摘" 要" 為推動(dòng)教育機(jī)器人普及的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)中小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展中的問題，以山東省德州市為例，通過問卷調(diào)查的形式，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)發(fā)現(xiàn)其發(fā)展面臨教育者創(chuàng)新意識(shí)有待培養(yǎng)、硬件設(shè)備短缺、學(xué)生實(shí)踐能力不足等一系列問題，在此基礎(chǔ)上提出培養(yǎng)教學(xué)創(chuàng)新思維、提高資金投入、推動(dòng)實(shí)踐發(fā)展等解決策略，從而促進(jìn)機(jī)器人教育發(fā)展。

關(guān)鍵詞" 中小學(xué)；機(jī)器人教育；教育機(jī)器人；校本課程；機(jī)器人課程

中圖分類號(hào)：G623.58" "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）08-0019-04

Investigation and Research on Current Situation of Robot Education in Primary and Secondary School： Taking

Dezhou as Example//ZHANG Chunxue， ZHAO Keyun， HU Fangang

Abstract" In order to promote the progress of the spread of educational robots， find the problems in the development of"robot education in primary and secondary schools， we take the City of Dezhou， Shandong Province as an example， through the form of questionnaire survey， the analysis data summari-zes that its development is facing a series of problems such as"the education of innovative consciousness to be cultivated， the shortage of hardware and equipment， and the lack of stu-dents’ practical ability. On this basis， the solution strategies of"cultivating innovative thinking of teaching， increasing capital investment and promoting the development of practice are put"forward to promote the development of robot education.

Key words" primary and secondary schools; robot education; educating robots; school-based curriculum;" robotics courses

0" 引言

近年來，隨著國(guó)家基礎(chǔ)教育信息化不斷推進(jìn)實(shí)施，以教育機(jī)器人為載體的機(jī)器人教育漸漸走進(jìn)人們的視野。所謂機(jī)器人教育，通常是指學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)，掌握相關(guān)的基本技能，或者利用教育機(jī)器人優(yōu)化教育教學(xué)效果的理論與實(shí)踐[1]。但是就客觀而言，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，仍然沒有出現(xiàn)機(jī)器人教育普遍發(fā)展的現(xiàn)象。有鑒于此，筆者以德州市為例，通過文獻(xiàn)法、問卷調(diào)查法等各種研究方法，試圖就中小學(xué)機(jī)器人教育中遇到的問題作出一些解答，對(duì)機(jī)器人教育的未來進(jìn)行展望。需要指出的是，本次調(diào)查研究?jī)H考慮到以課程為載體的機(jī)器人教育以及機(jī)器人競(jìng)賽兩個(gè)方面，不涉及以興趣為導(dǎo)向的課外學(xué)習(xí)小組[2]。

1" 研究思路與方法

1.1" 研究方法

本研究中問卷采用李克特五級(jí)量表的形式，題項(xiàng)由“非常不符合”到“非常符合”，內(nèi)容主要分三個(gè)模塊，分別圍繞個(gè)人情況調(diào)查、中小學(xué)機(jī)器人教育現(xiàn)狀調(diào)查和個(gè)人接觸中小學(xué)機(jī)器人教育學(xué)習(xí)感受情況三個(gè)模塊來開展調(diào)查。采用簡(jiǎn)單抽樣的方法，以德州市中小學(xué)生為研究對(duì)象，研究者以線上問卷的調(diào)查方式收回有效問卷共483份。

1.2" 問卷信效度分析

調(diào)查問卷的信度，通俗來說，是指測(cè)量結(jié)果是否反映了被測(cè)量者的真實(shí)想法與特征。在調(diào)查問卷結(jié)果的信度分析中涉及α信度系數(shù)（克隆巴赫系數(shù)），若該系數(shù)大于0.7，則問卷設(shè)計(jì)的可靠性程度高。將調(diào)查問卷的量表數(shù)據(jù)結(jié)果輸入SPSS中，將所需的變量選入項(xiàng)，模型選擇α模型，得出問卷設(shè)計(jì)的整體α信度系數(shù)（克隆巴赫系數(shù)）已達(dá)到0.951。量表變量的信度系數(shù)如表1所示，可知所有量表變量的系數(shù)均是高于0.7且低于0.951，說明本次問卷設(shè)計(jì)具有良好的信度[3]。

