浅析中小学机器人教育所面临的问题及解决方法

浅析我市中小学开展机器人教育活动所面临的问题及解决方法 摘要：国务院《关于基础教育改革与发展的决定》中指出：“大力普及信息技术教育，以信息化带动教育现代化。”智能机器人教育就是计算机和计算机语言、通信、传感技术、自动化技术和人工智能等众多先进技术与创新设计相结合的教育实践活动。本文分析阐述了中小学机器人教育的意义，中小学机器人教育所面临的问题以及解决的方法和途径。

关键词：智能机器人；信息技术；机器人教育；

一、 为什么要让机器人进中小学课堂

目前，我国很多的中小学都在搞“智能机器人”活动，形式也是多种多样的：有的发达地区如上海、北京的一些学校甚至已经进课堂了，但是其他大部分的学校都是以课外兴趣小组或竞赛的形式存在。那么，到底机器人教育在中小学有没有存在的必要呢？或者说，机器人教育在中小学有没有它的价值呢？我认为完全是有必要的。下面我就谈谈我的想法。

一直以来，我们中小学信息技术都存在这样一种状况：小学生学习Windows 、Office ；初中生学习Windows 、Office ；到了高中，同学们还在学习Windows 和Office ；对于这种简单的、重复的教学，老师和同学们深感无奈：老师们感到信息技术课难上，同学们更提不起兴趣来。而对于引入更深的单纯的计算机程序设计，历史经验表明这条路同样是行不通的。难道我们的信息技术课就没有出路了吗？我认为如果引入智能机器人模块，就将会使我们这门课程给人以耳目一新的感觉，信息技术课程也就有了新的活力和生命力。而对同学们来说，我相信他们也会为机器人技术的魅力所深深吸引。

我们知道，智能机器人是一门综合学科，他涉及机械、电子、力学、控制、传感器技术、计算机软硬件技术和人工智能等多种先进技术，是一门理论与应用相结合的课程。我们甚至可以这样说，到目前为止还没有哪一种技术平台比智能机器人更具有如此的综合性。引进智能机器人的教学必将给信息技术的课程增加新的活力，智能机器人会成为培养中小学生综合能力信息素养的优秀平台。全国中小学信息技术专业委员会机器人学组组长、北师大教授郭善渡就认为，智能机器人教育和我们数学，物理学科一样，对学生起到一种“思维体操训练的作用。这种比喻得到研究会成员的一致赞同，大家都认为这样的体验对同学们的成长是非常有益而且也是必要的。这也体现了我们所倡导的“以人为本”的素质教育。

信息技术课堂教学改革特别强调注重对学生学习经验的培养，注重学生体验、感悟和实践的过程，注重学生个性的健康发展和对学生的创新精神、实践能力的培养，智能机器人教学非常有利于贯彻这一理念。国外机器人教学实验证明，机器人竞赛不仅活动主题有趣，更重要的是其问题解决方案是开放性的，学生可以用不同的方法达到同一个目标，因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力，有利于培

养学生的开放性思维。在机器人教学中，学生通过动手实践获取知识。他们就像真正的工程师一样，针对项目主题进行研究、策划、设计、组装和测试。他们以小组为单位，使用积木、传感器、马达及齿轮等组建设计自己的机器人，并为机器人编写程序，让它完成自己想让它做的事情。孩子们通过主动探索、动手实践，亲身体验抽象的理论如何变成了触手可及的答案，享受成功的兴奋。在活动中，学生不仅可以学到有关机械、电子、计算机等技术知识，还可以培养多方面的能力和素养，如与人沟通合作的能力，合理分配、利用时间的能力，对他人尊重、毅力与自信心的树立。

有人可能会问，既然以往的经验表明，在中小学信息技术课程中让全体学生都学

习计算机程序设计是不妥的，而机器人教学中比较重要的一个环节就是学习计算机程序设计，这个问题该如何解决呢？的确，编程在学习智能机器人的过程中实非常重要的，但是，现在的机器人编程，已经可以用通俗易懂的G 语言了，也就是图形化语言，这类语言使用简单的图形来进行编程，编译好的程序马上就可以下载到机器人芯片中进行测试，因此，程序的正确与否，很容易就能得到验证。

