教育的穩步提升。通过活动的开展，将机器人教育融入到学生的学习和生活中，为学生的成长提供了丰富的创新空间。

潞河中学附属学校一贯坚持“健全人格”的培养目标，孙会芹校长更是高度重视科技和艺术教育在学生健全人格养成中的重要作用。为了繁荣校园科技活动，培养学生的创新和动手实践能力，强化团队意识，学校在科技类课程设置、实践活动等方面均做出了尝试。青少年科技教育是一项意义深远的工程，学校将继续做好制度建设、监督管理、服务保障工作，开展丰富多彩的科技活动，为每位学生搭建培养、训练、展示的平台。

在学校机器人教育的发展中，坚持“普及与提高相结合；课内与课外相结合；学习与实践相结合”的原则。为机器人教育的扎实开展，孙会芹校长对教师深入教研提出了新标准、新要求。未来潞河中学附属学校将继续深入研究、扎实工作，为学生的智慧人生奠基！