隨著高科技技術(shù)的不斷發(fā)展，整個(gè)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，隨之而來的是整個(gè)社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人才的高度需求，從而對(duì)我們的教育提出了相應(yīng)的要求。而機(jī)器人教育是一門理論和實(shí)踐緊密聯(lián)系的學(xué)科，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，學(xué)生可以通過參加制作機(jī)器人的過程體驗(yàn)、構(gòu)建自身知識(shí)體系，充分發(fā)揮自己的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的批判思維和創(chuàng)新能力，構(gòu)建自己的知識(shí)體系，同時(shí)，也為社會(huì)源源不斷地提供創(chuàng)新型人才。

一、中小學(xué)開展機(jī)器人教育的必要性

1.機(jī)器人教育

機(jī)器人教育是指以機(jī)器人為教學(xué)對(duì)象，以圍繞機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件組裝、程序調(diào)試有關(guān)的知識(shí)和技能為教學(xué)內(nèi)容，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力和邏輯思維能力為目的，以人工智能技術(shù)為核心的教與學(xué)的活動(dòng)[1]。鐘柏昌認(rèn)為，在我國(guó)基礎(chǔ)教育領(lǐng)域中，有關(guān)機(jī)器人教育的實(shí)踐歷史并不長(zhǎng)，最早可以追溯到2000年，北京市景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人教育納入信息技術(shù)課程[2]。

2.中小學(xué)機(jī)器人教育的必要性分析

(1)當(dāng)今時(shí)代教育制高點(diǎn)的本位需求

教育或許是國(guó)家和政府最重要的功能，是我們的第一道國(guó)防線，尤其是在當(dāng)今全球化的背景下，各國(guó)對(duì)高科技人才的迫切需求使得我們把目光回歸到最本位的起點(diǎn)—教育。站在教育的制高點(diǎn)上，面對(duì)迅速發(fā)展的信息化社會(huì)，我們才有可能展望未來，謀求共同發(fā)展，教育是永不落伍的話題。而中小學(xué)機(jī)器人教育作為培養(yǎng)高科技人才的重要途徑，實(shí)質(zhì)上是對(duì)教育本位需求的回歸。

(2)人工智能背景下的教育變革需求

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，把高端人才隊(duì)伍建設(shè)作為人工智能發(fā)展的重中之重，堅(jiān)持培養(yǎng)和引進(jìn)相結(jié)合，完善人工智能教育體系，加強(qiáng)人才儲(chǔ)備和梯隊(duì)建設(shè)實(shí)施，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程[3]，人工智能的到來使得我們的教育不斷發(fā)生變革，而機(jī)器人教育正是教育變革的一種具體體現(xiàn)。機(jī)器人教育作為發(fā)展人工智能的重要載體，在中小學(xué)進(jìn)行機(jī)器人教育，嵌入編程思想，積極發(fā)展人工智能建設(shè)是培養(yǎng)高科技人才的重要手段。

(3)學(xué)生自身發(fā)展的內(nèi)在本質(zhì)需求

進(jìn)行機(jī)器人教育的最終目的是為了促進(jìn)學(xué)生自身知識(shí)體系的構(gòu)建以及學(xué)生內(nèi)在的本質(zhì)發(fā)展。愛因斯坦曾說：“教育就是你忘了在學(xué)校學(xué)到的一切之后還剩的東西?！备鶕?jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論和維果茨基的“最近發(fā)展理論”，中小學(xué)階段的學(xué)生對(duì)事物的認(rèn)知比較具體和直觀，學(xué)生思維具有可逆性和靈活性，對(duì)新生事物的接受能力比較強(qiáng)。中小學(xué)學(xué)生正處于學(xué)習(xí)知識(shí)的階段，對(duì)知識(shí)的理解相對(duì)比較簡(jiǎn)單，思維模式?jīng)]有被固化，可以進(jìn)行思維和能力的基礎(chǔ)性開發(fā)。在中小學(xué)進(jìn)行機(jī)器人教育，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行知識(shí)和能力層面的不斷補(bǔ)充，促進(jìn)其自身需求的內(nèi)在發(fā)展。

