淺析中小學(xué)機(jī)器人教育所面臨的問題及解決方法

1、淺析我市中小學(xué)開展機(jī)器人教育活動(dòng)所面臨的問題及解決方法摘要：國(guó)務(wù)院關(guān)于基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展的決定中指出：“大力普及信息技術(shù)教育，以信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化。”智能機(jī)器人教育就是計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)語言、通信、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能等眾多先進(jìn)技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)相結(jié)合的教育實(shí)踐活動(dòng)。本文分析闡述了中小學(xué)機(jī)器人教育的意義，中小學(xué)機(jī)器人教育所面臨的問題以及解決的方法和途徑。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人；信息技術(shù)；機(jī)器人教育；一、 為什么要讓機(jī)器人進(jìn)中小學(xué)課堂目前，我國(guó)很多的中小學(xué)都在搞“智能機(jī)器人”活動(dòng)，形式也是多種多樣的：有的發(fā)達(dá)地區(qū)如上海、北京的一些學(xué)校甚至已經(jīng)進(jìn)課堂了，但是其他大部分的學(xué)校都是以課外興趣小組或競(jìng)賽

2、的形式存在。那么，到底機(jī)器人教育在中小學(xué)有沒有存在的必要呢？或者說，機(jī)器人教育在中小學(xué)有沒有它的價(jià)值呢？我認(rèn)為完全是有必要的。下面我就談?wù)勎业南敕?。一直以來，我們中小學(xué)信息技術(shù)都存在這樣一種狀況：小學(xué)生學(xué)習(xí)windows、office；初中生學(xué)習(xí)windows、office；到了高中，同學(xué)們還在學(xué)習(xí)windows和office；對(duì)于這種簡(jiǎn)單的、重復(fù)的教學(xué)，老師和同學(xué)們深感無奈：老師們感到信息技術(shù)課難上，同學(xué)們更提不起興趣來。而對(duì)于引入更深的單純的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，歷史經(jīng)驗(yàn)表明這條路同樣是行不通的。難道我們的信息技術(shù)課就沒有出路了嗎？我認(rèn)為如果引入智能機(jī)器人模塊，就將會(huì)使我們這門課程給人以耳目一新

3、的感覺，信息技術(shù)課程也就有了新的活力和生命力。而對(duì)同學(xué)們來說，我相信他們也會(huì)為機(jī)器人技術(shù)的魅力所深深吸引。我們知道，智能機(jī)器人是一門綜合學(xué)科，他涉及機(jī)械、電子、力學(xué)、控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和人工智能等多種先進(jìn)技術(shù)，是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合的課程。我們甚至可以這樣說，到目前為止還沒有哪一種技術(shù)平臺(tái)比智能機(jī)器人更具有如此的綜合性。引進(jìn)智能機(jī)器人的教學(xué)必將給信息技術(shù)的課程增加新的活力，智能機(jī)器人會(huì)成為培養(yǎng)中小學(xué)生綜合能力信息素養(yǎng)的優(yōu)秀平臺(tái)。全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)專業(yè)委員會(huì)機(jī)器人學(xué)組組長(zhǎng)、北師大教授郭善渡就認(rèn)為，智能機(jī)器人教育和我們數(shù)學(xué)，物理學(xué)科一樣，對(duì)學(xué)生起到一種“思維體操訓(xùn)練的作用。這種比喻

4、得到研究會(huì)成員的一致贊同，大家都認(rèn)為這樣的體驗(yàn)對(duì)同學(xué)們的成長(zhǎng)是非常有益而且也是必要的。這也體現(xiàn)了我們所倡導(dǎo)的“以人為本”的素質(zhì)教育。信息技術(shù)課堂教學(xué)改革特別強(qiáng)調(diào)注重對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng)，注重學(xué)生體驗(yàn)、感悟和實(shí)踐的過程，注重學(xué)生個(gè)性的健康發(fā)展和對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的培養(yǎng)，智能機(jī)器人教學(xué)非常有利于貫徹這一理念。國(guó)外機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，機(jī)器人競(jìng)賽不僅活動(dòng)主題有趣，更重要的是其問題解決方案是開放性的，學(xué)生可以用不同的方法達(dá)到同一個(gè)目標(biāo)，因而智能機(jī)器人活動(dòng)能激發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮想象力、創(chuàng)造力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。在機(jī)器人教學(xué)中，學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐獲取知識(shí)。他們就像真正的工程師一樣，針對(duì)項(xiàng)目主題進(jìn)

