秦　　健　　劉　　超　　吳忠旭，4

（1.陜西師范大學(xué)　　教育學(xué)院，陜西　　西安710062；2.陜西師范大學(xué)　　數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院；3.山東省滕州市荊河街道滕西中學(xué)；4.北京師范大學(xué)克拉瑪依附屬學(xué)校）

基于師范院校與中學(xué)合作的機(jī)器人教育模式探究*

秦健1劉超2，3吳忠旭1，4

（1.陜西師范大學(xué)教育學(xué)院，陜西西安710062；2.陜西師范大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院；3.山東省滕州市荊河街道滕西中學(xué)；4.北京師范大學(xué)克拉瑪依附屬學(xué)校）

構(gòu)建師范院校與中學(xué)合作進(jìn)行機(jī)器人教育具有重要意義。通過問卷調(diào)查、文獻(xiàn)研究、行動研究等方法，對我國中學(xué)機(jī)器人教育存在的問題進(jìn)行了分析，提出了在中學(xué)機(jī)器人教育領(lǐng)域師范院校與中學(xué)的合作模式，并與西安市長安一中、西安市八十三中等中學(xué)的合作，對我國師范院校與中學(xué)的合作機(jī)器人教育的發(fā)展具有一定的啟示與借鑒作用。

機(jī)器人教育；師范教育；合作模式

引言

為了適應(yīng)未來科技社會對技術(shù)型人才的需要，從2003年起，中小學(xué)機(jī)器人比賽被納入全國中小學(xué)電腦制作活動中。2003年頒布的普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)又將機(jī)器人教育納入技術(shù)教育課程。教育部新制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》也提到“收集資料，了解機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用”的要求。由此可見國家對機(jī)器人教育的重視［1］。教育機(jī)器人是進(jìn)行信息技術(shù)教育的有效載體，機(jī)器人教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實踐能力。隨著我國基礎(chǔ)教育信息化的發(fā)展，機(jī)器人教育正越來越被人們所關(guān)注［2］。那么機(jī)器人教育發(fā)展的現(xiàn)狀如何，還存在什么樣的問題以及應(yīng)該如何解決這些問題，成了我們關(guān)注的焦點。

一、我國中學(xué)機(jī)器人教育中存在的問題

（一）缺少正確的機(jī)器人教育理論指導(dǎo)。目前我國中學(xué)機(jī)器人教育的理論十分薄弱，距離形成完整的理論體系還有相當(dāng)大的距離。中學(xué)機(jī)器人教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容、方法和評價的理論研究還處于摸索階段，實踐經(jīng)驗的積累也比較匱乏。

（二）缺乏專業(yè)的機(jī)器人教師?，F(xiàn)有的任課教師專業(yè)素養(yǎng)不高，缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識和教學(xué)實踐經(jīng)驗，缺少專門和有效的職前培養(yǎng)機(jī)制。

（三）硬件資源建設(shè)不足，課程開設(shè)范圍小。由于受到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、中高考的制約和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不支持等多種因素的影響，各地的機(jī)器人實驗室建設(shè)和課程開設(shè)情況參差不齊，各地區(qū)、各校的發(fā)展都極不平衡?？傮w來說，機(jī)器人教育目前還是一種“小眾化”教育，機(jī)器人教育的普及程度并不高。

（四）機(jī)器人教育學(xué)習(xí)資源分散，教學(xué)研究資源匱乏，學(xué)校之間的交流合作較為缺乏。中學(xué)機(jī)器人教師缺乏機(jī)器人教學(xué)資源和學(xué)校之間的交流合作。國內(nèi)幾大機(jī)器人網(wǎng)站信息來看，競賽的通知、報道和技巧分析的多，關(guān)于機(jī)器人教育教學(xué)的討論與研究是極其缺乏的［3］。

（五）校企協(xié)作推動機(jī)器人教育發(fā)展存在的弊端。目前中學(xué)機(jī)器人競賽中暴露出的一些問題：如機(jī)器人產(chǎn)品繁雜，互不兼容；廠商左右機(jī)器人競賽，對于機(jī)器人教育的健康發(fā)展也產(chǎn)生了不利影響。所以除了企業(yè)，中學(xué)還應(yīng)該尋找更多的合作伙伴。

二、我國師范院校教師教育的思考

（一）“專家型教師”和“研究型教師”的一體化培養(yǎng)，是教師教育發(fā)展趨勢

陸炳炎主編的《一體化：師范教育改革的思考與實踐》為教師教育一體化指明方向，隨著社會對教師素質(zhì)的要求不斷提高，師范院校的教師教育不應(yīng)僅僅局限在職前教師的培養(yǎng)，更應(yīng)將教師教育的對象擴(kuò)大到在職教師，促進(jìn)教師教育的一體化發(fā)展?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》的出臺，教師專業(yè)化成為我國教師教育的發(fā)展趨勢，作為教師專業(yè)化的目標(biāo)與追求，“專家型教師”和“研究型教師”合一成為學(xué)界普遍關(guān)注的焦點。