二、中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀

1.國(guó)內(nèi)外中小學(xué)機(jī)器人教育研究現(xiàn)狀

在國(guó)外，機(jī)器人教育一直是個(gè)熱點(diǎn)：最早可追溯到1994年，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)設(shè)立了“設(shè)計(jì)和建造LEGO機(jī)器人”課堂(Martin)以及開設(shè)了機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論等課程，目的就是為了讓學(xué)生動(dòng)手制作機(jī)器人，測(cè)驗(yàn)學(xué)生的機(jī)器人知識(shí)水平和操作能力。蘭州大學(xué)的楊建磊在《國(guó)外機(jī)器人教育的發(fā)展與啟示》一文中談到我國(guó)的機(jī)器人教育要積極向國(guó)外先進(jìn)國(guó)家學(xué)習(xí)，開展機(jī)器人教育交流活動(dòng)，提高機(jī)器人教育教學(xué)水平[4]；溫州大學(xué)的胡來林等人在《國(guó)外整合STEM的教育機(jī)器人課程案例研究》一文中指出國(guó)外在理論研究的基礎(chǔ)上開展了大量的實(shí)踐性研究，為學(xué)習(xí)者提供了很好的教學(xué)案例，也為國(guó)內(nèi)在此方面的研究提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)[5]。

我國(guó)機(jī)器人教育的發(fā)展以及研究主要是以理論為主，實(shí)踐層面以機(jī)器人競(jìng)賽為主。研究主要從“機(jī)器人教育的現(xiàn)狀”“機(jī)器人教育的課程開發(fā)”“機(jī)器人教學(xué)模式”“機(jī)器人競(jìng)賽”“機(jī)器人教育的師資力量”等這幾方面論述。內(nèi)蒙古師范大學(xué)的趙振龍等人在《對(duì)新形勢(shì)下中小學(xué)機(jī)器人教育意義的思考》一文中提到我國(guó)之所以在中小學(xué)階段引進(jìn)機(jī)器人教育，是因?yàn)闄C(jī)器人教育有它獨(dú)特的教育意義，機(jī)器人教育能夠打破傳統(tǒng)的教育模式，以學(xué)生為主，融入新的學(xué)習(xí)方式、對(duì)事物進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程，潛移默化培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力[6]；常州市花園小學(xué)的沈蓮在《小學(xué)智能機(jī)器人校本課程建設(shè)的實(shí)踐與探索》一文中提到在國(guó)內(nèi)，智能機(jī)器人技術(shù)向教育領(lǐng)域的滲透已是加速發(fā)展的趨勢(shì)，智能機(jī)器人事業(yè)和教育事業(yè)同時(shí)面臨跨越式發(fā)展的極好機(jī)遇[7]；廣州市教育信息中心的王同聚在《中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)模式的探索與實(shí)踐》一文中指出探索“研學(xué)后教”“翻轉(zhuǎn)課堂”“微課導(dǎo)學(xué)”等教學(xué)模式在機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用策略，有助于提高機(jī)器人教學(xué)的效率和質(zhì)量[8]；北京教育學(xué)院的王立春在《中小學(xué)機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)項(xiàng)目創(chuàng)新及評(píng)價(jià)》一文中指出，中小學(xué)機(jī)器人項(xiàng)目創(chuàng)新活動(dòng)要讓學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，構(gòu)建學(xué)生的創(chuàng)新能力，積極推進(jìn)教育改革的進(jìn)程[9]。

2.漢中市中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀

漢中市地處陜西南部地區(qū)，在基礎(chǔ)教育方面教育資源和教育設(shè)備相對(duì)于發(fā)達(dá)地區(qū)顯得較為薄弱和后滯，而漢中市的教育信息化應(yīng)用卻一直走在陜西省甚至全國(guó)前列。漢中市鼓勵(lì)學(xué)生參加一系列的競(jìng)賽活動(dòng)，一方面推動(dòng)了本地區(qū)教育信息化的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和積極動(dòng)手的創(chuàng)造能力；另一方面，由于機(jī)器人教育目前并沒有在中小學(xué)教育得到普及發(fā)展，在西部地區(qū)和經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)更是如此，所以漢中市開展中小學(xué)機(jī)器人教育具有一定的帶頭和示范作用，為各地區(qū)尤其是欠發(fā)達(dá)地區(qū)開展中小學(xué)機(jī)器人教育提供了第一手具有探索性的理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。漢中市在中小學(xué)機(jī)器人教育方面舉辦和開展了一系列的有關(guān)活動(dòng)和賽事。例如“全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試陜西首站教師培訓(xùn)在漢中舉辦”；漢中市首屆中小學(xué)機(jī)器人大賽在漢中市實(shí)驗(yàn)中學(xué)成功舉辦；世界教育機(jī)器人大賽中國(guó)賽區(qū)組委會(huì)主辦的WER2017賽季中國(guó)賽區(qū)西北地區(qū)公開賽，漢中市的中小學(xué)生取得優(yōu)異成績(jī)等。開展和參加了一系列的中小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)，探索和積累了一定的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，但還存在很多需要改進(jìn)的地方，具體如下。

