农村中学机器人教育教学模式的探索

王巨宏 张有为

摘要：信息技术革命将人类带到了“科技智造”时代，物联网、互联网、人工智能、5G时代等新名词新领域正以前所未有的速度蓬勃发展，成果令人眩目。历届科技创新大赛是教育部门遴选优秀作品，发现创新人才的主阵地，其最终目的是培养人才，培养适应社会高速发展的创新型人才。就在现阶段，基层的创新教育还存在非常不均衡的现象，有潜能的孩子得不到培育的机会，这就是今天研究的教育问题。

关键词：农村初中;智能教育;研究报告

本文是辽宁省第35届科技创新大赛高中组计算机科学类学生获奖项目的研究论文，该论文由三部分构成，第一部分“作品创作介绍”由获奖学生完成（此文省略），第二部分“作品價值分析”和第三部分“结论探索”由指导教师王巨宏撰写。

第一部分：作品创作介绍（略）

作品名称：圆梦迷彩战场

第二部分：作品价值分析

政策分析

2016年，辽宁省根据《教育部关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》文件精神，结合我省实际，出台了《辽宁省全面深化义务教育课程改革的指导意见》，《意见》第一条就指出了课程改革的重要性和紧迫性，提出了落实立德树人根本任务，加强社会主义核心价值观教育，增强学生社会责任感、创新精神、实践能力，进一步提高国民综合素质等一系列要求。在第三条中强调强化实践活动课程，增强学生创新精神和实践能力，全面开设综合实践活动课程，把综合实践活动和学科实践、地方课程、校本课程有机结合起来，组织多种多样的社会实践活动。

《圆梦迷彩战场》这件作品从实践中来，到实践中去，将人工智能与信息技术与综合实践有机结合起来，创作过程体现了学生的创新思维，在应用领域里，给学生提供了的动手实践的机会，从创作到应用都符合新时期的育人理念，早期发现学生的创作潜能，培养学生的创新精神和实践能力。

选题背景

“人工智能”从2017年第一次出现在李克强总理的政府工作报告中，今年已经是第三年被写入政府工作报告，今年也是继“互联网+”之后将人工智能升级为“智能+”第一次出现在总理的政府工作报告中。人工智能教育是当今社会的热点词汇，国家各个行业都给予高度关注，教育界也掀起了一股人工智能+教育的浪潮。为了落实《教育信息化2.0行动计划》和《国家新一代人工智能发展规划》让孩子们在校园中就能接触到智能教育。我市各地区教育部门都在积极探索，希望寻求一种切实可行的途径，开展实施智能教育。通过走访调查了解到，目前机器人教育真正走入中小学校园的寥寥无几，而社会办学的智能教育却呈现蓬勃发展势头，孩子们学习兴趣颇高，与其它特长班相比，其特点是学费价格昂贵，因为教具和耗材太贵。

《圆梦迷彩战场》这个作品，它的价值就在于，完全可以作为义务教育阶段学校机器人教育的一个教具，可以放在信息技术课堂或综合实践的活动中，帮助零智能基础的孩子们启蒙编程思维，培养机器人编程兴趣，通过编程拓展逻辑思维能力。

教具分析

中国科学院资深院士、大连理工大学教授钱令希老人，在给信息技术教材做序时提到：“看书固然重要，更重要的是通过实践，结合一些事情来学，这样才能理解快、记得住、用得上。”对于编程的学习，枯燥的纯电脑上教学，有可能随着知识学习的深入会慢慢磨灭孩子的学习兴趣，但是如果有教具呈现，可以实操，孩子们的积极性一下就会上来了。

根据教育部颁布的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》的精神，近十年内我校信息技术教材一直选用大连理工大学出版发行的初中信息技术教材，这套教材经过几次改版，现在使用的是2016年改版2017年印刷的教材。在这套教材里七年级下册一个学期的学习内容都是Scratch与机器人的学习，顺序结构、分支结构、循环结构、模块、变量和链表的应用，是本册书编程学习的知识点。