5、行研究、策劃、設(shè)計(jì)、組裝和測(cè)試。他們以小組為單位，使用積木、傳感器、馬達(dá)及齒輪等組建設(shè)計(jì)自己的機(jī)器人，并為機(jī)器人編寫程序，讓它完成自己想讓它做的事情。孩子們通過主動(dòng)探索、動(dòng)手實(shí)踐，親身體驗(yàn)抽象的理論如何變成了觸手可及的答案，享受成功的興奮。在活動(dòng)中，學(xué)生不僅可以學(xué)到有關(guān)機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)知識(shí)，還可以培養(yǎng)多方面的能力和素養(yǎng)，如與人溝通合作的能力，合理分配、利用時(shí)間的能力，對(duì)他人尊重、毅力與自信心的樹立。有人可能會(huì)問，既然以往的經(jīng)驗(yàn)表明，在中小學(xué)信息技術(shù)課程中讓全體學(xué)生都學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)是不妥的，而機(jī)器人教學(xué)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，這個(gè)問題該如何解決呢？的確，編程在學(xué)習(xí)

6、智能機(jī)器人的過程中實(shí)非常重要的，但是，現(xiàn)在的機(jī)器人編程，已經(jīng)可以用通俗易懂的g語言了，也就是圖形化語言，這類語言使用簡(jiǎn)單的圖形來進(jìn)行編程，編譯好的程序馬上就可以下載到機(jī)器人芯片中進(jìn)行測(cè)試，因此，程序的正確與否，很容易就能得到驗(yàn)證。而且，在學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)和搭建機(jī)器人的過程中，同學(xué)們能夠最大限度的提高自己的創(chuàng)新能力！同時(shí)在和其他同學(xué)的合作過程中，又培養(yǎng)了同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。學(xué)習(xí)為機(jī)器人編程序的過程是學(xué)生賦予機(jī)器人移動(dòng)、轉(zhuǎn)彎、避障、避碰、說話、聽話、觀察等人類行為功能的過程。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)感受到失敗的強(qiáng)烈遺憾和成功的巨大喜悅，對(duì)遺憾和喜悅的感受必然形成學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣。學(xué)生會(huì)經(jīng)常獲得成功的

7、喜悅，會(huì)建立成功的信心，從而對(duì)學(xué)習(xí)程序產(chǎn)生濃厚的興趣。因此，我認(rèn)為智能機(jī)器人將會(huì)與計(jì)算機(jī)一起成為中小學(xué)信息技術(shù)教育的工具和載體，承擔(dān)起信息技術(shù)教學(xué)的任務(wù)。正是因?yàn)橹悄軝C(jī)器人有很多的優(yōu)點(diǎn)，因此教育部明確提出將機(jī)器人納入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程，如教育部最新公布的高中新課程標(biāo)準(zhǔn)就明確規(guī)定人工智能作為高中信息技術(shù)教育的一個(gè)模塊。與此同時(shí)，人工智能也將納入中小學(xué)信息技術(shù)教育的組成部分。很顯然，今后機(jī)器人將逐步走進(jìn)中小學(xué)課堂。二、中小學(xué)機(jī)器人教育所面臨的問題 既然機(jī)器人教育有這么多的好處，那么為什么我們國(guó)家的大部分中小學(xué)校都沒有開設(shè)相關(guān)課程呢？我認(rèn)為，阻礙機(jī)器人進(jìn)入課堂的原因有以下幾點(diǎn)： 首先是經(jīng)費(fèi)問題，

8、這點(diǎn)也是最主要的。我們大家都知道，對(duì)一般的中小學(xué)學(xué)校來說，機(jī)器人在目前還屬于奢侈品，常見的機(jī)器人動(dòng)輒幾千元甚至上萬，如果機(jī)器人進(jìn)課堂的話，每個(gè)班以50名同學(xué)算，每23人一組，就需要約20套，光這筆費(fèi)用就需近十萬元，還不包括電池、專用機(jī)房和場(chǎng)地等配套設(shè)施。因此?？梢哉f，開展機(jī)器人教學(xué)的門檻還是比較高的。就以晉江市的機(jī)器人活動(dòng)為例，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前大部分小學(xué)和少數(shù)中學(xué)開展了機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，而且規(guī)模都不大，少的只有12套，多的也只有十幾套。由此可見這個(gè)原因是阻止機(jī)器人進(jìn)入課堂的最大障礙。第二個(gè)原因是缺乏之統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于智能機(jī)器人在中小學(xué)目前還處于發(fā)展的初級(jí)階段，水平也有待提高。每個(gè)學(xué)校、每

