文/吳志慶 許玉球 傅澤祿

0 引言

為貫徹落實(shí)《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2006－2021－2035年）》的有關(guān)要求，中央文明辦、教育部和中國科協(xié)于2006年聯(lián)合啟動了“科技館活動進(jìn)校園”工作。廣東科學(xué)中心是全國“科技館活動進(jìn)校園”深化試點(diǎn)一類科技場館，從2010年起實(shí)施“科技館活動進(jìn)校園”項(xiàng)目，旨在將科技館的科普活動送到學(xué)校，使科技館資源與學(xué)校教育結(jié)合起來，加快培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科技實(shí)踐精神。廣東科學(xué)中心以自主研發(fā)的創(chuàng)意機(jī)器人為抓手，深入推進(jìn)“館校結(jié)合”科普育人工程，由科學(xué)中心科普教育人員以進(jìn)校園等形式進(jìn)行創(chuàng)意機(jī)器人科學(xué)實(shí)踐活動。

2019～2021年是廣東科學(xué)中心推進(jìn)“館校結(jié)合”創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園活動（以下簡稱“機(jī)器人進(jìn)校園活動”）全面鋪開、走向全省及港澳地區(qū)的深化推廣階段，總結(jié)此階段的活動實(shí)施效果，對于推動科技館教具等科普資源進(jìn)校園開展活動，解決校園內(nèi)科普師資不足、難以管理和監(jiān)控等問題具有實(shí)踐參考借鑒和啟發(fā)意義。

1 開展創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園活動的價(jià)值

“館校結(jié)合”創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園活動的開展，給學(xué)生、學(xué)校及社會帶來不同程度的效益，因此受到各校師生的歡迎。

1.1 對學(xué)生成長的價(jià)值

學(xué)生作為機(jī)器人進(jìn)校園活動最前端參與者，是最直接的受益者。學(xué)生可以從中學(xué)習(xí)到機(jī)器人知識，開闊視野；通過動手制作，學(xué)習(xí)操作多種工具，提高動手能力?？茖W(xué)中心只提供機(jī)器人套件的基礎(chǔ)部件，為學(xué)生制作機(jī)器人留下巨大的發(fā)揮空間，培養(yǎng)學(xué)生通過原始、簡單的機(jī)械元器件進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造的科技創(chuàng)新能力。作為一門前端科學(xué)，機(jī)器人讓許多學(xué)生覺得遙不可及，但通過校內(nèi)機(jī)器人科技活動課及機(jī)器人競賽活動，學(xué)生們會發(fā)現(xiàn)機(jī)器人、人工智能（AI）在身邊隨處可見，并且自己也能夠親手制作一個(gè)機(jī)器人，由此增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)和研究機(jī)器人的自信心。

1.2 對學(xué)校建設(shè)的價(jià)值

學(xué)校、教師作為機(jī)器人進(jìn)校園活動組織者，連接學(xué)生與科學(xué)中心，他們在活動組織及實(shí)施過程中也會得到不少收獲。一般來說，學(xué)校尤其邊遠(yuǎn)地區(qū)學(xué)校在非應(yīng)試的科學(xué)教育教學(xué)方面顯得較為薄弱，在此方面的資源也相對匱乏；部分學(xué)校經(jīng)驗(yàn)不足，不知如何開展，科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)攜帶成熟的機(jī)器人套件到學(xué)校開展活動，推廣相關(guān)組織經(jīng)驗(yàn)作為示范，豐富了學(xué)校的科學(xué)教育實(shí)踐活動以及相關(guān)資源。

2 機(jī)器人進(jìn)校園活動現(xiàn)狀

2.1 活動概況

廣東科學(xué)中心自2010年起開展了機(jī)器人進(jìn)校園活動，前期主要是各地試點(diǎn)活動，2019年起，在前期試點(diǎn)基礎(chǔ)上，廣東省科學(xué)技術(shù)廳、廣州市教育局等政府部門給予專項(xiàng)支持，廣東科學(xué)中心面向全省以及港澳地區(qū)開展機(jī)器人進(jìn)校園活動。采取以教師培訓(xùn)培養(yǎng)各校骨干教師，再由骨干教師回校培訓(xùn)本校教師和指導(dǎo)本校學(xué)生設(shè)計(jì)、制作機(jī)器人的方式。各校根據(jù)自身特色，以科技課程、創(chuàng)客小組活動、機(jī)器人興趣小組、機(jī)器人第二課堂、社團(tuán)活動、校內(nèi)比賽、主題講座等形式分批完成活動，并報(bào)送表格、照片等有關(guān)活動資料到廣東科學(xué)中心。

