機(jī)器人教育作為STEM教育、人工智能教育和創(chuàng)客教育的重要內(nèi)容和有效途徑，對(duì)培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和核心素養(yǎng)具有重要意義。VEX機(jī)器人競(jìng)賽作為開展機(jī)器人教育的平臺(tái)，由眾多團(tuán)體和大學(xué)科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計(jì)開發(fā)了配套課程，強(qiáng)調(diào)機(jī)器人教育與STEM課程的整合，以工程問(wèn)題為引領(lǐng)，應(yīng)用多種教學(xué)方法、豐富的教學(xué)資源開展教學(xué)，注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。本文通過(guò)分析VEX機(jī)器人教育的課程設(shè)置與教學(xué)策略，提出對(duì)我國(guó)中小學(xué)開展機(jī)器人教育的一些具體途徑和措施。

一、VEX機(jī)器人教育的課程體系與教學(xué)模式

（一）VEX機(jī)器人教育課程的設(shè)計(jì)理念

VEX機(jī)器人教育課程注重通過(guò)工程設(shè)計(jì)激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，強(qiáng)調(diào)機(jī)器人教育與STEM教育的整合。機(jī)器人技術(shù)本身具有多學(xué)科整合的特性，在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生圍繞工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)、搭建、編程和完善機(jī)器人的過(guò)程中，學(xué)習(xí)和探索STEM領(lǐng)域，特別是機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)編程等方面在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的應(yīng)用能力，能夠有效提高學(xué)生的STEM素養(yǎng)。

（二）VEX IQ 機(jī)器人教育的課程體系

VEX IQ課程有12個(gè)模塊三個(gè)模塊類型：A-C模塊為基礎(chǔ)類，以學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論、控制和搭建機(jī)器人為主；D-H模塊工程和機(jī)械類，以學(xué)習(xí)和應(yīng)用工程設(shè)計(jì)、機(jī)械原理和裝置為主；I-L模塊為編程類，以學(xué)習(xí)和應(yīng)用傳感和編程的知識(shí)和技能為主。通過(guò)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、搭建、編程和完善將各個(gè)課程模塊串聯(lián)在一起，前期以機(jī)械為主，后期側(cè)重機(jī)器人編程，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中穿插實(shí)踐操作課程，各課程模塊內(nèi)容如表1所示，實(shí)際操作過(guò)程中，每個(gè)課程模塊又具體分為多個(gè)課程單元。

（三）VEX機(jī)器人教學(xué)策略與模式

VEX機(jī)器人教育主要采用拋錨式教學(xué)策略，課程教學(xué)以工程設(shè)計(jì)問(wèn)題為核心。在教學(xué)過(guò)程中，圍繞具體的工程問(wèn)題串聯(lián)起機(jī)器人教育的相關(guān)知識(shí)，開展機(jī)器人教育教學(xué)活動(dòng)。通過(guò)將“改變齒輪比”“提高代碼的效率”等復(fù)雜的工程概念與機(jī)器人競(jìng)賽情境聯(lián)系起來(lái)，具有較強(qiáng)的可實(shí)踐操作性，不僅利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，而且利于充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和積極性。在課程結(jié)束時(shí)需要完成機(jī)器人的設(shè)計(jì)和搭建，并分組進(jìn)行模擬VEX機(jī)器人競(jìng)賽。與傳統(tǒng)課程強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生對(duì)知識(shí)的建構(gòu)相比，該課程可以有效提高學(xué)生的課堂參與度，充分激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作和實(shí)踐能力。

課程主要采用PBL（Project Based Learning）教學(xué)模式。課程情境放置在機(jī)器人競(jìng)賽背景下，學(xué)生通過(guò)小組合作探究的學(xué)習(xí)方式，基于機(jī)器人競(jìng)賽的主題和項(xiàng)目，學(xué)習(xí)和探索機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的STEM和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)和技能，并通過(guò)穿插在學(xué)習(xí)過(guò)程中的機(jī)器人設(shè)計(jì)和搭建項(xiàng)目，不斷優(yōu)化工程設(shè)計(jì)問(wèn)題，有效培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生在團(tuán)隊(duì)精神、批判思維、項(xiàng)目管理、合作交流、沖突解決等各方面的能力，充分激發(fā)學(xué)生的潛能。在具體的教學(xué)過(guò)程中，則靈活選用多種教學(xué)模式，對(duì)于理解性的基礎(chǔ)知識(shí)主要應(yīng)用傳授型教學(xué)模式，機(jī)器人搭建和操作等部分則主要應(yīng)用自主活動(dòng)型教學(xué)模式，對(duì)于較高層次的編程教學(xué)等非必要教學(xué)內(nèi)容則主要利用微課視頻，采用遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、混合學(xué)習(xí)等模式。