9、個(gè)地區(qū)的情況都不一樣。而且機(jī)器人的產(chǎn)品差距有很大，機(jī)器人的軟硬件都不相同，因此在這種情況下很難制定一個(gè)統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，從而也很難有適合每一個(gè)學(xué)校的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第三個(gè)原因是缺乏教材。由于沒有課程標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，教材的建設(shè)也跟不上發(fā)展的需要。事實(shí)上，機(jī)器人教育的實(shí)際發(fā)展水平和課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、教材建設(shè)是密切相關(guān)、互相制約的。只有教育水平普遍提高了，其他幾個(gè)環(huán)節(jié)才能相應(yīng)的跟上去；反過來，只有課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和教材搞好了，機(jī)器人的教育水平才能真正的提高。第四個(gè)原因是對(duì)機(jī)器人輔導(dǎo)老師的相關(guān)培訓(xùn)還很缺乏。目前對(duì)老師的培訓(xùn)雖然有在開展，但也是基本入門的培訓(xùn)，高級(jí)培訓(xùn)如集成電路、單片機(jī)的使用等培訓(xùn)還是

10、比較欠缺，智能機(jī)器人技術(shù)要求輔導(dǎo)老師的素質(zhì)應(yīng)該比較全面，而目前的情況是：不要說那些沒搞機(jī)器人的老師，即使是那些已經(jīng)在輔導(dǎo)機(jī)器人活動(dòng)的老師也是一邊教、一邊自己學(xué)，就想摸著石頭過河。其他還有很多因素會(huì)阻礙機(jī)器人進(jìn)入課堂，如學(xué)校校長(zhǎng)的重視程度、機(jī)器人器材的選擇和管理等等也很令人頭痛。所有這一切問題都必須得到切實(shí)有效的解決。三、智能機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)課程的途徑和方法1. 從機(jī)器人的生產(chǎn)廠家入手，努力降低機(jī)器人的售價(jià)。從全國(guó)的范圍來看，目前光是機(jī)器人廠家、公司有十幾家，常規(guī)的就有：樂高機(jī)器人、廣茂達(dá)機(jī)器人、慧魚機(jī)器人、通用機(jī)器人、納英特機(jī)器人、中鳴機(jī)器人、交大陽光機(jī)器人等?，F(xiàn)在的機(jī)器人價(jià)格還比較貴，價(jià)格一

11、般是成千上萬一套。而實(shí)際上據(jù)我所知，這種機(jī)器人的成本是比較低的，因?yàn)闄C(jī)器人的主芯片無非也就是一個(gè)單片機(jī)，這種芯片在市場(chǎng)的售價(jià)也就每片幾十元錢，加上開發(fā)成本、外部電路、傳感器和配套軟件可能也只要幾百元錢。如果機(jī)器人能夠大規(guī)模的進(jìn)入課堂，那么由于銷量的提高，每套機(jī)器人的售價(jià)將會(huì)大幅度降低，這樣就會(huì)使更多的中小學(xué)校加入到這項(xiàng)活動(dòng)中來，從而逐步步入良性循環(huán)。因此，我認(rèn)為作為機(jī)器人公司一定要有超前的眼光，他們的首要任務(wù)是努力將價(jià)格低質(zhì)量好的機(jī)器人推上市場(chǎng)。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。2. 已經(jīng)開展機(jī)器人活動(dòng)的學(xué)校應(yīng)該抓緊建設(shè)課本教材。統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)和教材不可能一下子出臺(tái)，我們也不能一味的被動(dòng)的等待，而是應(yīng)該加緊建設(shè)

12、適合自己學(xué)校的校本教材。我想當(dāng)這項(xiàng)活動(dòng)的水平再上一個(gè)臺(tái)階，又更多的學(xué)校都參加進(jìn)來的時(shí)候，其他的東西自然會(huì)水到渠成了。到那時(shí)，課程標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)依據(jù)以及正規(guī)的教材都會(huì)出臺(tái)，從而將機(jī)器人活動(dòng)再推上一個(gè)新的發(fā)展階段。3、教育部門應(yīng)該加大對(duì)信息技術(shù)老師的培訓(xùn)力度。我認(rèn)為除了舉辦一些有機(jī)器人公司人員主講的培訓(xùn)外，有關(guān)的主管部門，如電教館、青少年宮，應(yīng)該組織一些中立的，高水平的培訓(xùn)班，來培訓(xùn)中小學(xué)信息技術(shù)的骨干教師。4、從開展機(jī)器人競(jìng)賽入手。截止目前，我市共舉辦了八屆青少年機(jī)器人競(jìng)賽，無論是參賽隊(duì)伍、賽事規(guī)模還是參賽項(xiàng)目都是逐年增多，除了舉辦省級(jí)選拔比賽項(xiàng)目外，我市還增加具有特色和普及意義的項(xiàng)目如樂高機(jī)器人接

