夏勇 郭洪

摘? ?要：人工智能時代機器人教育的重要性越來越受到社會各界的重視，浙江省依托教育機器人應(yīng)用試點示范學(xué)校建設(shè)工作，就建構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的機器人教育生態(tài)體系作了有益的實踐探索。

關(guān)鍵詞：機器人;教育生態(tài);持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2020）23-0034-04

國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科，培養(yǎng)復(fù)合型人才。教育機器人應(yīng)用試點示范學(xué)校建設(shè)是浙江省“十三五”期間推進教育信息化發(fā)展、促進信息技術(shù)與教育教學(xué)融合的重要抓手和有效載體，旨在培育示范學(xué)校、培養(yǎng)種子教師、普及機器人教育、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，從而構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的機器人教育生態(tài)體系。

一、政策引領(lǐng)，積極推進系列活動的規(guī)范化

1.謀劃原點，厘清“機器人教育”核心要素

2018年6月，浙江省教育廳開始啟動教育機器人應(yīng)用試點示范學(xué)校申報與建設(shè)工作，力爭到2020年，建成100所特色鮮明、具有示范引領(lǐng)作用的教育機器人應(yīng)用試點示范學(xué)校，推動中小學(xué)校開展智慧教育。由此，浙江省從省級層面明確了教育機器人應(yīng)用試點示范校建設(shè)的宗旨和任務(wù)，厘清了“機器人教育”工作推進的核心要素。一是探索推進機器人和人工智能技術(shù)在教育管理、師資培訓(xùn)、輔助教學(xué)、教學(xué)評價等方面的應(yīng)用，促進與教育教學(xué)的融合創(chuàng)新;二是探索在中小學(xué)校設(shè)置機器人和人工智能課程，通過結(jié)構(gòu)組裝、編程控制、創(chuàng)意創(chuàng)作等培養(yǎng)學(xué)生對機器人的興趣，以及動手、協(xié)作和創(chuàng)新能力，提升科學(xué)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)。

2.建立支點，保障“機器人教育”實施推進

省級層面“頂層設(shè)計”的優(yōu)勢在資源調(diào)配上反映得最為明顯，這一舉措從源頭解決了基層學(xué)校工作推進中的問題，做到了統(tǒng)籌兼顧。省級層面通過資源調(diào)配進行頂層設(shè)計，以一系列舉措為支點，統(tǒng)籌兼顧，推進機器人教育在基層學(xué)校的開展。

一是組建浙江省教育機器人應(yīng)用指導(dǎo)專家組。成員由高校、省市教研室、教育技術(shù)中心等在信息化、機器人教育教學(xué)、課程建設(shè)等方面具有深入研究和豐富經(jīng)驗的專家學(xué)者組成。其主要任務(wù)是在浙江省教育技術(shù)中心領(lǐng)導(dǎo)下，對中小學(xué)校開展教育機器人工作進行研究、咨詢和指導(dǎo)。

二是開展系列活動并不斷續(xù)航。浙江省通過持續(xù)開展試點示范建設(shè)學(xué)校培訓(xùn)、典型應(yīng)用案例征集、建設(shè)研討、示范校評估等系列活動不斷為示范校建設(shè)活動推進續(xù)航。

三是通過競賽展示促進師生素養(yǎng)的提升。通過舉辦中小學(xué)電腦制作活動、創(chuàng)客大賽，培養(yǎng)中小學(xué)生利用信息技術(shù)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，全面提升學(xué)生的創(chuàng)新思維、動手實踐能力和信息素養(yǎng)。通過教師教育機器人技能比賽，不斷促進教育機器人教師專業(yè)能力提升，有效提升了教師的學(xué)科素養(yǎng)。

3.確定錨點，構(gòu)建“機器人教育”評價體系

合理構(gòu)建示范學(xué)校評價指標不僅可以為考察學(xué)校層面的建設(shè)情況提供一種評估手段，也能為提升學(xué)生信息素養(yǎng)指明方向?！墩憬〗逃龣C器人教學(xué)示范學(xué)校評價指標體系》，經(jīng)過專家意見征詢和反饋，優(yōu)化并確定了相關(guān)評價指標內(nèi)涵及其權(quán)重，最終形成了較為科學(xué)的評價指標體系，如圖1所示。

