县级以下中小学机器人教育的推进策略

曹利军

摘要：当前，很多地方的中小学都开展了机器人教育的探索和实践，取得了令人欣喜的成绩。但受各种因素的制约，县级以下中小学推进此项工作时会遇到诸多困难。为此，结合河南省巩义市（县级市）开展中小学机器人教育的情况，阐述了开展机器人教育的现实意义、存在的问题和推进策略。

关键词：中小学;机器人教育;推进策略

近年来，以机器人教育为代表的科技创新教育逐渐在中小学展开。笔者所在的河南省巩义市（县级市）积极推进此项工作，经历了由无到有、由点到面、从个别参与到逐步普及、从观摩学习到多校多人次在国内外比赛中获奖的过程

一、推进中小学机器人教育的现实意义

“大众创业，万众创新”自2014年提出以来，已经在当今中国社会达成共识并不断深化。科技创新教育在中小学也发生着深刻的变化，以机器人教育为代表的创客教育从无到有、从城市到农村逐步开展起来，为青少年学生创新思维和探究能力的培养不断助力，为中小学加快课程改革和育人方式的转变拓宽了思路，也为科技强国战略的实施和科技后备人才的培养提供了新的路径。

二、普及机器人教育面临的问题及制约因素

（一）对创新教育的重视不够

国务院《新一代人工智能发展规划》中指出，要实施全民智能教育项目，要在中小学阶段设置人工智能相关课程。在《普通高中课程方案（2017版）》中，信息技术学科和通用技术学科的课程标准对人工智能和机器人教育都做了详细解读和要求。然而在很多地方，尤其是县级以下的中小学对机器人教育重视不够，没有站在为国育才的高度思考其价值，对机器人教育也存在认知上的偏差，甚至还有人认为这是不务正业，造成学校缺乏推进机器人教育的思考与行动。

（二）机器人教育成本高而经费不足

目前，用于机器人教育的设备器材属于小众产品，规格各异，标准不一，市场和制造厂商的规模都比较小，成本和价格居高不下;而国内外的一些机器人比赛项目，主办方又指定了专用设备，器材来源比较单一，容易造成价格垄断。调查发现，同种类型的教育用机器人传感器，其精度远不及工业级传感器，但价格却高出工业级的3至5倍。居高不下的价格阻碍着机器人教育的普及，而普及率低又造成成本过高，形成恶性循环。

（三）师资相对匮乏薄弱

在中小学，机器人教育的教学任务往往由信息技术、通用技术或有理工科背景的教师来承担。机器人教育课程对教师的综合素质要求高，不仅需要具备信息技术、工程、数学、物理等多学科知识，还要具备跨学科整合的能力和良好的沟通能力。师资相对匮乏、力量薄弱的县级以下中小学能够将国家规定课程开足开全都有一定的难度，开展机器人教育的难度会更大。

（四）课程定位、实施与评价不科学

调查发现，很多已经开展此项工作的中小学并没有以课程的形式将机器人教育纳入学校的课程体系中，也没有与学校的育人目标进行有机关联。部分学校功利思想严重，把它当“面子”工程，学生和家长则把它当作自主招生的敲门砖，造成学校只为少数人开课、为竞赛成绩开课，失去了开展这项工作的意义。

三、问题解决的策略和思路

（一）提高对创新教育的认识

一是通过行政力量推动。近几年来，河南省教育厅相继出台《关于进一步推进中小学创客教育的通知》和《关于推进中小学人工智能教育的通知》等文件，积极推进机器人教育工作。巩义市教育部门召开专题会议，对学校机器人教育工作进行部署并提出具体的要求，指出努力的方向，打消了学校在工作中的顾虑和观望态度。

二是加强对主管领导的培训。巩义市教育部门组织业务主管科室负责人和中小学校长进行培训，采用会议、参观、交流等方式，使学校负责人认识到机器人教育的意义和重要性，为他们开展工作提供了参照坐标和思路。

三是搭建交流展示的平台。加强交流和展示，使学校领导、教师、学生、家长对机器人教育有充分的认知和了解。巩义市中小学每年都举办校园科技节，开展科幻画展示、科技小发明制作、小论文评选、科技主题演讲、专家报告、机器人和无人机现场展示等系列活动，这些活动深受青少年学生的欢迎，其中机器人教育成果展示成为广大师生最关注的项目。