《圆梦迷彩战场》这个作品设计中，“小提琴”模块程序编写使用的是顺序结构、“跳舞”模块的编写运用了数字循环结构、调用子模块的方法，“遥控器”模块程序使用的是分支结构和条件循环结构，“扫亮屏幕”模块程序用到了变量和循环结构，主程序使用模块调用、各种逻辑运算和分支结构。本作品除了不支持链表外，作品中几乎涵盖了教材中七年级下册一个学期要求掌握的所有知识点。

所以说这个作品完全可以搬上初中信息技术的课堂，每个功能模块的学习可以作为单元学习的内容出现，也可以把整个作品的学习作为综合实践课的学习内容和任务。

2019年6月，我在学校组建指导教师团队，利用《圆梦迷彩战场》这个作品给学生们指导了一节综合实践活动课，根据孩子们平时的表现和兴趣我把学生们分为软件设计大组和硬件设计大组两大组，每个大组又分为5个小组，每小组3至4人不等，每个人都有具体任务分工，孩子们团结合作，最后交流汇报。2020年6月这节创新实践课例在在辽宁省教育教学创新展示中，被辽宁省教育厅评为创新优秀课例。学生们研究兴趣正浓，意犹未尽，只惜这样的教具太少了。

应用案例

建平县榆树林子镇中学的教师使用《圆梦迷彩战场》这件作品在七年级学生的信息技术课中开展综合实践活动，最后生成的成果汇报课《“创客”空间——会表演的机器人》通过国家平台推广。这一创新案例于2019年7月晒到了国家教育资源公共服务平台上，得到了建平县和朝阳市“一师一优课、一课一名师”活动评审团的认可，被推送到省里参评。2019年10月，经过优化的案例参加辽宁省信息与通讯技术环境下创新教育案例评选，2020年6月我团队的三位老师均被辽宁省教育厅授予教师创新课堂项目奖。

这件作品作为智能教育的教具走进了校园，解决了学校智能教育的囧态，将机器人教育搬上了课堂，让实践班级的孩子们体会体验体悟智能教育与各学科的联系，使孩子的潜能得到早期开发，开辟了农村中学智能课堂教育的先河。

该作品赋予了很强的时代色彩，特别是今年春季，大疫当前，在那些驰援武汉的逆行者中，有国之轿子、民族脊梁——英雄的军人们，他们不计得失，奋勇当先的大无畏精神，让我更加坚信了这件作品的创作价值。

作品评价

本作品在强国强军的号角声中诞生，表达了创作者拥军爱民的社会主义情感，作品从设计到结束表演，整体有一种积极向上的政治思想氛围。创作者因为有深厚的爱国主义情怀，所以才去实践军旅，因为知恩礼遇，所以才有创作梦想，热情梦想与激情碰撞，不断添加创作元素，创作出这件回馈军人的表演作品。作者勤劳肯干，乐善好施，将作品奉献给农村教育，以教具的形式走入课堂，给农村孩子们提供了一次绝好的了解机器人、任务编程驱动机器人的学习机会。作品在应用中，让参与活动的老师和学生明白，多科并举是未来教育学习发展的一种趋势，因为在这个实践学习中，涉及到数学、物理、音乐、美术、舞蹈、工程技术等多学科知识的融合与构建，打破了人们意识里信息技术教学只学操作的诟想。作品从创作到应用，都符合《辽宁省全面深化义务教育课程改革的指导意见》中的育人要求。

第三部分：结论探索

Scratch是美国麻省理工学院面向青少年设计开发的简易编程工具，该软件使用积木拼搭方式进行可视化脚本编程，这是很多中小学创客和机器人爱好者必备的一款程序设计语言，学生在学习中不但可以实践还可以创新，可以发挥孩子无限的想象空间和创造能力。