調(diào)查問卷的效度是指問卷設(shè)計(jì)所獲得的數(shù)據(jù)能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，主要涉及KMO（檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量）系數(shù)，當(dāng)KMO的數(shù)值大于0.9時(shí)適合做因子分析，表明變量之間的相關(guān)性強(qiáng)。將問卷調(diào)查的結(jié)果數(shù)據(jù)先做KMO檢驗(yàn)和Bartlett’s球狀檢驗(yàn)，可得KMO取樣適切性量數(shù)0.910，Bartlett近似卡方值為14 073.974（P=0.000＜0.001）。KMO數(shù)值大于0.9，說明非常適合做因子分析，該問卷設(shè)計(jì)的變量之間相關(guān)性非常強(qiáng)，效度較高。

2" 數(shù)據(jù)處理

2.1" 學(xué)生對(duì)機(jī)器人課程的興趣和趨向

從學(xué)習(xí)興趣的角度來講，在本次調(diào)查接觸過機(jī)器人教育的150位學(xué)生中，有高達(dá)81.2%的學(xué)生非常喜歡學(xué)校開展學(xué)習(xí)機(jī)器人的課程或有關(guān)機(jī)器人的活動(dòng)，這也從側(cè)面反映出機(jī)器人課程對(duì)于絕大多數(shù)中小學(xué)生來講是有吸引力的，他們喜歡學(xué)校開展機(jī)器人教育的原因如圖1所示。

2.2" 學(xué)生對(duì)機(jī)器人教育實(shí)施方法的認(rèn)知

從實(shí)施機(jī)器人教育的方式上來講，德州市中小學(xué)實(shí)施機(jī)器人教育的方式主要以機(jī)器人課程（包括必修課和選修課）以及其他形式（如興趣小組、社團(tuán)等）存在，有64%的學(xué)生所在的學(xué)校每周只開展一節(jié)學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)課程，有22%的學(xué)生從來沒有上過機(jī)器人課程，僅有14%的學(xué)生每周有兩節(jié)及以上的機(jī)器人課程。研究者根據(jù)這一情況收集學(xué)生對(duì)于機(jī)器人教育實(shí)施方式這一現(xiàn)象的認(rèn)知，主要是指學(xué)生對(duì)學(xué)校開展的機(jī)器人教育或是沒有開展過的機(jī)器人教育的想法。如圖2所示，超過90%的學(xué)生希望并認(rèn)為學(xué)校有必要開展機(jī)器人課程，有超過一半的學(xué)生會(huì)利用機(jī)器人技術(shù)（如學(xué)習(xí)APP）進(jìn)行學(xué)習(xí)，有85%的學(xué)生認(rèn)為機(jī)器人技術(shù)對(duì)其學(xué)習(xí)的幫助非常大；但是有88%的學(xué)生認(rèn)為機(jī)器人教育的應(yīng)用不夠全面，有超一半的學(xué)生擔(dān)心機(jī)器人教育會(huì)將自己的教育信息泄露出去。

2.3" 學(xué)生對(duì)機(jī)器人教育實(shí)施障礙的認(rèn)知

目前，我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展正面臨差異化的地區(qū)領(lǐng)域分布、對(duì)象涉及面過于狹小以及在具體實(shí)施教育的過程中還普遍存在流于形式和不受重視的困境[4]。如圖3所示，在問卷調(diào)查中，有超過一半的學(xué)生認(rèn)為學(xué)校機(jī)器人教育發(fā)展緩慢主要是因?yàn)閷W(xué)校缺乏完善的機(jī)器人設(shè)備，缺乏相應(yīng)的師資力量以及國(guó)家政策和課程標(biāo)準(zhǔn)；有35.82%的學(xué)生認(rèn)為是因?yàn)閷W(xué)校不重視機(jī)器人教育。

2.4" 學(xué)生對(duì)機(jī)器人教育未來發(fā)展的展望

對(duì)于未來機(jī)器人教育的發(fā)展，學(xué)生給予一定的展望。如圖4所示，在問卷調(diào)查中，有超過70%的學(xué)生想要在未來能實(shí)施機(jī)器人學(xué)科教學(xué)，多學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)器人的知識(shí)，同時(shí)讓機(jī)器人充當(dāng)自己的學(xué)習(xí)助手與伙伴；有近50%的學(xué)生想要享受機(jī)器人代理事務(wù)、管理教學(xué)、主持教學(xué)的服務(wù)。在各方面的大力支持下，機(jī)器人教育的應(yīng)用必將迎來一個(gè)新的高潮。