13、力賽，每年都吸引了不少機(jī)器人愛好者參賽，據(jù)了解，2016年全市共有173支隊(duì)伍參賽，其中樂高接力賽近100支隊(duì)伍，這對(duì)我市全面普及、推廣機(jī)器人教育奠定良好基礎(chǔ)，晉江每年在福建省賽、國(guó)家賽中都取得優(yōu)異成績(jī)，成為名副其實(shí)的機(jī)器人教育先行者和領(lǐng)路人。5、從課外科技活動(dòng)開始逐步進(jìn)入課堂，爭(zhēng)取成為信息技術(shù)課程的一個(gè)組成部分。競(jìng)賽活動(dòng)的面太窄，因此在競(jìng)賽活動(dòng)取得一點(diǎn)的成果后，應(yīng)該進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)器人活動(dòng)的規(guī)模，開展較大規(guī)模的課外科技活動(dòng)，如有的學(xué)校有航模等活動(dòng)，我們機(jī)器人也能采取這樣的方式，比如可以讓有經(jīng)濟(jì)能力的同學(xué)自己購買或者向機(jī)器人廠家租借機(jī)器人，老師定期開展輔導(dǎo)工作，這樣活動(dòng)的規(guī)模和影響就會(huì)擴(kuò)大。又比如

14、，在科技節(jié)的時(shí)候，我們也可以推出自己的比較有趣的節(jié)目，如足球機(jī)器人比賽，滅火機(jī)器人以及機(jī)器人小操作等等，這些都會(huì)激發(fā)同學(xué)們的興趣和激情，為搞好我們的活動(dòng)打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 機(jī)器人進(jìn)課堂這個(gè)提議非常有意義，也有創(chuàng)舉，但它需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，需要我們的政府，教育行政部門、學(xué)校、廠家、老師、家長(zhǎng)、同學(xué)們以及出版社的密切配合，我們不能盲目樂觀，實(shí)際上這個(gè)過程也不一定一步到位。用北師大珠海分校陳星火教授的話說；“這很像20年前計(jì)算機(jī)進(jìn)入中小學(xué)的過程”。這話講的非常有道理，的確，我們國(guó)家復(fù)員廣闊，每個(gè)地區(qū)、每個(gè)學(xué)校的情況都不同，我們不可能指望那些連計(jì)算機(jī)都沒有的學(xué)校能和我們一起搞機(jī)器人。當(dāng)然，我們更不可能就因

15、此坐下來和他們一起等待天上掉餡餅，因?yàn)榭偸怯幸粋€(gè)人吃螃蟹的。我們每個(gè)人都應(yīng)該負(fù)起責(zé)任，做好事情，一起來推動(dòng)機(jī)器人這個(gè)新鮮事物。智能機(jī)器人是信息技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，是一門具有高度綜合性、創(chuàng)新實(shí)踐性的學(xué)科，蘊(yùn)含著極其豐富的教育資源，智能機(jī)器人在中小學(xué)的普及推廣，對(duì)教育觀念的改變，對(duì)推進(jìn)教育創(chuàng)新，對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)都有積極的促進(jìn)作用。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和技巧，是學(xué)生主體性得到真正體現(xiàn)。與此同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生與他人友好相處、容納他人觀點(diǎn)的心理品質(zhì)，使學(xué)生全面、健康地發(fā)展。我國(guó)的智能機(jī)器人教育剛剛起步，我們真誠(chéng)地希望有識(shí)之士能與我們共同關(guān)注智能機(jī)器人教育的發(fā)展；我們還希望得

16、到社會(huì)各界有識(shí)之士的支持和關(guān)注；我們更希望有膽識(shí)的教育決策者、教育領(lǐng)導(dǎo)者和教育工作者能夠抓住這一教育改革創(chuàng)新的先機(jī)，推進(jìn)我國(guó)素質(zhì)教育的發(fā)展，使教育方法和教育手段更加符合高素質(zhì)人才培養(yǎng)的需要，讓我國(guó)智能機(jī)器人教育走在世界的前列。目前，受各種因素的制約，能夠開展機(jī)器人教育的學(xué)校還不是很多，但是我深信，隨著新課程的推廣以及學(xué)校辦學(xué)條件的改善，將會(huì)有越來越多的學(xué)校開展這項(xiàng)活動(dòng)。作為一名基層教育工作者，我衷心希望能有越來越多的青少年加入到這項(xiàng)活動(dòng)中來，并且真正從這項(xiàng)活動(dòng)中受益，這正是我們這些教育工作者所為之奮斗的真正的目的所在！參考文獻(xiàn)：【1】 陳星火：機(jī)器人的教育價(jià)值分析及教學(xué)模式探索【2】 黃鋼：中小學(xué)信息技術(shù)教育的新載體智能機(jī)器人中國(guó)教育報(bào)2005.07.15【3】 郭善渡：機(jī)器人與技術(shù)教育【4】 楊琳：淺談中小學(xué)智能機(jī)器人教育【5】 金友濱：學(xué)生機(jī)器人文章之教師點(diǎn)評(píng)中學(xué)生學(xué)習(xí)報(bào)2004.12.13晉江市自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文申報(bào)表論文題目淺析我市中小學(xué)開展機(jī)器人教育活動(dòng)所面臨的問題