我国儿童课外机器人教育特点及发展建议

王叶 郭培才 陈炎辉 戴程

摘要：为了了解福州市课外机器人教育发展现状，特别是在实际教学过程中存在的问题和困境，我们对福州市五家课外机器人培训机构教学进行了一系列的调查分析，结果显示，尽管我国机器人教育产业由来已久，发展仍然不尽完善，存在专业师资匮乏、课程体系混乱、影响小众等诸多问题。由此提出一些应对措施及发展建议，包括加强校企合作，培训优秀师资；重视思维培养，明确机器人教育定位；成立机器人教育协会，推进行业标准制定；创新教育形式，推动机器人教育普及化；开发网络线上课程等。

关键词：机器人教育；课外机器人教育；普及化

中图分类号：{G40-01} 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）47-0220-03

一、幼儿机器人教育市场特点

在人工智能发展背景下，伴随着我国基础教育课程改革的不断深化，我国青少年儿童机器人教育迎来了很好的发展机会，只有开展机器人教育，才能使我们不在人工智能时代落后。“机器人作为一个平台能使学生全面综合地了解现代工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件、人机交互、人工智能等诸多领域的先进技术，并亲身接触和体验现代高新技术，在学生获得科技知识和实践能力的同时激发他们的创新意识和创造发明的潜能。”[1]在实际教学中，机器人教育的工程思维理念和教育价值正逐渐被社会认可接受。然而，机器人教育作为必修课程进入中小学课堂是一个长期的发展历程，扶持机器人教育市场发展就成为解决教育需求，实现社会效益和经济效益的有效手段，也为机器人教育、创客教育进课堂做出了有益探索。尽管机器人教育作为教育形式引入我國已有十多年的时间，最开始是一些培训机构作为课外培训内容来培养孩子的动手能力和创新能力，后来被一些学校作为信息技术教育的载体列入选修课程，但实验室及教具等硬件投入过大以及专业师资匮乏一直是机器人教育正式进入必修课的障碍，到目前流行的创客空间和创客教育，又让机器人教育发展打开了一片天地。那么，具有如此强烈时代色彩和技术意义的教育板块，机器人教育市场现状如何，发展方向又在哪里。为了得到一手信息，我们调查了福州市的五所开设有机器人教育课程的幼儿园及托管机构，共142名学员。对学生情况，家长情况以及教师情况进行了调查分析，得到了如下数据：在实际调查中，我们发现尽管采用分班制度，调查对象的年龄差异仍然较大，分别在4-12岁不等，有的班级年龄差最多达到了6岁（4岁-10岁）。学员性别也略为失衡，男生占比63%，女生占37%，由此看来，融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术的机器人教育对女生学员的吸引力相对较低。如何让机器人教育能吸引更多的女孩子，促进创客教育的公平，是机器人教育研究的重要课题。在机器人教育吸引因素的调查中，机器人外观设计46%，编程设计为27%，综合知识占比17%，其他因素占比10%，说明在幼儿园及小学阶段，机器人的外观搭建和设计是吸引孩子最重要的因素，这符合该阶段孩子的喜好和接受力，但是目前课堂采用的教具以乐高玩具为主，通常都是设计定型的既成产品，且在教学活动中由现成的造型事例，学员只需要模仿或者局部调整，实际上限制了学员创造力的发挥。

我们还以问卷形式调查了家长对机器人教育的态度，参加调查的一共有83位学员家长，认为自己十分了解机器人教育的只有5位，占总人数比例仅为6%，基本了解的为37，占比45%，略有了解的为41，占比49%。可见尽管很多家长选择送孩子参加机器人教育培训，大部分家长却不清楚机器人教育的内涵和本质，对机器人教育能带给孩子的也一知半解。但令人欣慰的是，大部分家长对机器人教育都持开放的心态，认为孩子应该接受此类教育，并相信能带来有益效果。

那么，作为机器人教育的课堂实施者和主导者，教师又是怎样看待课外机器人教育的发展状况的呢？受访的12名教师各自谈了自己的想法以及机器人教育课外培训机构发展的困境。我们将观点整理起来，主要以下几个方面：一是缺少完整规范的课程体系。教师们拿到的多是零碎的教学内容，没有根据学员学龄和机器人知识体系编订的系统性教材，到底什么样的知识适合教授给什么年龄的孩子，这让非专业出生的教师们也不自信；二是机器人教师的专业培训不足，在12名教师中，计算机相关专业的有5人，教育学专业的4人，其他专业3人，均只接受过短期的岗前培训，这样就难以建立机器人系统知识体系，更谈不上课堂上的融会贯通。

二、对策与建议

1.加强校企合作，培训优秀师资。与传统信息技术课程相比，机器人教育对教师的知识技能和教育技能要求更高，不仅需要掌握更多的机器人学科知识，更要掌握综合的教学方法，作为Steam教育的重要代表，机器人教育融合了科学、技术、工程、数学以及艺术等综合知识，而现在的大学教育中还没有设置专门的机器人教育专业，无论是出身于计算机、信息技术还是教育专业的教师，都没有建立完善的学科知识体系概念，这样的机器人教育很难达到预想的教学效果。所以要从高校源头抓起，培养机器人教育师资。当然，最好的解决方法是高校自身适应社会需要在专业设置及课程安排方面进行调整。从企业的角度来讲，企业可以寻求政府教育部门的帮助，与企业、高校三方合作，通过订单式培养或者专业培训等途径，解决机器人教育的师资问题。

