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        大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展述評

        2020-11-02 13:22:05白立廣
        中國教育信息化 2020年10期

        白立廣

        摘? ?要:文章闡述了義務(wù)教育階段機器人教育的內(nèi)涵及其意義,對大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展情況進行了梳理,在此基礎(chǔ)上提出大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展缺少頂層設(shè)計、人財物支持不足、課程體系建設(shè)有待加強、教學(xué)策略研究不深入和缺少出口等問題,建議制定大連地區(qū)機器人教育發(fā)展綱要、保障人財物支持、統(tǒng)一課程體系建設(shè)、改革教學(xué)方式和探索可行的機器人教育出口。

        關(guān)鍵詞:大連;義務(wù)教育;機器人;競賽;機器人教育

        中圖分類號:G522.3 文獻標(biāo)志碼:B 文章編號:1673-8454(2020)19-0060-04

        近年來,機器人在義務(wù)教育階段發(fā)展迅速,已經(jīng)有很多學(xué)校將機器人課程納入到常規(guī)教學(xué)中,機器人不斷地影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活。機器人教育具有跨學(xué)科性、高融合性、工程性的特點,對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、編程能力、實踐能力和團隊精神有很大幫助。[1]大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育進行得如火如荼,學(xué)校常規(guī)教學(xué)主要以信息技術(shù)課程和校本課程兩種形式存在,校外主要是培訓(xùn)機構(gòu)圍繞機器人競賽的輔導(dǎo)。

        一、機器人教育的內(nèi)涵與意義

        1.機器人教育的內(nèi)涵

        機器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機器人,優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐。[2]機器人教育以人工智能技術(shù)應(yīng)用為核心,是義務(wù)教育階段信息技術(shù)教育的新發(fā)展。[3]

        2.義務(wù)教育階段機器人教育的意義

        推進義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展,是與國際社會發(fā)達國家機器人教育接軌的現(xiàn)實需求,是順應(yīng)國家信息化時代經(jīng)濟社會發(fā)展的需要,是國家推進義務(wù)教育階段學(xué)生素質(zhì)教育、核心素養(yǎng)養(yǎng)成的新方式,更是增強義務(wù)教育階段學(xué)生動手實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要舉措。

        二、大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展調(diào)查

        筆者作為信息技術(shù)教師,并承擔(dān)學(xué)校科技輔導(dǎo)員工作,結(jié)合學(xué)校課程開設(shè)及參加競賽情況對工作群文件進行梳理,發(fā)現(xiàn)大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育依然停留在以競賽為主的模式上,可喜的是機器人競賽在青少年活動中的影響越來越大,逐漸由組織部門多、競賽項目繁雜向組織部門清晰、競賽項目合理演變,而且2015年機器人教育編入大連地區(qū)信息技術(shù)教材,標(biāo)志著機器人教育正式進入義務(wù)教育階段課堂。

        1.競賽發(fā)展現(xiàn)狀

        據(jù)不完全統(tǒng)計,如表1所示,大連地區(qū)機器人競賽發(fā)展大體可以劃分為三個階段:初始階段(2003—2010年),是大連地區(qū)對機器人競賽的摸索和嘗試階段,目的是通過競賽擴大機器人知識普及。爆發(fā)階段(2011—2018年),具有競賽承辦方多、競賽項目重復(fù)等特點。規(guī)范階段(2017—2019年),因市場規(guī)范和大連市中小學(xué)生科技節(jié)競賽管理逐步完善等原因,一些承辦方退出機器人競賽序列。如:2013年沙河口區(qū)科技中心組織區(qū)內(nèi)各校參加市級各單位承辦的競賽不再單獨舉辦;大連團市委官網(wǎng)可查的最近一次競賽是2018年7月舉辦的第三屆大連市青少年智能機器人應(yīng)用競賽;大連市少年宮主辦的中小學(xué)生頭腦奧林匹克競賽,2017年取消機器人類比賽項目。《教育部辦公廳關(guān)于公布2019年度面向中小學(xué)生的全國性競賽活動的通知》[4]嚴(yán)格規(guī)定了中小學(xué)生可以參加的競賽活動,對未經(jīng)批準(zhǔn)的競賽禁止開展。相信在教育部嚴(yán)格競賽舉辦活動要求下,大連地區(qū)機器人競賽越來越規(guī)范。

