基于微信平台的中小学机器人微学习模式探究

赵雅楠 马 燕

（1．重庆师范大学 计算机与信息科学学院，重庆 401331； 2．重庆师范大学研究生院，重庆 401331）

基于微信平台的中小学机器人微学习模式探究

赵雅楠1马 燕2

（1．重庆师范大学 计算机与信息科学学院，重庆 401331； 2．重庆师范大学研究生院，重庆 401331）

青少年创新思维和科学品质的培养需求推动机器人教育在中小学的广泛开展，微信作为当下最流行的移动社交软件，为中小学机器人教育铺设了新的道路。文章首先分析了微信平台的教育功能和中小学机器人教育的现状；其次深入分析了在微信平台上构建中小学机器人教育环境的优势，并在此基础上搭建了基于微信的中小学机器人微学习模式；最后以微学习理念为指导，针对重庆ET天才少儿训练营开设的“智能机器人的搭建与控制”课程，开展了基于微信平台的中小学机器人教育微学习实践，并取得了较好的学习效果。

微信平台；中小学；机器人教育；微学习模式

当前，机器人技术在公众服务、工业智能制造等领域都发挥着至关重要的作用，已经逐渐成为国家工业技术和科学技术发展水平的重要标志。[1]与此同时，机器人在教育领域的应用也表现出了潜在的发展前景和教育价值。机器人教育早已进入中小学，将智能机器人的基础知识和技能纳入中小学的信息技术或综合实践等课程的必要性和可行性已经日渐明朗，这也为中小学信息技术课程注入了新的生机。如今，移动学习也成为了中小学生普遍接受的学习方式，微信作为受众面广、简单易学的移动社交软件，自然就成为了移动学习的首选平台，在教育的舞台上已初露头角。因此，将微信平台用于中小学的机器人教育，定将为中小学培养创新型、高素质人才铺设新的道路。

一、在微信平台上构建中小学机器人教育环境的可行性

（一）微信平台及教育功能的介绍

微信公众平台是腾讯公司在微信的基础上新增的具有平台化功能的板块，公众号所有者可以与平台进行全方位沟通、交流、互动。[2]目前，微信在中小学群体中的使用率较高，已成为学生获取信息的一个主要渠道。

微信平台作为师生间学习与交流的媒介，它的教育功能也是显而易见的。师生可以通过微信平台实时留言，通过视频或语音功能进行问题探讨；教师可以定期在微信公众平台上进行消息推送，按需向学习者提供学习资源；学习者之间也可以通过微信平台创建学习小组，分享学习经验等。微信平台支持在移动设备上信息的实时获取与推送等功能，在为学习者带来更多的方便和更好的学习体验的同时，也构建了新型的师生关系。

（二）中小学机器人教育现状

机器人教育，是指学习和掌握机器人的基本知识与技能，或是通过利用教育机器人来优化教育教学实施效果的理论与实践[3]。随着国家基础教育新课程改革的不断深入开展，近年来我国中小学机器人教育也在快速地向前发展，其教育价值也已经逐渐获得了受教育者、社会和国家的认可[4]。自2003年以来，全国各地的中小学都陆续开展了机器人教育实践及课程建设。但是，由于课程的特殊性及学习环境的局限性，中小学机器人教育还处于教育建设的不成熟阶段。如今竞赛催生“机器人热”，各类机器人竞赛活动推动着中小学机器人创新教育向前发展。据不完全统计，国内超过61.36%的中小学在校内或校外以各种形式开展了丰富多彩的机器人教育实践活动，开展的具体情况如图1所示。针对学生个人的学习情况来看，机器人课程学习模式如图2所示。

图1 中小学机器人教育开展情况

图2 机器人课程学习模式

结合图1、图2，本研究认为目前国内中小学机器人教育还存在一些问题：

1.学校过分注重竞赛，忽视对学生创新能力的培养

当前，国内中小学的机器人教育主要以竞赛的形式开展，在机器人竞赛的基础上设置了机器人课程及机器人社团等活动。近年来，针对中小学生开展的机器人竞赛项目发展迅速，但是由于诸多教育机构的介入，机器人竞赛并没有实现机器人教育的最终目的。许多机器人竞赛个人资金投入相对较大，学生参与度低；即使是参与比赛的学生，由于受时空等限制，无法进行学习资源的实时获取与交流，最终会逐渐减弱对机器人教育的兴趣。此外，校内的机器人课程还不成体系，缺少机器人教育基础设施建设，不利于对中小学生综合实践能力的培养。