該活動主要借助廣東省科技館研究會、廣州市青少年科技教育協(xié)會等平臺，按照學(xué)校報(bào)名－學(xué)校優(yōu)選－確定名單－配送套件－教師培訓(xùn)－各?；顒樱瓐?bào)送資料－統(tǒng)計(jì)分析－評優(yōu)及延伸資助等流程開展。

2.2 活動內(nèi)容

廣東科學(xué)中心自主研發(fā)了26款創(chuàng)意機(jī)器人套件，主要采用單片機(jī)、馬達(dá)、三極管等分立元器件，利用綠色環(huán)保材料，創(chuàng)意發(fā)揮空間大和可拓展性強(qiáng)。為兼顧實(shí)用性、科普性以及適度進(jìn)階的原則，廣東科學(xué)中心挑選適合開展機(jī)器人進(jìn)校園活動的套件，制定以鼴鼠機(jī)器人為基礎(chǔ)，聲控四足機(jī)器人、AI機(jī)器人（普及型）為進(jìn)階的進(jìn)校園套件（方案）。

鼴鼠機(jī)器人是利用碰撞開關(guān)、TT馬達(dá)、面包板、電池盒等元器件實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障功能，本款套件非常適合初次接觸機(jī)器人的師生，并且蘊(yùn)含電子元器件的基本原理。聲控四足機(jī)器人則增加了聲控傳感器、單片機(jī)、機(jī)械木架裝置，它具有類似動物的“聽覺”，當(dāng)沒有聲音的時(shí)候會停止活動；當(dāng)有聲音不斷催促時(shí)，它會亮燈并一直走下去。AI機(jī)器人普及型有觸摸傳感器、顯示屏、蜂鳴器、控制板等元器件，通過搭建終端套件和電路，在顯示屏上訓(xùn)練機(jī)器人跳躍避障功能，還能通過編程和增加馬達(dá)、發(fā)光二極管（LED）等實(shí)現(xiàn)豐富的拓展功能。

2.3 活動實(shí)施效果

2019年起至2021年12月，通過“館校結(jié)合”創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園，廣東科學(xué)中心在全省提供創(chuàng)意機(jī)器人套件約5000套，普及學(xué)校369所，直接間接普及師生達(dá)29萬人次，各校開展活動1750多次，已成為廣東省“館校結(jié)合”科普育人模式的典型案例，在全省中小學(xué)校廣泛傳播、復(fù)制和提升，積極推動廣東省“館校結(jié)合”科普育人模式的創(chuàng)新發(fā)展。有效降低中小學(xué)生學(xué)習(xí)和制作機(jī)器人的門檻，讓更多的學(xué)生愛上機(jī)器人、制作機(jī)器人，推動中小學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的提高。

與此同時(shí)，廣東科學(xué)中心積極向粵東西北地區(qū)（即汕頭、韶關(guān)、河源、梅州、汕尾、陽江、湛江、茂名、清遠(yuǎn)、潮州、揭陽、云浮、惠州、江門、肇慶）以及廣州市北部地區(qū)（即增城、花都、從化、白云）等科普教育相對落后地區(qū)普及傾斜，助力全省科普均衡化發(fā)展。其中，向粵東西北地區(qū)和廣州市北部地區(qū)開展普及活動的學(xué)校數(shù)達(dá)273所，直接普及人數(shù)超過3.8萬人次，間接普及人數(shù)超過17萬人次，普及學(xué)校數(shù)量和普及人數(shù)占總數(shù)比例均在70%以上（見圖1）。而且，這些地區(qū)各校開展活動的積極性和效果均不弱于其他發(fā)達(dá)地區(qū)學(xué)校，他們更重視活動更珍惜教育資源。需要說明的是，2020年由于新冠疫情影響，機(jī)器人進(jìn)校園活動普及效果受到較大的影響，但2021年開始逐步恢復(fù)到之前水平。

圖1 機(jī)器人進(jìn)校園活動普及情況統(tǒng)計(jì)