評價指標主要分為5個一級指標、15個二級指標，涵蓋“組織領(lǐng)導(dǎo)、條件保障、教育教學(xué)、社團活動、特色與創(chuàng)新”，賦分的權(quán)重著眼于“條件保障”、“教育教學(xué)”兩大指標。

二、協(xié)同提升，積極推進實施項目的系統(tǒng)化

1.四級聯(lián)動，構(gòu)建項目管理的運行機制

建立省、市、縣、校四級聯(lián)動體系，推進機器人和人工智能的教育教學(xué)。省級層面分別成立小學(xué)、初中、高職學(xué)校機器人協(xié)作組，分學(xué)段開展相應(yīng)活動;市縣級層面成立區(qū)域機器人協(xié)作組，組織轄區(qū)內(nèi)示范學(xué)校開展具體活動;每個協(xié)作組都有牽頭學(xué)校和成員學(xué)校，每次活動分別由牽頭學(xué)校負責(zé)組織實施。通過動態(tài)整合指導(dǎo)組專家資源和當(dāng)?shù)刭Y源，利用學(xué)段協(xié)作組組內(nèi)同質(zhì)特點和區(qū)域協(xié)作組組內(nèi)異質(zhì)特色，形成協(xié)作型項目運行機制，明確職責(zé)，協(xié)調(diào)推進教育機器人示范學(xué)校建設(shè)。

2.多方協(xié)同，整合各個部門的專業(yè)優(yōu)勢

一是建立“四位一體”協(xié)同機制，從資源整合入手為工作的推進增添新動力。

以紹興市越城區(qū)為例，越城區(qū)教師發(fā)展中心是集教學(xué)研究、教育科研、教師培訓(xùn)、教育技術(shù)四位一體的單位。為積極推進工作的開展，越城區(qū)分別成立了“課程研發(fā)與學(xué)業(yè)評價指導(dǎo)委員會”、“教師培訓(xùn)和教育科研指導(dǎo)委員會”、“教育技術(shù)應(yīng)用與管理指導(dǎo)委員會”，從區(qū)域?qū)用骈_展機器人教育的頂層規(guī)劃，并在專任教師培訓(xùn)、教學(xué)研討、拓展課程共建、小課題研究、區(qū)域機器人競賽等方面，進行了探索與實踐。

二是建立校外課程實踐基地，從資源拓展入手為工作的推進增添新途徑。

以紹興市為例，紹興市教育技術(shù)中心與紹興科技館聯(lián)合打造了中小學(xué)科技教育實踐基地，構(gòu)建了校外科技活動場所與學(xué)校拓展課程相銜接的有效機制?；匮袑W(xué)活動的場所主要分為科學(xué)夢工場教學(xué)區(qū)和展教活動區(qū)。作為課程開設(shè)的主要陣地——科學(xué)夢工場教學(xué)區(qū)共有16個專用實驗室，其中人工智能實驗室、機器人學(xué)科教室所開設(shè)的《WeDo》等課程更是受到學(xué)生的追捧。2017年至2020年基地連續(xù)四年獲全國青少年人工智能活動特色單位稱號。

3.協(xié)作推進，實現(xiàn)研究經(jīng)驗的共同分享

如果說“四級聯(lián)動”是縱向?qū)用骓椖宽樌_展的保障措施，那么在橫向?qū)用娴摹皡f(xié)助組聯(lián)動”，則打破了壁壘，為不同學(xué)段、跨區(qū)域、跨學(xué)校的活動組織凝聚了合力。通過協(xié)作組活動，小組成員內(nèi)部優(yōu)勢互補，相互促進，不但為組內(nèi)的教師提供了一個互相交流和學(xué)習(xí)的平臺，著力提升了教師的專業(yè)能力，也讓越來越多的學(xué)生感受到了機器人教育的魅力。