2.学生过度依赖教师，缺乏自主学习的积极性

近年来，国内中小学的机器人教育在北京、上海、深圳等一线城市的发展较快，但这些城市大多数学校的机器人教育主要是以教师为中心的传统教学，课程设置上也是针对竞赛或某个项目开展，学生的学习形式较为单一，学校忽视了对学生学习能力和主动性的培养。另外，哈尔滨师范附属小学等少数中小学校开设了“人工智能与机器人”的相关课程，并规定以必修课的形式针对中小学生开展了机器人科学教育，建立了机器人学习小组。尽管中小学机器人教育发展较快，但是学生过度依赖教师，缺乏自主学习积极性的问题不容忽视。

（三）在微信平台上构建中小学机器人教育环境的优势

基于微信的机器人教育，通过微课程学习、在线直播学习、群组探究学习等多种学习方式，可以实现学生随时随地的学习与探究，这种教育学习模式重在培养学生的合作交流和创新思维能力。在微信平台上进行机器人教育创新学习，打破了地域和时空的限制，为中小学机器人教育铺设了新的道路。从国家人才发展战略来看，基于微信平台的中小学机器人教育将转变传统课堂师生的角色，把学生放在教育的中心地位，从而推动我国“以生为本”的人才培养理念向前发展，并有助于培养互联网时代的创新少年，也为建设创新型国家提供人才支撑。

二、基于微信平台的中小学机器人教育微学习模式的搭建

（一）微学习及微学习模式

随着互联网和信息技术的迅速发展，教育的模式已经从最初的面对面教学，发展到如今的移动学习模式。而“微学习”就是在移动学习的基础上产生的，如今已经成为教育领域热门的研究课题。“微学习”的概念是由奥地利学者林德纳（Lindner）在2004年提出的，“微学习”就是学习者在任意时间内快速学习短小内容的一种非正式的学习活动。[5]作为一种新型的数字化学习模式，“微学习”与传统的课堂学习有很大不同，如今也发展成了一个相对完整的学习生态系统。总的来说，“微学习模式”主要由学习者、学习内容、学习媒介和学习环境四个要素构成。

（二）搭建基于微信平台的中小学机器人教育微学习模式

“微学习”的发展与数字时代的学习理论即联通主义学习观的兴起有着密切的联系，它所提倡的新价值取向也正是联通主义者不断倡导的“联结和再造的能力”[6]。微学习不仅适应了计算机技术引发的学习媒介的变化,也满足了知识经济时代的学习者对非正式学习的巨大需求,提供了数字化信息操作的实用模式。[7]而微信既作为联通主义学习观下的一种普及性最为广泛的移动社交软件，又作为信息时代的生态学习媒介，在教育和学习上理应发挥着巨大的作用。基于此，本研究是在微学习理念的指导下，以微信平台为学习媒介，针对目前中小学机器人教育存在的“重赛轻学”、学习者主观能动性差等相关问题，搭建了基于微信平台的中小学机器人微学习模式，如图3所示。

图3 基于微信平台的中小学机器人微学习模式

该模式具体分为五个部分：一是微学习目标，主要是通过对机器人基础知识的学习，促进学生认知、情感、动作技能等目标的实现。二是微学习方式，主要是在微信终端实现线上与线下相结合、自主与协作相结合的混合型学习方式。三是微学习过程，包括课前、课中和课后三个学习阶段的内容——课前，教师主要完成对学习者的分析、对学习资源的整合及对学习环境的搭建；课中，教师通过直播授课等方式，讲解机器人相关理论知识及实践操作，通过任务驱动进行群组问题探究式学习等；课后，师生共同完成学习考核。四是反馈与评价，这也是课后的学习考核，评价方式包括自评、互评和师评，师生在学习过程中要及时反馈学习问题到下一个微学习目标。五是微学习效果，主要是让学生将学到的知识融入到已有的学习资源中，创造出新成果，以达到较好的学习效果。

