我国中小学机器人教育开展的现状、问题及其对策

王心彤　胡卫星

机器人教育是将机器人以各种不同的实践应用形式运用到日常的教育教学活动中的新型教育模式。常见的机器人教育主要有两种形式：①作为一门独立的课程，常见于地区性、全国性或国际性的机器人比赛。但从总体来看，这种形式受众较小且呈现出明显的地区差异性。②作为信息技术课程的一部分来展开，2018年教育部颁布的《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017版）》指出机器人教育以中小学信息技术课为媒介来培养学生。[1]

● 中小学机器人教育研究的现状

1.整体研究情况

笔者在中国知网上以“机器人教育”为关键词搜索2004年至今的文献，共检索到相关的文献1455篇。研究发现，我国的机器人教育研究大多是面向中等教育，结合信息技术教育进行具体深入的学生教育研究。

近年来机器人教育不断发展。在理论方面，逐渐融合了创客教育、技术教育、创新教育、自主学习等教育理论[2];在技术方面，随着5G技术的出现与发展，人工智能、人形机器人、物联网、虚拟机器人等技术得到了广泛关注;在应用方面，倾向于关注学习过程、教学效果和学习活动等内容，注重学生在学习过程中学习方式和思维方式的轉变。

2.具体实践状况

机器人教育在理论体系方面的研究包括：人机交互系统，让学生在实践中培养创造与动手能力;信息技术与教育的深度融合，提高学生逻辑思维和计算思维能力;作为STEAM教育和创客教育融合后的延伸，将各方面能力培养统一起来。机器人教育在教学实践研究方面，主要包括九大教学模式（如下页表）。

● 中小学机器人教育存在的问题与对策

1.缺乏国家层面的示范引领和整体课程体系的建立

整体上机器人教育存在如下显著问题：教学目标不具有系统性，各阶段教学目标的划分不够明确;教学内容设计缺乏专家指导;教学活动实施缺少科学性;机器人产品不够规范，种类繁杂，且相互之间不兼容，开放性低;校内机器人教育大多以选修课形式开设，相关配套设施不完善。之所以会形成这样的问题，是因为我国机器人教育课程缺乏国家层面的整体调控及对课程体系的系统设计与指导。各级各类学校没有统一的标准参照，常将机器人教育采用碎片化形式穿插在信息技术课或综合实践等选修课中，课程实施以简单科普为目的，未充分发挥机器人教育对学生思维与能力的培养价值。[5]要解决机器人教育实施中的上述问题，需要将机器人课程从现有的信息技术课程体系中独立出来，建立整体的课程内容体系，发挥国家的示范与引领作用。从制度上，创新办学制度，将机器人与教育深度融合;从方法上，基于国情合理借鉴发达国家的成功经验，将培养学生的创造能力、科学水平、计算思维和信息素养融入到课程中，构建满足自身需求的机器人课程。

2.没有突出的课程特色及缺乏专业化的教师

在课程方面，机器人教育作为独立的课程仍处于起步阶段，它更多的是将机器人课与信息技术课或综合实践等相结合，以课外活动的形式开展，课程教学整体上处于缺乏科学规划的零散状态。在教师方面，机器人教师在机器人教育专业理论、知识和技能等储备上都有所欠缺。

面对课程特色问题，应当首先明确机器人教育的目的和任务。面对教师专业培养问题：一方面需要在本科师范生的培养中，设置机器人教育相关的课程;另一方面需要对在职教师进行专业素养提升，在教师教学能力的定期培训中，使其及时更新观念，将校外机器人教育的先进经验积极引入一线教师的教学实践活动中。

3.教学大多以编程为主，且教学内容相对孤立

目前，受机器人价格、功能和更新换代速度等的限制，大多数学校和教育机构均以计算机操作且投入较低的编程教学为主，这在极大程度上影响了机器人教育的丰富性和融合性。在现有的机器人编程课程中还普遍存在难度设置不合理、难度梯度与学生不匹配及教学内容“孤岛化”等问题。

为此，国家需要加大对机器人教育的规范力度和宣传力度，大力发展机器人教育产品研发事业，加速通用机器人组件及编程软件的开发与应用，降低学校机器人教育成本，促进其深入发展。同时，积极开展相关研究，确保机器人教育具有可扩展性和开放性，设置恰当的教育目标和课程内容，结合学生特征来优化难度设置，加强机器人教育与其他学科内容之间的融合，从而实现学生动手能力、合作能力和创造能力等的培养与发展。