以嘉興教育機器人協(xié)作組為例，協(xié)作組由嘉興技師學(xué)院、經(jīng)開區(qū)塘匯實驗學(xué)校、桐鄉(xiāng)市茅盾實驗小學(xué)、桐鄉(xiāng)市振東小學(xué)、桐鄉(xiāng)市語溪小學(xué)、秀洲區(qū)王江涇鎮(zhèn)中心小學(xué)等學(xué)校自發(fā)組建，每次活動由協(xié)助組內(nèi)不同的學(xué)校牽頭開展?；顒又?，與會人員共同觀摩機器人展示課、交流智能機器人課程教學(xué)實踐心得、分享各校在創(chuàng)建工作中的做法與困惑，并圍繞如何開展機器人課程建設(shè)與應(yīng)用進行深入研討。同時，協(xié)助組的活動也輻射到了其他周邊學(xué)校，為其他學(xué)校開展機器人教育應(yīng)用指明了方向。

三、培育特色，積極推進課程建設(shè)的校本化

1.統(tǒng)籌規(guī)劃，踐行學(xué)校的辦學(xué)理念

辦學(xué)理念是一所學(xué)校的精神和靈魂，是辦學(xué)者在辦學(xué)實踐中對學(xué)校的理性認識和理想追求。學(xué)校應(yīng)該通過既定的育人目標統(tǒng)籌規(guī)劃，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，充分挖掘地方和學(xué)校文化資源，在機器人教育方面找準項目加以建設(shè)，因勢利導(dǎo)，深入挖掘，不斷升華，建立符合學(xué)生成長需要的總體目標，形成自己的特色。

以杭州市余杭區(qū)天長世紀小學(xué)為例，學(xué)校秉承“差異教育”的辦學(xué)理念，營造“開卷正心”的教學(xué)氛圍，踐行“育人心志、啟迪智慧”的總體目標，培養(yǎng)“博藝尚美”的世紀少年。學(xué)校將基于普惠教育的機器人校本課程建設(shè)與實施納入學(xué)校的發(fā)展規(guī)劃，目的就是在和諧的校園中培育學(xué)生健康良好的心智，讓學(xué)生在學(xué)校中找到自己感興趣的課程，發(fā)現(xiàn)適合自己的課程，走進能促使自己提升的課程。學(xué)校課程指向?qū)W生“科學(xué)精神”素養(yǎng)的培養(yǎng)，“探索”科學(xué)和人工智能技術(shù)，將科學(xué)知識和信息技術(shù)賦予動手操作實踐的體驗，在“玩”中生“趣”，在“探”中究“新”，同時也為學(xué)校教育注入了新的活力。

又如金華永康第五中學(xué)，學(xué)校將“人格健全、善于學(xué)習(xí)、勇于創(chuàng)新、持續(xù)發(fā)展”作為育人目標，在育人目標的引領(lǐng)下結(jié)合學(xué)校辦學(xué)理念“實踐引領(lǐng)成長”，立足校本課程改革和實踐，構(gòu)建了有五中特色的“行在五中，綠色成長”課程體系。課程以“行文化”為中心點，輻射出“習(xí)德行、實踐行、篤志行”三大類型課程，涵蓋道德涵養(yǎng)、體育健康、科學(xué)人文、藝術(shù)才能等系列?！皩嵺`行”下設(shè)“智學(xué)”、“雅美”、“趣創(chuàng)”，“趣創(chuàng)”通過編程、創(chuàng)客、人工智能、機器人課程，激發(fā)學(xué)生“愛科技、學(xué)科技、用科技”的志趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手、動腦能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力，進一步全面提高學(xué)生的信息科技素養(yǎng)，鍛煉創(chuàng)新精神和實踐能力。

2.配足開齊，提高專用教室的使用效率

機器人專用教室的建設(shè)需要注重科學(xué)的環(huán)境布置與教學(xué)資源的有效配置，在配足各類設(shè)備的同時，開齊、開好機器人課程，積極提高專用教室的使用效率。