三、微信平台支撑下的中小学机器人教育微学习实践

本研究依托于重庆ET天才少儿训练营和重庆师范大学机器人创新实验室，将微信平台支撑下的中小学机器人教育微学习模式应用到实践中，开展了中小学机器人教育的微学习实践，具体情况如下：

（一）微学习目标

在微信平台上搭建针对中小学生机器人教育微学习的总目标是培养信息时代具有创新精神和思维能力的青少年，促进中小学机器人教育的创新发展与突破。机器人教育微学习要求教师构建机器人课程的微学习环境和资源，了解智能机器人的基本知识和发展目标，掌握机器人的结构特点、控制原理和方法，并能够针对中小学生设计出微学习的课程结构；学生能够对机器人进行基本的设计、组装、编程与调试。在此基础上，培养学生的学习思维能力，提高学生的自主学习和合作学习的积极性，帮助学生形成勇于迎接挑战、实践探索的学习观。

（二）微学习方式

由于中小学生在知识建构方面还存在不完整和个性化的特点，因此他们的学习方式主要偏向于非正式的碎片化学习。基于微信平台的机器人微学习主要以线上学习和线下学习相结合、自主学习和小组协作学习相结合的混合型学习方式为主，让学生随时随地在微信终端进行多渠道、多样化的学习实践，由此建立了机器人教育微学习行为关系，如图4所示。

图4 机器人教育微学习行为关系

由此我们发现：学生通过微信平台上的微课、微直播、微信群等学习渠道进行线上的机器人微学习，建构自己的学习网络和社交网络；线下，学习者前期先参加训练营的面对面课程打好基础，在此基础上，进行后期在实验室的创新合作实践训练。这种循序渐进的混合型学习方式有利于青少年的健康发展，让学生能够最大限度地发挥自己对机器人课程学习的主观能动性。因此，这种多样化的混合型学习方式对于青少年创新思维能力的开发很有帮助，也适用于基于微信平台的中小学机器人教育微学习实践。

（三）微学习过程

1.学习者分析

近年来，智能机器人技术带动中小学机器人教育产业飞速发展，机器人创新教育已经成为开发青少年创新思维的一个重要突破口，为此，许多家长也是不惜花重金培养孩子的创造力。基于微信平台的机器人教育微学习实践的对象是重庆ET天才少儿训练营里来自不同学校的13名六年级学生，目标是让他们学会利用零碎时间在微信平台上构建机器人学习的知识网络。而这些学生已经基本掌握了计算机的基础知识，并且都有配套的教育机器人产品，对于智能机器人也有着强烈的好奇心。因此，在基于微信终端的机器人微学习实践中，应让他们利用零碎时间从机器人的基础知识学起，重点培养他们的实践操作能力和创造能力，让他们能够独立或合作完成微学习上的学习任务，并且能够创作出属于自己的作品。

综合考虑到重庆ET天才少儿训练营师资建设和资源建设等因素的制约，本研究还依托了重庆师范大学的机器人创新实验室，在实验室和训练营的共同支持下，展开了针对中小学生的机器人教育微学习实践探究。

2.学习资源整合

培养信息时代具有创新思维能力的青少年，需要有一定的学习设备与资源为支撑。而目前比较流行的青少年教育机器人开源开放平台——Mackblock，具有图形化的编程环境，是一款基于Arduino平台的应用，在机器人DIY（动手做）方面具有潜在的优势，并且结构件的搭建有趣多样，教学成本也相对较低等。因此，本研究采用Mackblock产品开展中小学机器人教育微学习实践。此外，“智能机器人的搭建与控制”课程的相关参考教材是2013年出版的图书《小型智能机器人制作全攻略（第4版）》，重庆ET天才少儿训练营购入了3套Mackblock产品元器件及相关配件作为该课程微学习资源建设的实体教学设备。训练营教师和实验室机器人创新实践团队也整合了Mackblock产品官方网站的相关学习资源及实践视频教程，并进行了相应学习探究，最终形成了一套完整的机器人微学习资源，辅助学生完成在微信平台上的机器人课程微学习体验。