(1)以競(jìng)賽為主，學(xué)生主體性沒有充分發(fā)揮出來

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010～2020年)》在第二章《戰(zhàn)略主題》中明確指出，堅(jiān)持能力為重，使得知識(shí)的吸收達(dá)到最優(yōu)化，社會(huì)實(shí)踐要豐富化，加強(qiáng)能力的培養(yǎng)[10]。在中小學(xué)開展機(jī)器人教育的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。目前中小學(xué)機(jī)器人教育主要以社會(huì)參與和以競(jìng)賽為主，學(xué)校在機(jī)器人教育競(jìng)賽中更多的是處于被動(dòng)位置，這就導(dǎo)致競(jìng)賽的目的性顯得模糊，帶有一定的功利性，更多是體現(xiàn)廠家所提供機(jī)器人設(shè)備的優(yōu)越性，學(xué)生創(chuàng)新能力的主體性沒有充分發(fā)揮出來。

(2)機(jī)器人教育師資隊(duì)伍短缺

教師是機(jī)器人教育的主體力量，大部分中小學(xué)校在機(jī)器人教育方面的教師隊(duì)伍建設(shè)力度不夠，對(duì)現(xiàn)有資源的利用率相對(duì)較低，師資力量顯得薄弱。學(xué)校教育目前主要以傳統(tǒng)的師資為主力，缺乏科學(xué)化、專業(yè)化、創(chuàng)新化的教師隊(duì)伍，不能為機(jī)器人教育提供可靠的保障。如在漢中市首屆機(jī)器人大賽活動(dòng)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)的為能力風(fēng)暴機(jī)器人公司的技術(shù)人員。

(3)機(jī)器人教育相應(yīng)的課程以及基礎(chǔ)的教學(xué)設(shè)備還不足

在中小學(xué)目前缺乏相應(yīng)的機(jī)器人教學(xué)課程以及教學(xué)設(shè)備，課程是機(jī)器人教學(xué)的主要實(shí)施途徑，教學(xué)設(shè)備是機(jī)器人教學(xué)的有效載體，在中小學(xué)大部分是以興趣班或者社團(tuán)為主，并沒有專門的機(jī)器人課程設(shè)置，由于機(jī)器人教學(xué)器材一般比較昂貴，學(xué)生使用的教材器件等大部分是由機(jī)器人廠家捐贈(zèng)，這就導(dǎo)致捐贈(zèng)的教學(xué)設(shè)備功能性參差不齊，兼容性差，從而使機(jī)器人教育難以順利和有效地進(jìn)行。如燕子砭鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)機(jī)器人教育，其學(xué)校使用的20套機(jī)器人套件由蘿卜太辣公司捐贈(zèng)，并由蘿卜太辣公司提供技術(shù)支持；漢中市西關(guān)小學(xué)、西鄉(xiāng)蓮花小學(xué)、四〇五學(xué)校等學(xué)校的機(jī)器人教學(xué)設(shè)備均由濼喜機(jī)器人教育公司捐贈(zèng)。

(4)機(jī)器人教育評(píng)價(jià)體系有待于建立和完善

評(píng)價(jià)是一種價(jià)值判斷活動(dòng)，是對(duì)客體滿足主體需要程度的判斷[11]。在教育教學(xué)過程中，有效的評(píng)價(jià)體系是為了更好地促進(jìn)教師的教與學(xué)生的學(xué)。然而，由于機(jī)器人教育在中小學(xué)并沒有成為一門專門的學(xué)科，從而導(dǎo)致評(píng)價(jià)體系的缺失和不完善。而在機(jī)器人競(jìng)賽中，評(píng)價(jià)規(guī)則的制訂更多地是由提供設(shè)備的機(jī)器人廠家或競(jìng)賽主辦方設(shè)定，不具有普遍性。