以溫州市第十四中學(xué)為例，學(xué)校的機器人教育項目設(shè)計了三大類活動教室：一是機器人實驗室，二是機器人拓展實驗與開發(fā)創(chuàng)客車間，三是編程與圖形設(shè)計機房。設(shè)備設(shè)施均按照教學(xué)和實驗相結(jié)合的布局模式，給學(xué)生提供體驗創(chuàng)新創(chuàng)造和動手實踐的機會，充分滿足師生的教學(xué)探究需求。其中，智能機器人實驗室配備各類機器人標準套件，根據(jù)需求逐年升級，能滿足機器人普惠課在全段進行教學(xué)的需求，人工智能套件也能滿足校本拓展課的需求。因此，學(xué)校的“科技樓”成了學(xué)生最向往的學(xué)習(xí)活動場所。

又如湖州市長興縣呂山鄉(xiāng)中心小學(xué)，學(xué)校的“LDM創(chuàng)客空間”和“智慧機器人實驗室”頗具特點?！癓DM創(chuàng)客空間”是一個集3D打印教育、智能機器人、簡單物聯(lián)技術(shù)研究和DIY動手制作等多方面研究的師生活動空間，學(xué)生可以使用3D打印機、電烙鐵、簡易單片機等設(shè)備和資源，將機器人編程、結(jié)構(gòu)搭建與3D打印、小機床加工等DIY創(chuàng)作結(jié)合起來?！爸腔蹤C器人實驗室”則是在浙江省教育技術(shù)中心提供的創(chuàng)新實驗室基礎(chǔ)上，經(jīng)過不斷改造與添置，逐漸形成一個以智能機器人套件搭建為主的創(chuàng)新實驗室。創(chuàng)客空間和機器人實驗室為學(xué)生量身打造了真正的造夢工作室，深受師生喜愛。

3.分步實施，建設(shè)開放多元的拓展課程

（1）堅持“以生為本”，深化學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

拓展性課程的開發(fā)首先應(yīng)該考慮課程建設(shè)是否基于學(xué)生的核心素養(yǎng)，開發(fā)實施基于學(xué)生的需求與發(fā)展的“生本課程”，在學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對課程進行評價反饋，并對課程做出相應(yīng)調(diào)整，以保障課程在相對穩(wěn)定中更新、在不斷發(fā)展中完善。

以杭州市學(xué)軍小學(xué)為例，學(xué)校開設(shè)的《飛馳的虛擬小車》拓展性課程立足提升學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，采用生活情境化的仿真場景，通過搭建虛擬機器人并用可視化兒童編程實現(xiàn)機器人的運動，課程框架如圖2所示。課程在教學(xué)目標上進行了分層設(shè)計，在教學(xué)內(nèi)容選擇上循序漸進，對各個年級的學(xué)生分別設(shè)置了不同的教學(xué)目標與內(nèi)容。從基本的搭建與程序編寫，到增加傳感器的使用完成綜合性的智能化的任務(wù)，以不斷發(fā)展學(xué)生的動手實踐能力、自主探究能力。又如，舟山綠城育華（國際）學(xué)校聘請設(shè)計團隊結(jié)合地域特色以舟山洋山港集裝箱碼頭為藍本，構(gòu)建了《江海聯(lián)運人工智能裝卸》校本課程。學(xué)生通過動手搭建裝、卸貨裝置，AVG運輸小車，并編寫控制小車巡線檢測障礙物和位置等程序，增強了對機械結(jié)構(gòu)的認識，并有效提升了編程邏輯思維能力，模型如圖3所示。兩個學(xué)校都把相關(guān)課程作為小課題開展持續(xù)研究，注重課程實施后的改進，讓課程處于動態(tài)的自我更新狀態(tài)，讓課程更受學(xué)生歡迎。

（2）堅持“學(xué)為中心”，提升項目課程學(xué)習(xí)的實效

項目式學(xué)習(xí)方法是以學(xué)生為中心，學(xué)生在實際操作的過程中，通過不斷學(xué)習(xí)信息技術(shù)理論知識，提升學(xué)生的實踐能力，這與機器人課程的實施非常契合，因此，教師應(yīng)整體規(guī)劃設(shè)計課程，促使學(xué)生形成核心素養(yǎng)。