教师在微信公众平台和微社区（微网站）上上传课程相关的微学习内容和知识模块（如模块介绍、作品展示、创新小实验等），不但包括文字、图片等文本内容，还包含视频（微课）、音频等多媒体微学习资源，构建了机器人课程微学习资源库，方便学习者自主选择与学习。此外，师生间通过群组交互也增近了感情，教师鼓励学生多进行移动探究学习，调动学生学习的主动性，发挥了学生在微学习过程中的主体作用。

3.微学习环境搭建

我们知道，微学习具有学习主体全民化、学习媒介智能化、学习内容模块化、学习时间碎片化、学习环境泛在化和学习过程个性化等特点。[8]而基于微信平台的中小学机器人课程的微学习是在移动互联网这个大环境之下搭建的，因此，网络技术这个大环境对其具有基础性和根本性的影响。

要从管理和技术设施这两个方面来考量微学习环境的搭建情况。管理方面，教师及时更新“机器人微学习空间”微信公众号、微网站、微直播等平台上的内容，定期在微信群组内组织学习交流，并通过后台的PC端口对学习者的学情进行管理与完善等；技术设施方面，教师用Camtasia studio等微课录制软件录制Mackblock系列微课程，将机器人教育实践教学中的重难点部分用微课的形式展现出来等。随着移动互联网的飞速发展，微信平台具备的教育功能也在日趋完善，功能越来越强大，能为学习者提供的学习支持也越来越多。

4.理论学习与实践操作

课程的理论及实践层面的微学习内容，通过直播课、微课、视频聊天或群聊这4种形式展开。线上，学生通过观看教师直播课、微课视频等方式，学习Mackblock机器人的相关理论知识、硬件及软件的操作等，以完成机器人理论知识的建构；线下，学生通过观看教师录制好的系列微课程视频等方式，自己动手熟悉Mackblock机器人结构件与搭建顺序，根据教师布置的学习任务开展协作探究学习，完成机器人微学习实践操作层面的学习，最终实现对Mackblock机器人的控制与简单开发。据此，对前文提及的“智能机器人的搭建与控制”课程进行了具体的课程形式及课程内容的安排，如表1所示。

表1 “智能机器人的搭建与控制”的课程形式和内容

可见，机器人微学习设置的课程学习内容旨在培养学生的创新实践能力和自主学习能力，让学生学会利用计算机控制自己搭建的机器人，激发学生对机器人的学习兴趣，以此打破传统的学习思维方式。学生通过对Mackblock的学习，协作或独立完成了教师在每个阶段布置的学习任务，掌握并熟练运用Mackblock和mBlock软件，实现了对机器人的控制与现实运用，并将这种能力发挥在机器人相关的竞赛中，取得了优异的成绩。

（四）反馈与评价

重庆ET天才少儿训练营开设的“智能机器人的搭建与控制”课程，主要通过在微信平台PC端对学习者学习行为的监控实现对学生的学习过程的考核。其中，课程的微学习行为捕捉渠道如图4所示，学生从多渠道获取所需的学习资源，平台管理教师统计学生登录平台学习与下载的频率，最终以完成创新作品或其他参赛情况进行综合考核；群组内的直播课、讨论课、视频课等则主要以学生学习过程中的参与度作为考核标准。

“智能机器人的搭建与控制”课程主要是让学生学会利用微信平台实现对机器人的理解、操作、应用与创新，发挥学生学习的主观能动性。在微学习过程中，教师作为配角，和学生共同学习并及时找到学习问题，反馈到下一个微学习目标。此外，要求学生在微信平台上交流学习经验和创新作品，并对其学习结果进行自评与他评；最后，微学习社区的教师对学生学习的总体情况进行综合评价，并对学生的创新作品提出相关意见与建议。