（二）免費師范生的培養(yǎng)目標(biāo)及教育實習(xí)中理論與實踐的分離

當(dāng)下我國實施免費師范生政策的初衷，就是為了培養(yǎng)出具有專家型教師。盡管這樣的專家型教師并非四年的師范教育所能造就，但是，若以這樣的專家型教師作為四年師范教育的指向與標(biāo)桿，那么，接受大學(xué)四年師范教育的免費師范畢業(yè)生就可以盡量縮短與“專家型教師”的差距［5］。另外，由于教師教育一體化的影響，免費師范生在職攻讀教育碩士政策為免費師范生快速成長為“專家型教師”增加了更大的可能性。師范院校一般有集中進(jìn)行4-12周的教育實習(xí)，但是實習(xí)效果不盡人意，其中最重要的原因就是大學(xué)與中學(xué)缺乏有效的合作，中小學(xué)教師在教師教育中處于邊緣地位，與大學(xué)的師范生培養(yǎng)缺乏聯(lián)系［6］。這種特定時期集中、理論與實踐分離的實習(xí)不利于師范生的發(fā)展。

（三）我國師范院校的機(jī)器人職前教師培養(yǎng)

就發(fā)展需求來看，現(xiàn)階段機(jī)器人教育很難形成獨立的專業(yè)。北京師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、陜西師范大學(xué)、上海師范大學(xué)等開設(shè)了與機(jī)器人教育相關(guān)的課程或者專業(yè)，但并未形成一個較為完整科學(xué)的體系。另外，機(jī)器人教師的培養(yǎng)相對封閉，缺乏與中小學(xué)的合作實踐，雖然具備一定的專業(yè)知識，但是缺乏實際的機(jī)器人教育的教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)技能；另一方面，現(xiàn)在這部分職前教師其實是將來的機(jī)器人教學(xué)者，由于缺乏教育實踐，他們的科學(xué)研究也只能停留在理論階段。

三、師范院校與中學(xué)合作進(jìn)行機(jī)器人教育的模式

（一）合作模式的提出

自2007年我校（陜西師范大學(xué)）教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的技術(shù)教育與創(chuàng)新實驗室、中小學(xué)機(jī)器人實驗室創(chuàng)立以來，我校就已開始機(jī)器人教育方面的理論研究和教學(xué)實踐工作，通過實驗室指導(dǎo)老師和07級、08級、09級免費師范生團(tuán)隊的努力，實驗室與樂高公司、陜西省從事機(jī)器人教育培訓(xùn)的相關(guān)部門、西安市的部分中學(xué)逐步建立起良好的合作關(guān)系，在機(jī)器人教育方面積累了較為豐富的理論知識和教學(xué)資源。

基于對中學(xué)機(jī)器人教育中存在的部分問題的分析和對我國師范院校教師教育的思考，筆者認(rèn)為，師范院校和中學(xué)應(yīng)該建立有效的合作，以此促進(jìn)中學(xué)機(jī)器人教育和師范院校教師教育的發(fā)展。結(jié)合我校技術(shù)教育與創(chuàng)新實驗室近幾年在機(jī)器人教育方面的理論研究和實踐的積累，筆者提出了在中學(xué)機(jī)器人教育領(lǐng)域中師范院校與中學(xué)合作的模式（見圖1）。

這種合作模式是以大學(xué)實驗室和開展機(jī)器人教育的中學(xué)為依托，以師范院校指導(dǎo)教師、實驗室?guī)煼渡鷪F(tuán)隊、中學(xué)教師和中學(xué)生為主要參與人員，以大學(xué)生教師走進(jìn)中學(xué)機(jī)器人興趣課堂為主要實踐形式，在一所大學(xué)和一所中學(xué)之間開展的點對點的合作。

圖1　　點對點的合作模式

（二）以大學(xué)實驗室為依托，在中學(xué)開展機(jī)器人教育

以大學(xué)實驗室為依托。一方面是機(jī)器人職前教師和在職教師培養(yǎng)的需要，另一方面是為了解決部分中學(xué)實驗室建設(shè)不足問題，向中學(xué)開放大學(xué)實驗室，實現(xiàn)資源共享的需要。師范院校教師教育的目標(biāo)就是為了解決中小學(xué)教學(xué)一線的實際問題，師范院校為了完善自身的教師教育體系，也需要到中小學(xué)一線尋求實踐。該模式正是為了解決師范院校機(jī)器人教師教育和中學(xué)機(jī)器人教育中存在的問題。