VEX機(jī)器人教育課程運(yùn)用了多種媒體和工具輔助課程的實(shí)施，除VEX機(jī)器人套件、ROBOTC等搭建和編程機(jī)器人所必需的工具和軟件外，課程設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還將工程設(shè)計(jì)中常用的軟件和技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人教學(xué)中。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（CAD）進(jìn)行機(jī)器人3D模型的設(shè)計(jì)，并利用3D打印技術(shù)將其應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中，充分激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力。在機(jī)器人編程部分的課程中則主要利用RVW平臺(tái)，以及卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院、VEX機(jī)器人公司等課程研發(fā)組織提供的微課視頻開展教學(xué)，打破了時(shí)間和空間的局限，還可以讓學(xué)生根據(jù)個(gè)性化的學(xué)習(xí)需要自行選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

二、VEX機(jī)器人教育對(duì)我國(guó)機(jī)器人教育的啟示

（一）推廣教育類機(jī)器人競(jìng)賽，在競(jìng)賽背景下開展機(jī)器人教育

我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育是在機(jī)器人競(jìng)賽的推動(dòng)下逐步發(fā)展起來(lái)的，中小學(xué)生參與機(jī)器人競(jìng)賽多以競(jìng)賽為導(dǎo)向，即以培養(yǎng)學(xué)生參加機(jī)器人競(jìng)賽所需的知識(shí)和技能為主要教學(xué)任務(wù)，以使學(xué)生在機(jī)器人競(jìng)賽中取得良好成績(jī)?yōu)榻虒W(xué)目標(biāo)。國(guó)外中小學(xué)則以機(jī)器人教育為導(dǎo)向，多將教育類機(jī)器人競(jìng)賽作為開展機(jī)器人教育的平臺(tái)，利用其競(jìng)賽的背景和各類教育資源，服務(wù)于機(jī)器人教育，推動(dòng)機(jī)器人教育的發(fā)展普及。教育類機(jī)器人競(jìng)賽已發(fā)展較為完善，在機(jī)器人競(jìng)賽背景下開展機(jī)器人教育有利于增加參賽學(xué)生的自我效能感，增強(qiáng)參賽學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，激發(fā)學(xué)生的積極性激勵(lì)學(xué)生挑戰(zhàn)極限等。

（二）轉(zhuǎn)變機(jī)器人教育理念，促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科應(yīng)用能力和核心素養(yǎng)的發(fā)展

我國(guó)基礎(chǔ)教育課程強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、缺乏學(xué)科整合的意識(shí)，且在教學(xué)過(guò)程中重理論輕實(shí)踐。中小學(xué)教師在開展機(jī)器人教育時(shí)，教育理念多受自身知識(shí)儲(chǔ)備和傳統(tǒng)課程的影響，集中在計(jì)算機(jī)編程、機(jī)械原理等某一領(lǐng)域，重視對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的教授，缺乏對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，不能在宏觀上培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和核心素養(yǎng)。機(jī)器人教育的內(nèi)容具有多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，且注重考察學(xué)生的綜合素質(zhì)。國(guó)外中小學(xué)大多將機(jī)器人教育作為學(xué)科整合教育的途徑，培養(yǎng)學(xué)生STEM素養(yǎng)和解決問(wèn)題的能力，并通過(guò)開展機(jī)器人教育推動(dòng)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高。因此，應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到機(jī)器人教育促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科應(yīng)用能力發(fā)展的教育價(jià)值，將機(jī)器人教育作為工具和手段，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科應(yīng)用能力及綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)與中小學(xué)生核心素養(yǎng)相適應(yīng)的教育目標(biāo)。

（三）組建課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)，完善機(jī)器人教育課程資源庫(kù)