Scratch虽然写入信息技术教材有几年了，也简单易学，但由于是新知识新领域，很多信息技术教师也不熟悉，学校又不重视，所以有些学校这部分内容根本不授课。虽然近几年来各地有组织信息技术教师进行不同程度的培训学习，Scratch语言开课情况有所改善，但对于机器人实操很多教师都是零基础，根本没法指导学生创作，失去了教材和编者的用意。

通过走访调查县市级教育主管部门和各中小学，发现在朝阳市内的中小学校无论是县城内中小学还是农村中小学，上机器人实操平台的学校仅有两三所，而且都在朝阳市区内，各县城的孩子还好，有条件的可以送社会培训班去学习，苦就苦了一些平民孩子和农村孩子，他们根本没有机会摸索到机器人。下面是发生在我身边的一个真实例子。

一次朋友聚餐，我早早就到了指定的地点，另一朋友夫妻接上一年级的孩子紧跟着也就到了，我们寒暄着聊着漫无目的的话题，这时孩子在一旁就根父母要求，想参加机器人学习班，因为孩子在学校带回来一张课外学习的卡片，上面有各种兴趣班，有学习套餐。父母随便看看，找了一个价钱便宜的兴趣班敷衍孩子，可是孩子就是不同意，非常执着非常坚定的要学机器人，父母没办法，只能无奈的对孩子说“儿子，这个太贵了”！小孩子流着泪还是在不停的央求，我在一旁不知道說点什么好，无意识的说了一句来安慰哭闹的孩子：“明天和你们校长说，咱在学校里也能学，不去那个破培训班好不好”？没想到一句骗小孩儿的话，会成为今天论文的论点。

学校为什么不投入机器人实操平台呢？我分析有两点，一是资金不足，组建一个小型的实操平台少则十几万，多则几十万，对于义务教育学校来说，如果政府财政不给出资，完全自筹很难实现。二是领导意识不强，重知识不重能力，这个结症也不能都扣给校长，因为教育部门考核制度是先导，知识的考查是有型的，而能力真实性的考查是不好把控的。我认为教育领导应该放下所谓的政绩观，从中华民族长远发展的高度立足教育行为，在保证常规教学的前提下，要低下头来认真研究怎样才能真正提高学生各方面的能力。

通过张有为同学这件作品在学校中的应用，给了我诸多启发，就目前农村学校机器人教学这种教育现状，建议引用一个或几个机器人教具，来补充学校教育的这块短板，实现零突破。这样不但可以缓解资金压力，也可以鼓励教师和有能力的学生联手开发教具，教具可以在县内或更小范围内（几所学校）共享使用，可以拟定详细的周转使用制度及易损件添置办法。

从教二十多年，我一直关注着农村学校信息技术教育与信息化建设和发展，信息技术革命带来全球“科技智造时代”，对于教学各领域的研究，是每名教育人每天应该践行的课题，我们一直在奔跑，我们永远在路上，希望从留下的脚印里能读出为教育付出的努力。

参考文献：

[1]李连海，孟志宏.综合实践活动——研究性学习（必修）高一 全一册 沈阳：辽宁教育电子音像出版社，2016.

[2]禹明，刘道溶.中小学综合实践活动教学活动设计案例精选.北京：北京大学出版社，2012.

[3]信息技术编委会  初中信息技术教材  七年级下册  大连：大连理工大学出版社，2017.

[4]文件  教材[2017]4号  《中小学综合实践活动课程指导纲要》

[5] 文件  辽教发[2016]91号  附件1 《辽宁省全面深化义务教育课程改革的指导意见》  附件2 《辽宁省义务教育课程设置方案（2016年修订）》

[6] 文件  辽教发[2016]94号 《辽宁省义务教育地方课程实施意见》

[7] 为美致新官网https：//www.weeemake.com.cn/platform/

[8] 一师一优、一课一名师网http：//1s1k.eduyun.cn/portal/html/1s1k/index/1.html#