（三）合作模式中的主要參與人員

1.大學(xué)教師。大學(xué)教師應(yīng)該能夠勝任：（1）在機(jī)器人技術(shù)層面上的專業(yè)指導(dǎo)；（2）在教學(xué)技能方面和科研方面的專業(yè)指導(dǎo)；（3）能與中學(xué)建立和保持合作交流關(guān)系。大學(xué)教師可以通過與中學(xué)教師、中學(xué)生的直接交流以及從大學(xué)生教學(xué)實踐過程中獲得的信息進(jìn)行側(cè)面了解，獲取中學(xué)教學(xué)一線的實際情況、科研數(shù)據(jù)和中學(xué)積累的教學(xué)資源等。

2.大學(xué)生。大學(xué)生既是實驗室免費師范生團(tuán)隊中的大學(xué)生，又是中學(xué)機(jī)器人興趣課堂中主要的機(jī)器人教師。在走進(jìn)中學(xué)機(jī)器人興趣課堂之前，他們必須得具備較為專業(yè)的機(jī)器人方面的相關(guān)知識、技術(shù)素養(yǎng)和教學(xué)能力。另外，作為當(dāng)下機(jī)器人教育研究的參與者和生力軍，他們也應(yīng)該具備一定的科研能力，承擔(dān)一部分科研任務(wù)。通過走進(jìn)中學(xué)機(jī)器人興趣課堂的教育實踐，實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，對于成長為“專家型教師”和“研究型教師”具有重要的意義。

3.中學(xué)生。由于目前機(jī)器人教育的“小眾化”特點，大多數(shù)開展機(jī)器人教育的中學(xué)主要是以興趣班的形式組織進(jìn)行的，所以該模式中的中學(xué)生主要是對機(jī)器人感興趣的一群學(xué)生，他們也是該模式中最主要的教學(xué)對象和研究對象。

4.中學(xué)教師。該模式中的中學(xué)教師既包括有一定機(jī)器人教育經(jīng)驗和專業(yè)知識的教師，還包括沒有任何機(jī)器人教學(xué)經(jīng)驗和專業(yè)知識的教師。中學(xué)教師負(fù)責(zé)大學(xué)生的實踐指導(dǎo)工作，與大學(xué)教師一起對活動進(jìn)行組織和提供保障。另外他們也從與大學(xué)教師和大學(xué)生的交流中獲取大學(xué)方面積累的機(jī)器人教學(xué)資源，更新教育理念；通過與大學(xué)的合作進(jìn)行中學(xué)機(jī)器人教育科研和校本課程建設(shè)等工作，促進(jìn)自身發(fā)展，提升個人和學(xué)校業(yè)績。

（四）走進(jìn)中學(xué)機(jī)器人興趣課堂部分實施細(xì)節(jié)

2013年3月到6月之間，我校技術(shù)教育與創(chuàng)新實驗室與西安市長安一中進(jìn)行了一次機(jī)器人教學(xué)合作。筆者將以此次合作為案例，介紹走進(jìn)中學(xué)機(jī)器人興趣課堂部分實施細(xì)節(jié)。

1.教學(xué)合作的組織和開展

長安一中負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)班的組建、教學(xué)場地和時間的安排等事宜。感興趣參與本次機(jī)器人學(xué)習(xí)的學(xué)生總共21人。機(jī)器人教學(xué)場地選在該校的一間通用技術(shù)實驗室，實驗室配備一套多媒體教學(xué)設(shè)備、六臺學(xué)生用計算機(jī)和多張較大的實驗桌等，但是缺少機(jī)器人設(shè)備。學(xué)生上課的具體時間協(xié)商安排在每周六的13：30-16：00，共兩個半小時的時間。我校負(fù)責(zé)安排講師和提供樂高教育機(jī)器人設(shè)備。講師是我校技術(shù)教育創(chuàng)新實驗室六名大三的免費師范生。