        2.課程設(shè)置

        (1)信息技術(shù)課程

        《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》提出,小學(xué)階段和初中階段分別設(shè)置“機器人入門”和“機器人設(shè)計與制作”兩個拓展模塊,可以根據(jù)學(xué)校條件選擇開設(shè)。2015年,大連市教育學(xué)院信息技術(shù)教研員趙書陽牽頭,在分析機器人教育推廣案例基礎(chǔ)上,做了大量工作,最終將機器人教育編入2015年版義務(wù)教育階段信息技術(shù)教材,極大地推動了大連地區(qū)機器人教育發(fā)展。

        小學(xué)信息技術(shù)教材:六年級下冊《第三單元 機器人有約》,前5課是教育機器人的初級入門知識介紹,包括機器人結(jié)構(gòu)組成、結(jié)構(gòu)搭建基本原理、程序設(shè)計相關(guān)基礎(chǔ)知識等;后5課為選學(xué)內(nèi)容,主要介紹使用傳感器技術(shù)等內(nèi)容。

        初中信息技術(shù)教材:七年級下冊《第二單元 神奇的機器人》設(shè)置四個課時,介紹機器人部件及控制器、齒輪傳動、機器人快車軟件、馬達的操控方法等內(nèi)容。

        (2)校本課程

        大多數(shù)學(xué)校以課外活動的形式如機器人興趣班、競賽輔導(dǎo)等開展,也有部分學(xué)校根據(jù)自身實際,以“校本課程”的形式將機器人納入課堂教學(xué),依據(jù)機器人競賽項目開設(shè)各種各樣的校本課程,如循跡機器人、工程挑戰(zhàn)機器人等,并以機器人產(chǎn)品說明書和編程軟件為藍本自編教材,個別學(xué)校的校本課程內(nèi)容已經(jīng)超越2012版信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn),具備了開設(shè)更具特色的校本課程的條件和經(jīng)驗。

        三、對大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展現(xiàn)狀的審視

        1.存在的問題

        大連地區(qū)機器人教育開展已有十幾年的時間,雖然小學(xué)六年級和初中一年級設(shè)置了機器人教育相關(guān)課程,主要內(nèi)容卻是作為選學(xué)設(shè)定的,機器人教育仍然游離于日常課堂教學(xué)之外,與日常課堂教學(xué)中機器人教育開展不溫不火的情況對比鮮明的是,校外以輔導(dǎo)機器人競賽為主要目標(biāo)的培訓(xùn)市場卻異常火爆,主要原因有:

        (1)缺少頂層設(shè)計

        教育主管行政部門、教育主管業(yè)務(wù)部門和學(xué)校對機器人教育發(fā)展缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃。由于以競賽為主要形式,主管部門對競賽的準(zhǔn)入門檻要求過低,競賽亂象叢生,導(dǎo)致各個學(xué)校和機器人培訓(xùn)機構(gòu)以取得競賽成績?yōu)閷?dǎo)向,各顯神通,追求機器人設(shè)備的先進程度。各類競賽使用的機器人品牌、編程語言等不同,對機器人教育健康、有序、系統(tǒng)化發(fā)展造成人為的阻礙,也給學(xué)校財力、培訓(xùn)機構(gòu)財力和家長經(jīng)濟實力帶來了很大壓力,這種變味的競賽導(dǎo)致難以實現(xiàn)機器人教育全面普及。

        (2)人財物支持不足

        從事機器人教育的校內(nèi)人員一般以信息技術(shù)教師、科學(xué)教師為主,這些教師了解機器人教育的鳳毛麟角,競賽成績比較突出的教師也只是擅長個別項目,機器人教育從業(yè)教師整體缺乏對其系統(tǒng)深入的了解。教師培訓(xùn)基本是以參賽指導(dǎo)為主,缺少全市范圍內(nèi)系統(tǒng)的機器人教育課程培訓(xùn)。大連地區(qū)教育管理體制中學(xué)校教育經(jīng)費來源是區(qū)級財政按照學(xué)生人數(shù)劃撥,幾乎沒有針對機器人教育的經(jīng)費投入,也進一步限制了機器人教育的發(fā)展。尤其是諸如樂高等知名廠商出品的機器人投入高、成本高,使用門檻較高,使眾多普通學(xué)校望而卻步。缺少專門的機器人專用教室,大部分區(qū)級教育主管部門可能在本區(qū)內(nèi)一到兩所學(xué)校建設(shè)有機器人專用教室,但是相對機器人教育普及的需求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