以柯橋區(qū)實驗中學(xué)為例，學(xué)校將STEAM教育理念與機器人教育結(jié)合，先后開展了《地球有多大》《火星上的飛行探測器》《風(fēng)力渦輪機挑戰(zhàn)》等STEAM教育項目課程與課堂實踐。在項目活動中，通過教師對科學(xué)中的力學(xué)、空氣動力學(xué)等知識的講解，指引學(xué)生理解按照工程設(shè)計流程設(shè)計、制作、測試、展示、迭代一個火星探測機器人的方式，從而提高了學(xué)生的科學(xué)、信息、數(shù)學(xué)知識應(yīng)用、工程設(shè)計能力。

（3）堅持“能力導(dǎo)向”，建構(gòu)多元層級培養(yǎng)的體系

對機器人教育進行普及，擴大機器人普及教育受眾面，這是人工智能時代機器人教育的時代需求。這就要求我們變競賽導(dǎo)向為能力導(dǎo)向，建構(gòu)“普及教育—社團培養(yǎng)—競賽提高”的三級體系，最終達成優(yōu)質(zhì)人才資源的階梯培養(yǎng)和學(xué)校機器人教育的可持續(xù)發(fā)展。

以寧波市海曙區(qū)高橋鎮(zhèn)中心初級中學(xué)為例，學(xué)校根據(jù)不同的學(xué)情，使校本課程、學(xué)生機器人社團、主流科技競賽三條主線并行發(fā)展，滿足不同層次學(xué)生的需求，全面覆蓋了科普入門、愛好興趣、能力提高三個方面。為促進社團活動高質(zhì)量開展，學(xué)校重點建立了機器人教學(xué)家長認可、班主任支持、學(xué)生學(xué)習(xí)意愿強烈且表現(xiàn)突出、指導(dǎo)教師充分認可的“四維”選拔制度，教學(xué)情況評價、活動和竟賽評價、家長和高中教師評價的“三方”教學(xué)評價機制，使學(xué)校機器人教育從制度上實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

又如上虞區(qū)閏土小學(xué)，學(xué)校制定了《閏土小學(xué)“揚帆機器人”拓展性課程實施方案》，將機器人課程納入學(xué)校“有道素養(yǎng)”拓展性課程體系，推進普及教育。學(xué)校構(gòu)建了基礎(chǔ)搭建、基礎(chǔ)編程、創(chuàng)意編程三個遞進式機器人教育課程框架，根據(jù)學(xué)生年齡特點，分別在三至六年級信息技術(shù)課中實施常態(tài)化普及教育。三、四年級每學(xué)期安排6課時，五年級每學(xué)期安排7課時。目前，《基礎(chǔ)搭建》、《創(chuàng)意編程》、《IRobotQ3D》相關(guān)課程，分別在對應(yīng)年級中選擇了兩個班級開展實踐，六年級則在信息技術(shù)學(xué)科機器人教學(xué)單元中開展軟銀pepper機器人融合教學(xué)。同時學(xué)校還積極實施機器人社團精品化，通過設(shè)置高品質(zhì)社團文化、機器人社團隊服等多種舉措，在校內(nèi)營造以進入機器人社團為自豪、為向往的良好氛圍，優(yōu)化機器人教育環(huán)境。目前，學(xué)校機器人教育應(yīng)用成果已初顯成效，惠及了多層次的學(xué)生，也凸顯了學(xué)校機器人教育的品牌特色。閏土小學(xué)機器人普及教育課程結(jié)構(gòu)如圖4所示。

綜上所述，機器人教育有助于學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和實踐動手能力的培養(yǎng)。浙江省開展教育機器人教學(xué)示范學(xué)校建設(shè)活動，以期通過頂層政策引領(lǐng)，構(gòu)建協(xié)同提升的機制，通過培育學(xué)校特色，嘗試建構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的機器人教育生態(tài)體系，以此來推動機器人與教育教學(xué)的深度融合，并為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才做好鋪墊。

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（編輯：王天鵬）