（五）微学习效果

在重庆ET天才少儿训练营和重庆师范大学机器人创新实验室的共同努力下，基于微信平台的中小学机器人教育微学习也在不断地改进与完善。作为研究对象的13名六年级学生，之后在机器人学习上也多少都有了自己的突破。其中，2名学生一起参加了2016WER世界教育机器人大赛并荣获小学组三等奖的好成绩，并因此而进入到重庆市的重点中学；3名学生共同考取了同所中学并在学校里组织了机器人社团活动，定期会来重庆师范大学机器人创新实验室一同参与我们的研究项目。可见，这种基于微信平台的机器人微学习方式适用于中小学生，并获得了良好的学习效果和创新成果，我们要将这种学习理念延续、提升。

四、结语

目前，国内中小学机器人教育领域的发展还不够成熟，为了紧跟信息时代的步伐，也为了能为国家培养出新时代的创新型少年，中小学要找到机器人教育的突破口，转变教学形式与理念，让学生担任教育的主角，联合高校共同完成青少年创新培养目标，并针对教育中存在的问题不断改进，对其进入深入的研究。在微信平台上搭建机器人微学习环境，必将引发中小学信息技术教育的变革与突破。本研究初步建构了基于微信平台的中小学机器人教育微学习模式，在实践的过程中难免还会遇到新问题，因此，该学习平台在未来还有待继续开发，对其研究也应更加全面而深入。

[1]黄荣怀,刘德建,徐晶晶.教育机器人的发展现状与趋势[J].现代教育技术,2017，(1)：13-19.

[2]卢胜男.基于微信公众平台的微型移动课程的设计与研究[D].上海：上海师范大学,2014.

[3]张剑平,王益.机器人教育：现状、问题与推进策略[J].中国电化教育 ,2006，(12)：65-68．

[4]钟柏昌,张禄.我国中小学机器人教育的现状调查与分析[J].中国电化教育,2015，(7)：101-107.

[5]朱燕.“微学习”的影响因素及应对策略研究[J].中国教育信息化,2016，(17)：19-21.

[6]Siemens.Learning and Knowledge [DB/OL].（2006-09-13）[2016-09-13].http://www.microlearning.org/micropres07/ml2006_presentation_siemens.pdf.

[7]祝智庭,张浩,顾小清.微型学习——非正式学习的实用模式[J].中国电化教育,2008，(2)：10 -13.

[8]刘剑,于建芳,徐振国.基于微信公众平台的微学习模式探究[J].中国教育技术装备,2015，(4)：17-18.

Research on the Construction of Robotics Micro-Learning Mode in Primary and Secondary Schools Based on the WeChat Platform

ZHAO Yanan1,MA Yan2
(1.College of Computer and Information Science,Chongqing Normal University,Chongqing,China 401331；2.Graduate School,Chongqing Normal University,Chongqing,China 401331)

With the development of the cultivation of teenagers’ innovative thinking and scientific quality requirements,robotics education has been extensively developed in the primary and secondary schools.As the most popular mobile social software,WeChat lays a new path for robot education in primary and secondary schools.Firstly,this paper analyzed the education function of WeChat platform and the present situation of the robot education of primary and secondary schools.Secondly,it analyzed the advantage of building a robot education environment of primary and secondary schools on WeChat platform in depth.On this basis,the robotics micro-learning mode was built in primary and secondary schools based on the WeChat platform.Finally,taking the micro-learning concept as a guide,and based on the course,Construction and Control of Intelligent Robots,designed and practiced by Chongqing ET Genius Children’s Camp,the micro-learning of robotic education that is based on the WeChat platform was practiced in primary and secondary schools,and some better effects were achieved in students’ learning．

WeChat platform;primary and secondary schools;robot education;micro-learning mode

G434

A

2096-0069（2017）05-0051-06

2017-04-17

重庆市研究生教育教学改革研究项目（重大项目）“重庆市研究生创新创业实践教育研究”（Yjg151007）；重庆市研究生科研创新项目“基于创客理念的中小学机器人教育微学习系统开发”（CYS16145）

赵雅楠（1993— ），女，河南漯河人，重庆师范大学硕士研究生，研究方向为人工智能与机器人教育；马燕（1960— ），男，云南昭通人，博士，重庆师范大学研究生院院长，主要研究方向为人工智能、社会计算、现代教育技术等。

(责任编辑 杜丹丹)