        (3)課程體系建設(shè)有待加強

        第一,沒有制定符合大連地區(qū)實際情況的課程標(biāo)準(zhǔn)。

        第二,教材設(shè)置課時不足。在小學(xué)六年級和初一年級設(shè)置機器人模塊,六年級5課時為必修、5課時為選修,初中4課時均為選修。可見,機器人教育模塊課時占比過少,并未形成體系,難以實現(xiàn)課程標(biāo)準(zhǔn)中對機器人教育模塊要求的效果。教材設(shè)置中則多以硬件辨識和簡單程序設(shè)計的知識作為學(xué)習(xí)目標(biāo),未能體現(xiàn)機器人教育對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

        第三,課程實施方面。信息技術(shù)課程中機器人模塊作為選學(xué)內(nèi)容開設(shè),但是義務(wù)教育階段往往不能在每個學(xué)期都保證18個課時,選學(xué)內(nèi)容基本進行不了,而機器人校本課程的開設(shè)效果反而比信息技術(shù)課程開設(shè)課時多,但也會因?qū)W校各類活動等無法開足。

        第四,課程評價方面。因機器人教育未實現(xiàn)普及,尚缺少統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)。

        (4)教學(xué)策略研究不深入

        開設(shè)機器人課程的學(xué)校,教師對機器人教育理解不到位,缺少對中小學(xué)生認(rèn)知特點的深入探討。已有的教學(xué)設(shè)計雖強調(diào)合作學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)等建構(gòu)主義教育理念,但因是基于一般知識技能傳授的教學(xué),使教學(xué)陷于“學(xué)習(xí)機器人”而非“用機器人促進學(xué)習(xí)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式中。[5]多數(shù)學(xué)校機器人教學(xué)的開展仍集中于培養(yǎng)小群體機器人競賽選手。

        (5)缺少出口

        缺乏對具有機器人專長的學(xué)生出口的規(guī)劃。僅以2019年大連市內(nèi)五區(qū)普通高中招生為例,只有大連市第十三中學(xué)(招生4人,2019年升級為省級示范性高中)和大連市第四十四中學(xué)(招生6人,一般高中)兩所學(xué)校合計招機器人特長生10人,相對體育類特長生招生278人和藝術(shù)類特長生招生430人少了很多。而且,教育部發(fā)文要求直至2020年前取消各類特長生招生,應(yīng)當(dāng)思考取消特長生招生后采取何種方式保證具有機器人專長學(xué)生的發(fā)展。

        2.解決的策略

        (1)制定大連地區(qū)機器人教育發(fā)展綱要

        從國際角度、國家層面、社會需要、學(xué)校需求以及學(xué)生素質(zhì)提升方面看,在義務(wù)教育階段推行機器人教育有切實必要,是大勢所趨,也是當(dāng)務(wù)之急。教育主管部門應(yīng)當(dāng)作為第一責(zé)任人,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)大連市政府、高等學(xué)校、科研機構(gòu)、中小學(xué)校以及機器人企業(yè)等各機構(gòu)間的橫向合作,依托國家政策導(dǎo)向制定大連地區(qū)機器人教育發(fā)展綱要。綱要中要明確各個機構(gòu)的職責(zé)和分工;規(guī)定對人財物的投入標(biāo)準(zhǔn);統(tǒng)一規(guī)劃機器人教育專用教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn);制定機器人競賽舉辦準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn);制定教師培訓(xùn)和教學(xué)效果評價標(biāo)準(zhǔn);放開政策鼓勵并約束機器人企業(yè)進入校園。

        (2)保障人財物支持

        鼓勵信息技術(shù)教師和科學(xué)教師從事機器人教育,同時聘請機器人企業(yè)和科研院所機器人專家進入校園講學(xué),彌補短期師資不足問題,招聘和引入機器人教育專門教師,滿足長期師資需求。對全市中小學(xué)從事機器人教育的教師進行普及性培訓(xùn),開展教師間交流互動,介紹機器人競賽經(jīng)驗。

        區(qū)教育行政部門應(yīng)保障對機器人教育的經(jīng)費投入,鼓勵和促成企業(yè)對學(xué)校機器人教育的經(jīng)費投入。例如,日本政府促成的軟銀機器人有限公司將旗下的人形機器人產(chǎn)品“Pepper”無償借給各地區(qū)282所公立中小學(xué),開展中小學(xué)的編程教育應(yīng)用研究。[6]