3 機(jī)器人進(jìn)校園活動存在的不足

廣東科學(xué)中心對機(jī)器人進(jìn)校園活動工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)時(shí)，也發(fā)現(xiàn)其中存在一些不足，在一定程度上影響了科技進(jìn)校園活動的質(zhì)量與成效。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先是機(jī)器人進(jìn)校園活動過于關(guān)注普及面，過度追求活動開展的形式，而對教育活動、教育目標(biāo)欠缺統(tǒng)一的認(rèn)識。大多數(shù)的學(xué)校與科技館的合作依然停留在傳統(tǒng)的合作方式上，學(xué)校或者科技館確定活動主題后，學(xué)校單一地組織學(xué)生被動接受科普教育活動。

其次未能根據(jù)學(xué)生興趣開展機(jī)器人進(jìn)校園活動。活動主題由教師與科技館人員協(xié)商制定，卻沒有注意考慮學(xué)生的意見與興趣，在一定程度上影響了學(xué)生參與活動的積極性，也在一定程度上忽略了學(xué)生群體之間的差異，影響科技教育活動質(zhì)量。

第三是活動開展的可持續(xù)性不佳，并缺乏系統(tǒng)性。例如機(jī)器人進(jìn)校園活動一般進(jìn)行時(shí)間較短，學(xué)生往往未能充分掌握有關(guān)基本知識而活動就接近結(jié)束了，缺乏對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)系統(tǒng)性地培養(yǎng)。另外，由于小學(xué)生的科學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱，特別是低年級學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力和集中度不足，自律性與自主學(xué)習(xí)能力較差，導(dǎo)致機(jī)器人進(jìn)校園活動效果受到影響。

4 機(jī)器人進(jìn)校園活動優(yōu)化策略

通過分析創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園活動存在的不足，廣東科學(xué)中心基于活動經(jīng)驗(yàn)，探索了提高活動質(zhì)量的優(yōu)化策略。

4.1 建立長效合作機(jī)制，發(fā)揮共同教育作用

“館校結(jié)合”創(chuàng)意機(jī)器人進(jìn)校園活動活動的展開離不開學(xué)校的長期支持，廣東科學(xué)中心已與十多家長期合作的學(xué)校簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，通過項(xiàng)目形式投入優(yōu)質(zhì)創(chuàng)意機(jī)器人科普資源到學(xué)校并組織教師研學(xué)或培訓(xùn)，利用各種工具進(jìn)行線上解疑，全程跟進(jìn)學(xué)校完成活動進(jìn)度、完成情況以及問題反饋等。后續(xù)雙方可通過開發(fā)校外課程、校（館）本課程建立更緊密的合作關(guān)系。

4.2 以學(xué)生發(fā)展為導(dǎo)向共同設(shè)計(jì)活動

在活動設(shè)計(jì)階段，應(yīng)注意充分吸納師生的意見建議，建立從零基礎(chǔ)到高階的進(jìn)階套件以適應(yīng)不同年級、不同層次的師生。例如在具備條件的學(xué)校開展創(chuàng)意機(jī)器人線上授課、科技課、第二課堂、興趣小組、校內(nèi)展示交流，或比賽、校外延伸或其他拓展活動等蜂聚形式的活動，激發(fā)學(xué)生參與活動的活力與興趣；對于想進(jìn)階活動的學(xué)校，制定可滿足一學(xué)期的課程安排；對于具備提升或想進(jìn)一步延展活動的學(xué)校，則針對學(xué)校實(shí)際情況制定個(gè)性化方案。

5 小結(jié)

機(jī)器人進(jìn)校園活動是面向所有在校青少年學(xué)生開展的普適型科普教育活動，通過活動的開展，讓更多的學(xué)校認(rèn)識和了解機(jī)器人知識在青少年科技教育中的重要作用，進(jìn)而自主開展與機(jī)器人這一前沿知識相關(guān)的教育活動；讓參與活動的老師不斷提升與機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)知識的授課能力，進(jìn)而提升機(jī)器人課程編排能力；更重要的是，通過科學(xué)中心與學(xué)校的合作，讓更多的學(xué)生了解機(jī)器人、喜愛機(jī)器人，在參與活動的過程中加深對科學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣、提高科學(xué)實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力，最終達(dá)到培養(yǎng)更多創(chuàng)新人才的目標(biāo)。