（二）加大投入，开源节流

一是教育部门要给予奖励和补助。为推动机器人教育工作的开展，河南省教育厅开展了创客教育示范校评选活动，对获奖学校给予适当的奖励;巩义市教育部门也在教师培训方面设置了专项经费进行补助。

二是学校要设置专项经费。学校要在力所能及的情况下考虑科技教育的投入。在项目实施时要注意由易到难、由简单到复杂，起始阶段可以使用相对简单的标准传感器和简易机械设备，满足学生搭建简单项目（如智能照明、动作机械手等）的需要，实现入门级的学习;提升阶段可以使用相对复杂的教具和器材（如温湿控、声光控、速控、存储类、循迹类、障碍类、影像类等），让学生掌握设计、拼装一般机器人的基本方法;随着学习的深入，再添置个性化的专项器材，满足个性化的学习需求。

三是与市场形成良性互动。2019年教育部对中小学生的竞赛活动进行了规范，机器人比赛项目已经不再指定教具和器材，市场不断竞争，教具和器材品质得到提升，价格也回归到了合理的区间。机器人教育器材厂商和机构为学校提供教学用具和设备支持的同时，也给学校带来了师资培训和课程资源。市场在逐步扩大，学校的机器人教育也在积极推进。

四是利用开源资源和材料。在信息技术快速发展的互联网时代，随着开源文化和创客运动的兴起，产品和知识的获取更加容易，尤其是近两年来，以Arduino为代表的开源硬件和基于Arduino二次开发的机器人教具，已经逐步进入学校课堂，极大地降低了机器人教育的资金成本。

（三）加强师资队伍建设

一是加强业务能力培训和指导。机器人技术发展很快，教师要不断学习才能适应教育发展的需要。巩义市教育部门联合科技、创客协会开设培训班，拿出专项经费用于教师队伍建设，鼓励学校采用送出去、请进来的方式对教师进行培养，在教育理念、专业知识、操作技能方面给教师以指导，信息中心、电教和教研部门适时组织教师开展教学研讨活动，让教师们在相互学习和交流中得到提升。

二是以賽促学，教学相长。目前，国内外机器人比赛可谓是种类繁多，教育和科技部门、行业协会、器材厂商都组织了很多赛事和交流活动，再加上青少年机器人技术等级考试、中国机器人运动等级考试等项目，用来检测学生学习和教师指导能力的活动很多。巩义市教育部门鼓励学校和教师组队参赛，通过现场观摩和交流，相互借鉴，回到学校后教师不断调整工作思路，改进教学方式和学习方式，有力地推动了工作的开展。

（四）科学组织课程实施

一是融入学校的课程体系。结合学校的育人目标，把机器人教育作为一门校本课程来实施，重点放在普及上，同时兼顾个性需求。开发校本课程时要规范，制定出详细的校本课程标准，完善课程实施方案，明确教学目标，选择合适的教学内容，编写校本教材，对机器人教育的课程目标、内容、实施、评价等方面进行合理规划。

二是项目化实施。机器人教育以项目化的形式实施有其独特的优势，为了完成一个带有特定情境功能的机器人，把创意思考转化为成果作品，学生需要参与需求分析、方案制定、功能设计、材料选择、组装调试、样机试验、现场展示等工程任务的全部流程。在此过程中，学生不断“深化人机关系的认识，体会机器人设计与制作中的软硬件协调、系统控制及路径规划的思想及方法，增强机械技术、电子技术、控制技术、计算机技术等的综合运用能力”，综合素质得到极大的提升，这也是开展机器人教育的初衷。

总之，随着经济社会的发展与进步，国家在教育和科技创新上提出了更高的要求，政策利好不断涌现，投入也在不断加大，加上市场的充分竞争，相信在教育部门、学校和教师的共同努力下，中小学机器人教育一定会不断走向深入。

[本文系2019年度河南省基础教育教学研究项目“普通高中机器人课程开发实践研究”成果之一]

（责任编辑：韩晓洁）