        保障機器人教育專用教室建設(shè)。可采用吳良輝建議:教學(xué)機器人并不需要人手一套,兩人一套為最佳,四人一套也行,50人的班級,只需15套即可,人數(shù)較多的學(xué)校信息技術(shù)課可能兩個班同時上課,則需要30套設(shè)備。所以一般學(xué)校只需要15套、大校需要30套就夠了。[7]或者采用鐘柏昌的建議:使用Arduino機器人,2~3萬元即可裝備一個適合大班教學(xué)的機器人實驗室。這對目前大連地區(qū)的教育主管行政部門而言是能夠承擔(dān)的。

        (3)統(tǒng)一課程體系建設(shè)

        第一,依據(jù)《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》和大連地區(qū)實際情況,制定《大連市義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》,借鑒深圳市機器人模塊課程設(shè)置的將“算法與程序設(shè)計”和“機器人”兩個模塊整合到一起的做法,大刀闊斧地將機器人教育課程納入新的課程體系。保證小學(xué)部分的拓展模塊二“機器人入門”和初中部分的拓展模塊二“機器人設(shè)計與制作”兩部分內(nèi)容的實現(xiàn)。第二,機器人教育作為信息技術(shù)課程的一部分,應(yīng)對現(xiàn)有教材結(jié)構(gòu)進行重新規(guī)劃和壓縮,提高機器人教育在中小學(xué)階段信息技術(shù)教材中的比例,保證各階段36課時要求。第三,保證信息技術(shù)課程和校本課程課時。第四,綜合考慮學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)和學(xué)科核心素養(yǎng)等制定過程性評價和總結(jié)性評價標(biāo)準(zhǔn)。

        (4)改革教學(xué)方式

        明確機器人教育在義務(wù)教育階段的培養(yǎng)目標(biāo):小學(xué)階段的機器人教育是要讓學(xué)生通過自主活動、動手操作了解機器人的應(yīng)用價值,培養(yǎng)學(xué)習(xí)機器人的興趣;中學(xué)階段主要是讓學(xué)生了解機器人的基本工作原理,制作和操縱簡單的機器人,感知程序和程序設(shè)計語言,理解程序的基本結(jié)構(gòu)等計算機解決問題的一般過程。只有將培養(yǎng)目標(biāo)落實于機器人教育的課程開發(fā)和教學(xué)設(shè)計過程,仔細(xì)斟酌教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評價方式等,才能促進機器人教育的開展走向良性循環(huán)的軌道,從而達到利用機器人教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的最終目的。[8]

        (5)探索可行的機器人教育出口

        參考高考改革方案,探索可行的中考改革方案和普通高中招生制度,完善德智體美勞等綜合素質(zhì)評價體系,綜合考慮學(xué)生機器人特長,暢通機器人特長生升學(xué)渠道,切實讓真正的機器人特長生脫穎而出。

        四、結(jié)語

        整體而言,大連地區(qū)義務(wù)教育階段機器人教育發(fā)展還有諸多問題需要直面和改善,尤其在發(fā)展綱要、經(jīng)費投入、教材設(shè)置等方面還缺乏統(tǒng)一認(rèn)識。盡管機器人教育的發(fā)展不能一蹴而就,還需要時間和實踐的積淀,但是,應(yīng)當(dāng)考慮大連地區(qū)整體現(xiàn)狀,采取積極有力措施,制定發(fā)展規(guī)劃并保障各項政策落到實處,促進機器人教育健康穩(wěn)定發(fā)展。

        參考文獻:

        [1]潘瑞娟,秦健.初中機器人教育校本課程教學(xué)內(nèi)容開發(fā)的研究設(shè)計——以樂高EV3為例[J].科學(xué)大眾(科學(xué)教育),2018(1):26.

        [2]彭紹東.論機器人教育(上)[J].電化教育研究,2002(6):3-7.

        [3]杜成龍,賈曉梅.新形勢下加強中小學(xué)機器人教育的若干思考[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2018(6):102-103.

        [4]教基廳函[2019]25號.教育部辦公廳關(guān)于公布2019年度面向中小學(xué)生的全國性競賽活動的通知[Z].

        [5]王娟.STEM整合視野下的機器人教學(xué)活動設(shè)計[D].溫州:溫州大學(xué),2014.

        [6]王凱,孫帙,西森年壽等.日本機器人教育的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2017(4):5-11.

        [7]吳良輝,楊青.深圳市初中機器人課程的探索與實踐——兼談《標(biāo)準(zhǔn)》的學(xué)習(xí)體會[J].中國電化教育,2012(11):31-35.

        [8]馬云霞.STEAM教育理念下師范院校機器人教學(xué)實踐研究[D].西安:陜西師范大學(xué),2017.

        (編輯:王天鵬)

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