三、欠發(fā)達(dá)地區(qū)中小學(xué)機(jī)器人教育的推進(jìn)策略

1.分層推進(jìn)中小學(xué)機(jī)器人教育 加快欠發(fā)達(dá)地區(qū)機(jī)器人教育進(jìn)程

為了加快欠發(fā)達(dá)地區(qū)機(jī)器人教育進(jìn)程，建議從國(guó)家、省、市、縣區(qū)分層次推進(jìn)機(jī)器人教育活動(dòng)的開展。從橫向發(fā)展分析，在機(jī)器人教育推進(jìn)方面，需要國(guó)家教育部門給予相關(guān)的政策支持。學(xué)科建設(shè)方面，需要遵循學(xué)科知識(shí)相關(guān)聯(lián)的邏輯性。學(xué)生自身知識(shí)構(gòu)建方面，要注重學(xué)生身心發(fā)展的順序性。從縱向發(fā)展分析，在中小學(xué)階段，注重培養(yǎng)學(xué)生的編程思想、創(chuàng)新意識(shí)，普及機(jī)器人知識(shí)；在大學(xué)階段，則應(yīng)注重機(jī)器人學(xué)科的建設(shè)、學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.與信息技術(shù)學(xué)科融合創(chuàng)新 以緩解中小學(xué)機(jī)器人教育師資短缺問題

高素養(yǎng)的教師隊(duì)伍是保證機(jī)器人教育順利開展的強(qiáng)大動(dòng)力和保障，加強(qiáng)創(chuàng)新型師資隊(duì)伍的建設(shè)是非常必要的。而信息技術(shù)課程中的機(jī)器人教育部分的內(nèi)容包含或涉及一定的機(jī)械裝置、電子電路、傳感器、程序設(shè)計(jì)知識(shí)等[12]。所以目前在沒有專門的機(jī)器人學(xué)科和教師短缺的情況下，信息技術(shù)教師可以助一臂之力，由于信息技術(shù)教師具有一定的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行機(jī)器人方面的知識(shí)培訓(xùn)，以便有效解決師資短缺的問題。

3.注重中小學(xué)機(jī)器人教育課程的開發(fā) 使用開源教學(xué)器材進(jìn)行教學(xué)

目前在中小學(xué)專門的機(jī)器人課程很少，建議組織相關(guān)專家和教師進(jìn)行區(qū)域或校本課程的開發(fā)，在進(jìn)行機(jī)器人教育課程開發(fā)時(shí)，應(yīng)注重機(jī)器人教育課程的創(chuàng)新性和人文性，不可唯“技術(shù)論”，同時(shí)要符合學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。在缺乏教學(xué)器材的情況下，可以最大限度地使用開源硬件和軟件進(jìn)行教學(xué)。最常見的Arduino是意大利一個(gè)教學(xué)開源硬件項(xiàng)目，優(yōu)點(diǎn)就在于它的技術(shù)資料完全公開，模塊功能豐富，使用者眾多。

4.重視中小學(xué)機(jī)器人教育評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建 探索科學(xué)的評(píng)價(jià)方法

科學(xué)完善的中小學(xué)機(jī)器人教育評(píng)價(jià)體系更能凸顯機(jī)器人教育倡導(dǎo)的創(chuàng)新、實(shí)踐與合作，是中小學(xué)機(jī)器人教育最基本的機(jī)制保障，能夠有效地促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升，同時(shí)也能夠激勵(lì)廣大的教師和學(xué)生積極參與到機(jī)器人教育教學(xué)活動(dòng)中，同時(shí)在中小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)中應(yīng)積極探索科學(xué)有效的評(píng)價(jià)方法，以保障機(jī)器人教育活動(dòng)的順利開展。

四、結(jié)語(yǔ)

中小學(xué)機(jī)器人教育，緊跟時(shí)代主題，切合教育發(fā)展的實(shí)際需求。機(jī)器人教育為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新能力提供了學(xué)習(xí)平臺(tái)和實(shí)踐契機(jī)，尤其是在人工智能時(shí)代全面到來的情況下，在中小學(xué)更應(yīng)該推進(jìn)智能機(jī)器人教育教學(xué)，一步一步探索適合我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的道路，為我們的素質(zhì)教育做好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。