我國(guó)的機(jī)器人教育課程資源多為中小學(xué)自行開發(fā)的校本課程和課外興趣輔導(dǎo)機(jī)構(gòu)所推出的課程產(chǎn)品，課程資源的科學(xué)性、系統(tǒng)性得不到保證，且由于開發(fā)成本較高，多參考國(guó)外的課程資料，不能同我國(guó)中小學(xué)的實(shí)際情況相符合。國(guó)外中小學(xué)的機(jī)器人教育課程資源多與高校和課程研發(fā)組織共同設(shè)計(jì)開發(fā)，其課程資源較為系統(tǒng)、科學(xué)和豐富，并為教師開展中小學(xué)機(jī)器人教育提供了指導(dǎo)和幫助，能夠與大學(xué)的相關(guān)專業(yè)和課程有效銜接。因此，集合高校專家、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)及中小學(xué)教師的力量，組建課程開發(fā)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)開發(fā)科學(xué)系統(tǒng)的課程及必要資源，建立適用于多種教學(xué)媒體的優(yōu)質(zhì)課程資源庫(kù)，為中小學(xué)開展機(jī)器人教育提供優(yōu)質(zhì)的課程資源，并根據(jù)教學(xué)實(shí)踐的反饋和技術(shù)的發(fā)展不斷更新和完善，將在很大程度上提高我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的在“質(zhì)”和“量”上的提高。

（四）建立模塊化的機(jī)器人教育課程體系

我國(guó)機(jī)器人教育未被獨(dú)立納入到中小學(xué)中，在各學(xué)段中均作為其他學(xué)科課程中的一個(gè)模塊，缺乏完整的課程體系。有待于在宏觀層面規(guī)劃各學(xué)段機(jī)器人教育，建立相應(yīng)的模塊化課程體系，融入到中小學(xué)的學(xué)生培養(yǎng)中，促進(jìn)中小學(xué)生核心素養(yǎng)的提高。

（五）靈活選擇機(jī)器人教育的教學(xué)模式，充分利用多種教學(xué)媒體

中小學(xué)機(jī)器人教育強(qiáng)調(diào)問(wèn)題或項(xiàng)目導(dǎo)向，對(duì)具體的教學(xué)模式和教學(xué)方法的選用關(guān)注較少。在教學(xué)媒體的應(yīng)用上，多采用傳統(tǒng)的課本、課件等教學(xué)媒體，微課等的應(yīng)用較少；多采用實(shí)體機(jī)器人，教學(xué)的成本較高，許多中小學(xué)不具備大量引進(jìn)實(shí)體機(jī)器人開展機(jī)器人普及教育的條件。機(jī)器人教育強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等多方面綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，在教學(xué)過(guò)程中很難使用某一種教學(xué)模式或教學(xué)方法。

（六）開展機(jī)器人教育師資認(rèn)證，建設(shè)專業(yè)教師隊(duì)伍

國(guó)外中小學(xué)機(jī)器人教育的教師多由大學(xué)相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生及通過(guò)在職培訓(xùn)的教師擔(dān)任，并由卡耐基梅隆大學(xué)等高校和社會(huì)組織對(duì)從事中小學(xué)機(jī)器人教育的工作者提供專業(yè)系統(tǒng)的培訓(xùn)和師資認(rèn)證，保證了師資隊(duì)伍的專業(yè)性。目前，我國(guó)已有85所本科院校先后開設(shè)了機(jī)器人工程專業(yè)，在此基礎(chǔ)上建立了機(jī)器人教育師范類專業(yè)，為中小學(xué)開展機(jī)器人教育培養(yǎng)專職教師，同時(shí)建立了我國(guó)機(jī)器人教育師資認(rèn)證制度，并為在職教師提供系統(tǒng)的培訓(xùn)，將為我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育提供專業(yè)化的師資保證。

（七）建立中小學(xué)機(jī)器人教育評(píng)價(jià)體系，引導(dǎo)其規(guī)范化科學(xué)化發(fā)展

于2015年推出的“全國(guó)青少年機(jī)器人技術(shù)等級(jí)考試標(biāo)準(zhǔn)”，適用于對(duì)青少年機(jī)器人綜合技術(shù)素養(yǎng)的考評(píng)，對(duì)我國(guó)開展青少年科技教育與科普教育有著重要的指導(dǎo)意義。將來(lái)應(yīng)建立更加健全的中小學(xué)機(jī)器人教育評(píng)價(jià)體系，以引導(dǎo)中小學(xué)機(jī)器人教育規(guī)范化科學(xué)化發(fā)展。