4.缺乏相互学习、实践和交流的系统或平台

机器人教育在国内多是以竞赛形式展开，以赛促教的教学形式在培养学生竞赛能力和学习积极性的同时，也带来了过于功利性和缺乏过程性培养等问题。此外，还存在课程领域小众且应用实践机会少，一线师生缺乏常态化的实践机会和交流系统或平台等问题。

要解决这些问题，首先，需要积极创设机器人教育环境，学校和教育机构可以设置多方向的机器人教育课程供家长和学生根据自身发展方向选择;其次，学校或机构可以通过创设虚拟机器人平台，提高学生调试程序的效率，通过在虚拟平台上操作，大大降低错误程序对实物机器人的损害;最后，平台也可以利用移动设备为学生提供参与学习、操作、沟通交流的渠道，从而推进机器人教育实施的深度与广度。

● 中小学机器人教育研究与实践的新动态

1.中小学机器人教育专业理论研究的系统构建

我国机器人教育的发展大致可分为三个阶段：第一阶段——思想渗透期，主要是尝试将国外先进的教育理念应用于国内的机器人课程。第二阶段——初步形成期，受国内外机器人竞赛和国家层面政策关注的影响，呈现出快速但不平衡的发展状态。第三阶段——飞速上升期，随着《基础教育信息技术课程标准》的出台以及各类相关的教育机器人设备的快速发展，机器人教育开始在学校和社会中得到广泛实施。机器人教育关注的重点从机器人软硬件转向机器人应用研究再到机器人教学方法的深入实践。

2.中小学机器人教育相关技术产品的系列研发

从技术发展的角度来看，随着人工智能技术的逐步发展，机器人教育产品在校内外的应用将更加广泛，而当前的机器人教育产品缺乏规范性和统一性。无论是国内还是国外的机器人教育产品研发公司，其开发应用的机器人教育产品众多，且都自成体系，彼此之间的兼容性极差，尤其是机器人程序的开放性很低，机器人编程没有通用的标准。面对诸多问题，有必要按照统一标准研发通用于教学工作的系列产品，这将大大降低学校在机器人教育方面投入的成本，便于学校购置维护和更新各类设施，有利于教育资源的整合和教学实践经验的交流。

3.中小学机器人教育师资队伍的专业化培养

从教师资源来看，机器人教育的推广与发展必然引发专业教师培养方面的变革，以重点培养教师的专业机器人知识、教学能力以及创造性思维。因此，一方面，部分中小学校可以选拔合适人才，培养自己的机器人教育专业教师。另一方面，加强在职教师的培训，多校联合促进教师交流能有效提高机器人教育的师资力量。可以进行集团学校之间的统一备课、手拉手学校的集中学习等，先提高区域内机器人教师的水平，再逐渐扩大區域，逐步提高中小学机器人教师的专业化水平。在信息化时代，学习意识、开放意识和创新意识将是教师必不可少的基本素质。

4.面向学生核心素养提升的机器人教育教学实践

我国的专家学者提出了以人文底蕴、科学精神、责任担当、学会学习、实践创新、健康生活等六大内容为主体的核心素养培养体系。机器人教育是提升学生核心素养的重要教育实践形式之一。机器人教育与学科课程整合的方式主要有两种：一种是基于项目的学习，教学方法采用跨学科整合，不带有学科痕迹，基于项目学习，将真实生活中的科技问题与情境融入到学生的学习过程当中;另一种是与原有学科课堂相结合，以联系现实生活的综合性主题来整合学科教学内容，在学科课堂中渗透机器人教育。引导学生在面对项目时：第一，树立健康生活的意识，培养生活能力，而非单纯获取应考知识;第二，培养综合运用多学科知识解决问题的能力，锻炼问题探究、科学思维以及技术运用等能力;第三，形成正确的情感态度与价值观，具备国家、社会以及个人的责任担当。理论与实践紧密结合是机器人教育的一大特色，也是多学科整合教学方式的切入点。

总之，机器人与教育教学的融合发展必将成为我国新时代教育的重要课题之一，并不断产生深刻的变革和技术应用方面的创新。机器人教育既是机遇也是挑战，目前其普及程度还不够高，人们对其的认识还不够全面，国家要提高机器人教育的水平，不仅需要一大批高素质人才，还需要良好的科技创新环境。未来，广大中小学学生通过机器人从小学习综合性前沿知识，养成探索求是的科学精神，培养创新意识与创新能力，发展问题解决的综合实践能力，这才是机器人教育最根本的目的。

参考文献：

[1]徐多.机器人教育的知识图谱分析研究[D].锦州：渤海大学，2018.

[2]彭绍东.论机器人教育（上）[J].电化教育研究，2002（06）：3-7.