由“机器人革命”想到的——中小学机器人普及教育的培训方法与建议

文 湖南省衡阳市第一中学 邹贤

在中国科学院第十七次院士大会、中国工程院第十二次院士大会上，习近平总书记发表了重要讲话，其中“机器人革命”引发了笔者的深入思考。作为一名普通的中学教师，应如何开展机器人教育的普及工作？

一、机器人普及教育首先需转变观念

“机器人革命”指的是人工智能机器人和计算机将全面覆盖人类的工作、生活、学习，可以说未来社会将无法离开机器人。要搞好机器人产业，必须有大量懂机器人的人才，如果机器人教育普及了，必然能为中国的工业化、科技化道路提供大量人才。对于学校而言，机器人的普及教育也是有效实施素质教育的方法之一。

很多人认为机器人和高考无关、对学习没有帮助，也有人对机器人一无所知，这就需要先转变他们的观念。

1.教师自身观念的转变

机器人教育并非学校安排的任务或参加比赛的工具，而是将科技知识普及到学生中，让学生对科学这门学科产生兴趣。学生通过动手搭建机器人及编写程序等活动，形成一种崇尚科学、了解科学、利用科学的风气。

2.学校领导观念的转变

首先，在各个学校尤其是高中阶段，学校领导认为机器人与美术、舞蹈、音乐等学生社团属同一类型，或是觉得别的学校搞了机器人培训，我们学校也不能落后，这是不可取的。

机器人普及教育的价值是通过培养中小学生的科技意识，为国家培养科技储备人才，它涉及工程学、机械学、自动化、计算机学、物理学等多门学科。学生学好了机器人，必然可以开拓眼界、丰富知识。

其次，目前各个高校的自主招生，也涵盖了机器人竞赛项目。做好机器人的普及教育和竞赛，能有效提升学校的升学率，高校也可以吸收到高素质人才。

最后，开展机器人普及教育能有效丰富学校的第二课堂，吸引大量中小学生参与课外活动，进一步推进素质教育。

3.学生观念的转变

学生通常都喜欢机器人，特别是男孩子，但绝大多数学生心目中的机器人是人形机器人，例如电影《变形金刚》中的机器人。到了机器人实验室后，看到简陋的机器人顿时会失去热情。

对此，教师应在学生接触机器人的第一堂课，就让他们充分理解机器人的概念、认知机器人的几种形态和简单原理等，认识到“变形金刚”是科幻不是科学，未来也许科幻会变成科学，但要通过艰辛的努力才能实现。

4.家长观念的转变

目前很多家长只看重考试成绩，殊不知学生的成长需要全面发展。一些家长觉得自己的孩子有艺术天赋，从小让其学习美术、音乐、舞蹈等，却没想过孩子有科技类的爱好和特长是一件好事，也值得培养。相比之下，从小学习机器人的孩子更容易融入社会。

二、学习机器人的意义

学生在学习机器人的过程中，可以学到很多书本之外的知识。通过机器人活动理解机械的运作、构造，掌握不同类型传感器的应用，接着学习编程，让机器人按照自己的意愿动起来。

在参与机器人竞赛时，学生会遇到许多挫折与失败，这对他们而言是一种很好的锻炼，能提升自身预测、判断、决策的能力，及查找问题、分析问题、解决问题的能力。

学校开展社团展览，学生一般都表现积极。从策划到布置任务、学习制作幻灯片P P T、写台词等全部由学生自己完成，有利于培养学生的目的性、计划性和执行力。

三、机器人竞赛的意义

1.在机器人竞赛中，一个人无法完成所有任务，必须学会团队合作、相互沟通，这能极大促进学生的心智发展。

2.机器人竞赛可以有效推动机器人普及教育。从实际情况来看，一些学生刚接触机器人时富有热情，但随着时间的推移渐渐失去了兴趣，机器人竞赛则给予学生一定的压力，压力产生动力。

3.机器人竞赛是宣传机器人普及教育最好的手段，学生和家长可以通过竞赛了解机器人，从而接受机器人教育、喜欢机器人。

四、抓好机器人普及教育培训

很多学校从未开展过机器人普及教育，教师也没有接触过机器人，这就需要预先策划好方案。

1.师资方面

教师要熟悉机器人培训业务，通过不断学习、交流，努力掌握机器人培训的各个方面。根据经验来看，一个老师带一支队伍比较合适。

2.场地方面

尽可能使用较大的场地，隔离开的小房间会阻碍学生的相互交流与合作，也不便于管理。

3.器材方面

尽量使用一些需要学生动手、动脑的器材，少使用厂商搭建好、学生拿上场就能比赛的器材。如果经费较少，则需要考虑未来几年内新旧器材的衔接问题。

4.生源方面

很多学校只针对高一或初一的新生展开活动，这让机器人普及教育不具备连贯性。到了新老生交替时，可以开展老生带新生的活动，同时也可以在初中或小学提前物色具备机器人特长或有兴趣的学生，特招至本校。

5.课程体系规划

硬件环节准备妥当之后，就要开始规划课程体系。课程体系是一个非常重要的环节，将直接影响到教学的效果。

整个过程分为两大类：（1）硬件制作，涵盖机器人的齿轮结构、动力传输、传感器等方面。学生由简单的静态模型开始，逐步学习搭建难度大的模型，再学会自己创建模型。其中的重点是传感器的应用和动力部分。

（2）软件编译，主要指程序设计、规划、编译、运行、纠错、优化等。

6.日常管理

要做到用学生管理学生，教师只是起引导作用。这样可以发挥学生的自我教育功能，同时又能培养他们的主人翁意识和集体荣誉感。对于学生一些不自觉的行为，例如在机器人实验室玩游戏、上网，则需要制订相应的规章制度进行约束。

五、引导学生学以致用

学生学会搭建机器人、学会程序的编译就够了吗？不，远远不够！教师应引导学生学以致用，将机器人知识应用到生活、学习中去。要从解决问题的角度出发，多动手、动脑，不应停留在理论阶段。

学生自己制作机器人作品不但丰富了课外活动，还能带动其他学生形成爱科学、用科学的良好风气。