机器人课程开发探略

张素威

人类社会发展到今天，机器人与我们的生活密不可分，吃（食品加工行业）、穿（服装制造业）、住（建筑行业）、行（交通制造行业）都离不开机器人。智能家居、可穿戴智能设备、智能汽车等等这些现在及未来我们要使用的设备，其实就是一个机器人而已。

从教育价值来说，机器人课程作为集机械设计、电脑编程及传感器技术为一体的综合性项目，致力于学生综合素质的培养；充分调动和发挥学生的学习积极性，建立和维护其成功感；帮助他们树立自信心，学会与人沟通、交流，培养团队合作精神；引导他们学会观察、表达、思考、创新，进而成为勤奋、积极、乐观、自信的人。

在教师的启发下，综合运用所学知识，通过观察、探索、模型搭建、程序编写，分析解决一定的问题，以完成挑战任务为学习目标进行的自主研究学习。从组织机器人兴趣活动两年来，我也有许多的体会和感慨，下面着重从机器人发展现状和课程开发设计方面来略谈一二。

一、目前我国机器人课程开发情况

在我国机器人教育正处于起步阶段，由于各个学校的条件限制，机器人教育没有在大范围内开展也没有十分明确的学科归属。在高校，从我国普通高等学校专业设置来看，并没有独立开设机器人学专业，机器人教育主要还是在其他专业中开展，在智能科学与技术专业中，开展机器人教育，在机械设计制造及其自动化专业中开设机器人教育等等。部分高等院校在公共选修课程中开设机器人课程。

2003年颁布的普通高中新课程标准将“人工智能初步”与“简易机器人制作”分别列入“信息技术课程”、“通用技术课程”选修内容。

2003年颁布的普通高中新课程标准将“人工智能初步”与“简易机器人制作”分别列入“信息技术课程”、“通用技术课程”选修内容。

目前已有5000所学校已从机器人兴趣小组发展到机器人课堂，将机器人教学纳入常规教学任务。

中国已有10万中小学生参加了乐高国际机器人奥林匹克大赛（World Robot Olympiad，简称WRO）。

屡创佳绩的学生，有的已经进入哈佛、麻省等名校，机器人方面的特长给他们加分不少；而有的则通过机器人课找到了自己的职业方向。

可见我国近年来，机器人教育得到普遍关注，组织大学生走出国门参加多项国际机器人大赛，并取得了较好的成绩。但创新教育和机器人教育的普及还很落后。因此，为了提高我国机器人技术水平和应用能力使机器人技术更好地为经济建设服务，必须大力发展机器人教育，普及机器人文化，培养我国机器人技术开发的后备力量，为我国经济的腾飞和可持续发展做准备。这需要政府的投入和全社会的重视和扶植。

二、我国机器人基础教育面的现状

机器人已经成为呼声很高的创新教育平台，并且正在大踏步地走向基础教育。随着各地机器人实验室的迅速建设，它作为课程，各种活动不成熟的表现也越发明显。但是，目前主要还是处于综合实践活动的层面，并且遇到了诸多方面的制约。

1.第一，競赛活动商业化严重，教育发展方向偏移 。

一方面，由于机器人竞赛的组织形式，目前大部分是由某些机器人制造商独立或联合举办，教育行政部门的监管力度不够，在竞赛规则、裁判确定、奖励办法等方面存在较大差异。甚至有些商家通过不当竞争，人为通过竞赛规则或功能实现等办法来限制其他商家的产品，造成选手参加比赛受机型的局限性很大。另一方面，由于竞赛的功利化思想和比赛的管理方法不成熟，造成了比赛的“表演”倾向，即学生比赛成绩要看课下的“准备”程度和机器本身的软件、硬件装备程度，这就造成了比赛的即时性和激烈度受到影响，同时存在一定的“投机取巧”式的比赛准备也影响了学生创新能力的培养。所以，过度商业化的运作造成了机器人教育发展的方向发生偏移，这对机器人广泛普及是极其不利的。

第二，2.资金严重缺乏，配套组件及设施不够

机器人的价格比较昂贵，单机一般在万元以上，各种主机模块、传感器及其他配件价格也不菲，少数人组队比赛都受到资金方面的压力都很大，课堂的普及难度就不要说了。究其原因，我想其中一个因素就是市场炒作模糊了机器人概念。尤其是对教学机器人而言，其结构相对简单，可开发性也有局限，甚至作为智能玩具的优势显著，其造价是可以下降的。如果合理地针对市场进行分析与运作，是完全可以既实现盈利又实现普及的。但是，由于竞争的无序和商家的短期行为共同造成了原本教育资金就很欠缺的基础教育对机器人的采购误区。以至于不少地区建成了大量的机器人实验室，但是相关配件及设施都很差，或干脆没有，实验室的作用大打折扣。

第三，3.教育研究欠缺，教学活动随意性强

目前机器人进入课程或者参与学科整合的经验还很少，教育研究成果非常缺乏。尤其对中小学教师而言它是一种全新的事物，课程内容、教学方法、学业检测等都很欠缺。虽然在高中信息技术新的课程标准中增加了人工智能部分，但是理论比重较大，机器人实践活动较少，非常不利于开展相关教学。在高中通用技术课程标准中，增加了简易机器人选修课，但是由于受到课程地位和课时的局限，目前效果尚不明显。虽然，有些教育较发达的地区作为地方课程或校本课程来开设，但教学内容与活动随意性都较强。

三、机器人课程开发导向

针对以上我国机器人教育现状的分析，想就我国目前机器人课程开发提出几个导向。

1、1.机器人的活动组织形式

在机器人教育中，应该考虑学生在活动中的组织形式来达到良好的教育效果。在条件有限的学校，可以通过机器人活动的组织规划来合理利用有限的机器人教育资源。

2、2.机器人课程的评价

国外有学者曾提出要降低机器人竞赛的“竞赛性”，注重学生在竞赛过程中的自我反思。评价要注重学生的学习过程，关注学生在学习过程中的体验。同时，机器人教育的评价方式不一定要采用常规的考试，可以从多角度进行评价，用作品或成果来评价，可以是一份报告，一个实物，也可以是一个方案。

3、3.机器人作为素质教育的平台

借鉴美国俄勒冈州立大学的经验，把机器人作为程序设计、电子技术、机械与力学等课程的学习平台，更进一步，借助于通用型、插接式的机器人组件，可以将其作为信息技术环境下学生的创新设计平台。国内在这方面也有一些尝试，例如应用“慧鱼”创意组合在本科教学实验中，构建大规模工程模型，提高学生的设计与创造能力 。

5、4.学校、企业协作推动机器人教育的健康发展

机器人产商是机器人教育的一个隐性推动者，在美国，部分课程的顺利实施得益于产商的支持，产商提供机器人产品供学校使用，有些颇具实力的产商甚至提供配套的机器人课程。在我国，机器人产商也在各个地区活跃着，积极和学校联系推，动着机器人教育的发展，利用好这股力量，可以为机器人教育提供条件。例如，产商提供产品给高校试用及研究，高校对产品进行分析后设计应用形式，随后与中小学合作开展教学实验，同时，在分析过程中对产商产品反馈意见，提供生产指导，使得产商产品尽量与教育应用需求吻合，这也是一种比较理想的合作方式。