2.重视思维培养，明确机器人教育定位。现有的机器人教育“缺乏科学素养的培养，科学素养不仅包含科学知识，更包含了科学的思维过程和方法，且后者更为重要，机器人教育作为具有一定智能的现代科技产品，能够支持学生进行科学建模和开展各种探究活动，培养其科学素养，但在教学实践中尚未引起足够重视。”[2]很多机器人教育机构仅仅将机器人技术知识作为课程的核心或者全部内容，教学内容比较单一，不仅会降低课程的趣味性，在孩子思维开拓方面也没有过多的帮助。随着机器人教育产业的发展，市场上同类品牌的竞争会日渐加大。家长及孩子在课程甄别方面会更加准确，企业要想长期存活，就必须从客户角度出发，满足用户需求，所以机器人教育仅仅作为知识的载体是不够的，还必须教会孩子发现问题解决问题的方法，用创新思维和科学思维去思考、解决现实问题。所谓儿童创客教育，就是教会孩子善用一切资源创造美好生活的方法，这也是机器人教育的意义所在。

3.成立机器人教育协会，推进行业标准制定。由于缺乏小学和初中学段的技术课程国家标准，机器人课程的定位、目标、内容、评价、课时都缺乏依据。[3]在现有机器人教育参差不齐的发展状况下，更需要的是行业意识和全局眼光，单靠某个企业的力量难以推动整个行业的发展，这时候，一些比较有影响力的企业可以站出来组织成立机器人教育协会，不仅可以抱团取暖，整合资源，促进技术和人才方面的交流合作，还可以通过行业标准制定和监管规范市场，促进整个产业的发展。例如科学的课程学龄安排，不同的学龄接触不同层次的知识。统一规范机器人教育的硬件教材，现在市场上采用的硬件主要有乐高、开源、中鸣、纳英特等，不同品牌的机器人不仅外观各异，而且控制芯片、数据接口、传感器等都差异明显，只有先实现硬件的规范，才能逐步实现课程内容体系的统一。硬件的准入标准除了要统一相关教学术语，最低技术标准，还要满足课堂教学的需要。除了行业教学标准，还可以举办和规范一些机器人赛事。目前国内青少年机器人赛事鱼龙混杂，商业性过重，难以形成具有全民知名度的大型赛事，也就难以形成全民参与的规模和气氛。在推进行业标准制定前，需要统一赛事标准，划分赛事等级，与政府部门合作，充分调动社会力量，营造机器人学习的良好环境。

4.创新教育形式，推动机器人教育普及化。教育的平等是社会公平的重要体现，普及化则是实现教育公平的重要途径，也是实现大规模商业化的条件。作为素质教育的新物种，强调培养孩子创造力的创客教育并不像音乐美术等艺术课程一样直接走入中小学课堂，受限于经济、地域甚至是性别等原因，能够接触到的孩子只有少数，那么，从商业角度分析，如何实现机器人教育的普及化呢？一方面是降低成本，动辄几千的教具投入成为限制孩子接触机器人教育的重要原因，首先可以选择性能较好、价位较低的国产机器人，比如开源机器人硬件等。[4]其次是技术的创新，例如将机器人教育与现在的VR技术相结合，用虚拟机器人取代现实的机器人硬件，降低成本。另外，还可以受共享经济的启发，进行教具共享，学员只需在课上使用，不需完全购买下来，教育机构可以重复利用，不失为一种很好的解决方法。另一方面是完善服务，一般而言，多数孩子以及学生家长是通过机器人比赛对机器人形成最初的认识。因此，目前多数小学的机器人教育往往针对少数拥有兴趣的学生开设。[5]在竞赛性基础之上加强教育性是吸引更多幼儿家长的重要因素。另外，在实际调查中发现，机器人教育对男孩子的吸引力明显要高于女孩子，那么，如何吸引更多的女生加入到机器人教育课堂呢？首先可以在课程设计中多融入一些艺术内容，另外可以从教具的形状色彩，教师的课堂教态等方面做出调整，让女孩子也爱上机器人。

5.开发网络线上课程。线上教育一直是教育产业的重要部分，据调查显示，现在有相当比例的人更愿意选择网络课程的方式学习相关学科知识。在知识经济时代，网络课程与线上直播结合，与基础教育课堂互补，有效解决因材施学和教学互动性的問题。因此，作为具有浓厚时代色彩的机器人教育要想不断发展，就必然要开发线上领域，那么谁来做，什么时候做，怎么做，可能决定着我国机器人教育产业的未来。

6.家长积极参与促使儿童由玩到学。目前，由于儿童机器人教育还未普及，据调查显示，目前有相当大比例的家长并未意识到机器人教育的必要性，因此，对家长进行相关方面的普及和引导具有必要性。机器人可以成为儿童综合能力提升和创新实践能力发展的重要工具，同时是机器人教育教学的载体，只有教师和家长共同努力，为儿童营造良好的学习氛围，儿童机器人教育的实施才能取得成效。因此，儿童机器人教育学校搭建的平台，要适当地给予儿童家长访问的权限，让家长和儿童能够一同进行机器人的学习与操作，让家长能够在课外给予孩子充分的发挥空间，并鼓励孩子在学习实践的过程中解决问题、进行创新。[6]

参考文献：

[1]王益，张剑平.美国机器人教育的特点及其启示[J].现代教育技术，2007，（11）：108-112.

[2]张敬云，钟柏昌.中小学机器人教育的核心理论研究[J].电化教育研究，2017，（10）：106-111.

[3]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.

[4]曾祥潘.步入开源硬件智能机器人教育时代[J].中小学信息技术教育，2012，（1）：76-78.

[5]吴蓉.小学机器人教育的思考与分析[J].中小学电教，2017，（9）：46.

[6]徐多，胡卫星，赵苗苗.困境与破局：我国机器人教育的研究与发展[D].辽宁：渤海大学教育与体育学院，2017：98.