2.課堂教學(xué)的實施

（1）小組安排。將21名學(xué)生隨機(jī)分成3個組，每組分為搭建和編程兩個任務(wù)組。搭建組4人，編程組3人，小組內(nèi)部可自行調(diào)整人數(shù)。鼓勵學(xué)生嘗試選擇搭建和編程不同任務(wù)組，得到全面的鍛煉。（2） 教學(xué)環(huán)節(jié)安排。教學(xué)過程環(huán)節(jié)有：回顧舊知；創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課；基礎(chǔ)知識講解和搭建編程思路分析；動手搭建和編程，調(diào)試運行；作品展示并進(jìn)行小組互評，教師評價和答疑；小組自由創(chuàng)意，改進(jìn)原作品；教師總結(jié)，發(fā)放并回收本次教學(xué)的反饋問卷。（3）教育理念和教學(xué)方法。采用樂高4C教育理念，即聯(lián)系（Connect），建構(gòu)（Construct），反思（Contemplate）和延續(xù)（Continue）。4C教育理念以建構(gòu)主義為核心，有利于學(xué)生知識的獲得、學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動和對創(chuàng)新能力與實踐能力的培養(yǎng)。在教學(xué)中主要采用了講授法、任務(wù)驅(qū)動法、小組合作法、討論法、演示法等。（4）教師評課與指導(dǎo)。大學(xué)和中學(xué)教師跟班聽課，一起圍繞課堂中存在的問題及原因進(jìn)行討論。（5）反思與成長。根據(jù)教師的指導(dǎo)，大學(xué)生對自己的課堂實踐進(jìn)行回顧、總結(jié)、評價、反思和改進(jìn)，按照論文的形式書寫教學(xué)后記，撰寫研究論文。使得教學(xué)能力和科研能力都得到了培養(yǎng)，促進(jìn)了自身的成長。

（五）從點對點的合作到區(qū)域性的多點合作

最初合作是相對孤立的點對點的合作，后來認(rèn)識到資源整合和建立交流平臺的重要意義，開始推動中學(xué)之間的合作，于是點對點的合作變成了改進(jìn)過的區(qū)域內(nèi)的多點合作（見圖2）。區(qū)域性多點合作能夠起到輻射作用，吸引更多的學(xué)校參與進(jìn)來，將機(jī)器人學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整合，并建立一個有效的平臺，共同推動中學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展。

圖2　　區(qū)域性多點合作

（六）還需要完善的地方

任何合作都需要一定的保障方式來保證它的運作，因此大學(xué)與中學(xué)的合作也需要一定的保障機(jī)制來確保合作的有效有序發(fā)展。當(dāng)前合作基本上是靠教師的人脈關(guān)系和相互信任進(jìn)行，不具穩(wěn)定性，希望政府教育部門能夠在大學(xué)與中學(xué)的合作中提供政策性的保障。

四、結(jié)束語

中學(xué)機(jī)器人教育作為素質(zhì)教育的良好載體，可以培養(yǎng)中學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的興趣，提高他們的創(chuàng)新能力、實踐能力、合作能力等。我國的教師教育事業(yè)也正處在轉(zhuǎn)型發(fā)展的緊要時期。如果能夠不斷完善并推廣應(yīng)用這種基于師范院校與中學(xué)合作開展機(jī)器人教學(xué)的教育模式，配合基礎(chǔ)教育中的學(xué)科推進(jìn)策略，將使更多的學(xué)校和學(xué)生參與進(jìn)來并受益，對于中學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展和師范院校教師的培養(yǎng)都具有重要的促進(jìn)作用。

［1］秦健，崔鑫治，李曉剛.我國機(jī)器人教育研究現(xiàn)狀與我校校本課程建設(shè)［J］.中國信息技術(shù)教育，2011（8）.

［2］張劍平，王益.機(jī)器人教育：現(xiàn)狀、問題與推進(jìn)策略［J］.中國電化教育，2006（12）.

［3］邱雅番，袁小春.福州市中小學(xué)機(jī)器人教育面臨的問題與推進(jìn)建議［J］.中國教育技術(shù)裝備，2012（12）.

［4］陸炳炎.一體化：師范教育改革的思考與實踐［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2000.

［5］徐紅.新政策背景下專家型教師素質(zhì)與行為標(biāo)準(zhǔn)研究［D］.武漢：華中師范大學(xué)，2012.

［6］陳紅云.師范教育與研究型教師培養(yǎng)模式研究［D］.江西：江西師范大學(xué)，2006.

［責(zé)任編輯何一輝］

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A

1008-7656（2016）02-0027-04

陜西省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2012年度課題：陜西省通用技術(shù)課程區(qū)域推進(jìn)策略研究（SGH12283）；陜西師范大學(xué)重點教學(xué)改革項目：基于STEAM的技術(shù)類課程建設(shè)與項目實踐研究（14JG28）；高等教育教學(xué)改革研究項目：師范院校工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的而研究與實踐（15JG13）

2016-05-31

秦健，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院副教授，碩士，研究方向：人工智能與機(jī)器人、通用技術(shù)；劉超，陜西師范大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院在讀研究生，研究方向：機(jī)器人、通用技術(shù)；吳忠旭，陜西師范大學(xué)教育學(xué)院在讀研究生，研究方向：技術(shù)教育、人工智能與機(jī)器人。