而且，在学习、设计和搭建机器人的过程中，同学们能够最大限度的提高自己的

创新能力！同时在和其他同学的合作过程中，又培养了同学们的团队协作精神。学习为机器人编程序的过程是学生赋予机器人移动、转弯、避障、避碰、说话、听话、观察等人类行为功能的过程。在学习的过程中，学生经常会感受到失败的强烈遗憾和成功的巨大喜悦，对遗憾和喜悦的感受必然形成学习的动力和兴趣。学生会经常获得成功的喜悦，会建立成功的信心，从而对学习程序产生浓厚的兴趣。因此，我认为智能机器人将会与计算机一起成为中小学信息技术教育的工具和载体，承担起信息技术教学的任务。

正是因为智能机器人有很多的优点，因此教育部明确提出将机器人纳入中小学信

息技术教育课程，如教育部最新公布的《高中新课程标准》就明确规定人工智能作为高中信息技术教育的一个模块。与此同时，人工智能也将纳入中小学信息技术教育的组成部分。很显然，今后机器人将逐步走进中小学课堂。

二、中小学机器人教育所面临的问题

既然机器人教育有这么多的好处，那么为什么我们国家的大部分中小学校都没有开设相关课程呢？我认为，阻碍机器人进入课堂的原因有以下几点：

首先是经费问题，这点也是最主要的。我们大家都知道，对一般的中小学学校来说，机器人在目前还属于奢侈品，常见的机器人动辄几千元甚至上万，如果机器人进课堂的话，每个班以50名同学算，每2~3人一组，就需要约20套，光这笔费用就需近十万元，还不包括电池、专用机房和场地等配套设施。因此。可以说，开展机器人教学的门槛还是比较高的。就以晋江市的机器人活动为例，据统计目前大部分小学和少数中学开展了机器人竞赛活动，而且规模都不大，少的只有1~2套，多的也只有十几套。由此可见这个原因是阻止机器人进

入课堂的最大障碍。

第二个原因是缺乏之统一的课程标准和评价标准。由于智能机器人在中小学目前还处于发展的初级阶段，水平也有待提高。每个学校、每个地区的情况都不一样。而且机器人的产品差距有很大，机器人的软硬件都不相同，因此在这种情况下很难制定一个统一的课程标准，从而也很难有适合每一个学校的统一标准。

第三个原因是缺乏教材。由于没有课程标准和相应的评分标准，教材的建设也跟不上发展的需要。事实上，机器人教育的实际发展水平和课程标准、评价标准、教材建设是密切相关、互相制约的。只有教育水平普遍提高了，其他几个环节才能相应的跟上去；反过来，只有课程标准、评价标准和教材搞好了，机器人的教育水平才能真正的提高。

第四个原因是对机器人辅导老师的相关培训还很缺乏。目前对老师的培训虽然有在开展，但也是基本入门的培训，高级培训如集成电路、单片机的使用等培训还是比较欠缺，智能机器人技术要求辅导老师的素质应该比较全面，而目前的情况是：不要说那些没搞机器人的老师，即使是那些已经在辅导机器人活动的老师也是一边教、一边自己学，就想摸着石头过河。

其他还有很多因素会阻碍机器人进入课堂，如学校校长的重视程度、机器人器材的选择和管理等等也很令人头痛。所有这一切问题都必须得到切实有效的解决。

三、智能机器人进入中小学课程的途径和方法

1. 从机器人的生产厂家入手，努力降低机器人的售价。从全国的范围来看，目前光是机器

人厂家、公司有十几家，常规的就有：乐高机器人、广茂达机器人、慧鱼机器人、通用机器人、纳英特机器人、中鸣机器人、交大阳光机器人等。现在的机器人价格还比较贵，价格一般是成千上万一套。而实际上据我所知，这种机器人的成本是比较低的，因为机器人的主芯片无非也就是一个单片机，这种芯片在市场的售价也就每片几十元钱，加上开发成本、外部电路、传感器和配套软件可能也只要几百元钱。如果机器人能够大规模的进入课堂，那么由于销量的提高，每套机器人的售价将会大幅度降低，这样就会使更多的中小学校加入到这项活动中来，从而逐步步入良性循环。因此，我认为作为机器人公司一定要有超前的眼光，他们的首要任务是努力将价格低质量好的机器人推上市场。这一点非常关键。

2. 已经开展机器人活动的学校应该抓紧建设课本教材。统一的课程标准和教材不可能一下

子出台，我们也不能一味的被动的等待，而是应该加紧建设适合自己学校的校本教材。我想当这项活动的水平再上一个台阶，又更多的学校都参加进来的时候，其他的东西自然会水到渠成了。到那时，课程标准、评价依据以及正规的教材都会出台，从而将机器人活动再推上一个新的发展阶段。

3、教育部门应该加大对信息技术老师的培训力度。我认为除了举办一些有机器人公司人员主讲的培训外，有关的主管部门，如电教馆、青少年宫，应该组织一些中立的，高水平的

培训班，来培训中小学信息技术的骨干教师。

4、从开展机器人竞赛入手。截止目前，我市共举办了八届青少年机器人竞赛，无论是参赛队伍、赛事规模还是参赛项目都是逐年增多，除了举办省级选拔比赛项目外，我市还增加具有特色和普及意义的项目如乐高机器人接力赛，每年都吸引了不少机器人爱好者参赛，据了解，2016年全市共有173支队伍参赛，其中乐高接力赛近100支队伍，这对我市全面普及、推广机器人教育奠定良好基础，晋江每年在福建省赛、国家赛中都取得优异成绩，成为名副其实的机器人教育先行者和领路人。

5、从课外科技活动开始逐步进入课堂，争取成为信息技术课程的一个组成部分。竞赛活动的面太窄，因此在竞赛活动取得一点的成果后，应该进一步扩大机器人活动的规模，开展较大规模的课外科技活动，如有的学校有航模等活动，我们机器人也能采取这样的方式，比如可以让有经济能力的同学自己购买或者向机器人厂家租借机器人，老师定期开展辅导工作，这样活动的规模和影响就会扩大。又比如，在科技节的时候，我们也可以推出自己的比较有趣的节目，如足球机器人比赛，灭火机器人以及机器人小操作等等，这些都会激发同学们的兴趣和激情，为搞好我们的活动打好坚实基础。

机器人进课堂这个提议非常有意义，也有创举，但它需要一个漫长的过程，需要我们的政府，教育行政部门、学校、厂家、老师、家长、同学们以及出版社的密切配合，我们不能盲目乐观，实际上这个过程也不一定一步到位。用北师大珠海分校陈星火教授的话说；“这很像20年前计算机进入中小学的过程”。这话讲的非常有道理，的确，我们国家复员广阔，每个地区、每个学校的情况都不同，我们不可能指望那些连计算机都没有的学校能和我们一起搞机器人。当然，我们更不可能就因此坐下来和他们一起等待天上掉馅饼，因为总是有一个人吃螃蟹的。我们每个人都应该负起责任，做好事情，一起来推动机器人这个新鲜事物。

智能机器人是信息技术发展的前沿领域，是一门具有高度综合性、创新实践性的学科，蕴含着极其丰富的教育资源，智能机器人在中小学的普及推广，对教育观念的改变，对推进教育创新，对提高学生的综合素质都有积极的促进作用。培养学生创新精神、创新意识、创新思维、创新方法和技巧，是学生主体性得到真正体现。与此同时，也培养了学生与他人友好相处、容纳他人观点的心理品质，使学生全面、健康地发展。

我国的智能机器人教育刚刚起步，我们真诚地希望有识之士能与我们共同关注智能机器人教育的发展；我们还希望得到社会各界有识之士的支持和关注；我们更希望有胆识的教育决策者、教育领导者和教育工作者能够抓住这一教育改革创新的先机，推进我国素质教育的发展，使教育方法和教育手段更加符合高素质人才培养的需要，让我国智能机器人教育走在世界的前列。

目前，受各种因素的制约，能够开展机器人教育的学校还不是很多，但是我深信，随着新课程的推广以及学校办学条件的改善，将会有越来越多的学校开展这项活动。作为一名基层教育工作者，我衷心希望能有越来越多的青少年加入到这项活动中来，并且真正从这项

活动中受益，这正是我们这些教育工作者所为之奋斗的真正的目的所在！

参考文献：

【1】 陈星火：机器人的教育价值分析及教学模式探索

【2】 黄钢：中小学信息技术教育的新载体——智能机器人《中国教育报》2005.07.15

【3】 郭善渡：机器人与技术教育

【4】 杨琳：浅谈中小学智能机器人教育

【5】 金友滨：学生机器人文章之教师点评《中学生学习报》2004.12.13

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