3" 結(jié)論與討論

就目前來看，在中小學(xué)信息技術(shù)課程中融合機(jī)器人學(xué)科知識(shí)和應(yīng)用已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)。下面針對(duì)調(diào)查問卷中呈現(xiàn)出來的問題，結(jié)合對(duì)問卷調(diào)查的整理以及文獻(xiàn)的查閱，從教育者、教育環(huán)境、教育對(duì)象、外部條件四個(gè)方面總結(jié)相應(yīng)的實(shí)施策略。

3.1" 整合師資力量，培養(yǎng)教學(xué)創(chuàng)新思維

目前中小學(xué)機(jī)器人教育還處于起步發(fā)展階段，還有一部分學(xué)校尚未起步，由于地區(qū)之間的差異，機(jī)器人教育發(fā)展不均衡的問題也尤為突出。從問卷調(diào)查中可以看出：就德州市而言，從屬專業(yè)的人工智能學(xué)科的教師甚為匱乏。對(duì)此，市中心一些條件較好的學(xué)?？梢赃m當(dāng)選擇與機(jī)器人教育廠商合作，聘用培訓(xùn)機(jī)構(gòu)人員作為機(jī)器人課程教師，暫時(shí)解決機(jī)器人課程師資缺乏的問題，這不失為一種權(quán)宜之策[5]。另一方面，中小學(xué)校大多還是70后、80后的教師，他們?cè)谶M(jìn)行機(jī)器人教育過程中用得多是傳統(tǒng)課堂講授法，而更高效的教學(xué)方法為項(xiàng)目式教學(xué)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)讓學(xué)生自己搜索資料解決問題，充分利用各種信息化資源。因此，要培養(yǎng)教師的教學(xué)創(chuàng)新思維，使機(jī)器人教育真正發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力的價(jià)值。

3.2" 健全師資發(fā)展機(jī)制，積極創(chuàng)設(shè)校本課程

鐘伯昌教授認(rèn)為：“機(jī)器人課程至少有三個(gè)核心觀念需要提取，即自動(dòng)控制理論、工程思想和發(fā)明問題解決理論（TRIZ）?！盵5]在教育核心概念的過程中存在教學(xué)重復(fù)的弊端，即教師重復(fù)教導(dǎo)學(xué)生編程實(shí)驗(yàn)問題、學(xué)生機(jī)械性模仿教師編程的行為，這就要求學(xué)校建立一整套師資發(fā)展機(jī)制，符合教師的教學(xué)方法、教學(xué)評(píng)價(jià)、教學(xué)內(nèi)容等。從問卷調(diào)查中可以了解到，目前學(xué)校尚未形成完整的機(jī)器人校本課程體系，因此應(yīng)以實(shí)際需求為導(dǎo)向，以創(chuàng)新意識(shí)為動(dòng)力，同時(shí)積極創(chuàng)設(shè)校本課程，充分激發(fā)教師的教學(xué)積極性，高效解決機(jī)器人教育教學(xué)過程中存在的問題，提高中小學(xué)機(jī)器人課程的教學(xué)質(zhì)量。

3.3" 融合各方力量，完善環(huán)境建設(shè)

機(jī)器人教育是融合了互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的高新技術(shù)，因此，機(jī)器人教育對(duì)于教學(xué)環(huán)境要求非常高，需要有效的硬件設(shè)施給予支撐。然而在問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有超過60%的學(xué)生認(rèn)為機(jī)器人器材以及配套設(shè)備購(gòu)買、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等環(huán)境情況不容樂觀。一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)缺乏完善的機(jī)器人教育扶持政策，得不到充足的國(guó)家和省級(jí)教育領(lǐng)導(dǎo)部門的資金支持，就處在心有余而力不足的尷尬境地[6]。因此，一些有余力的學(xué)?？梢越Y(jié)合社會(huì)各方支持，為機(jī)器人教育的開展提供有利的外部條件。同時(shí)，各級(jí)政府要積極支持，給予資金扶持，只有資金投入到位，機(jī)器人教育的相關(guān)設(shè)備才能完善，師資力量才能得以保證，教學(xué)質(zhì)量才能穩(wěn)步提升。

3.4" 樹立正確的價(jià)值觀，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有超過70%的學(xué)生認(rèn)為應(yīng)當(dāng)多開設(shè)相關(guān)的機(jī)器人課程，保證機(jī)器人教育能夠順利而有序地開展下去。這一數(shù)據(jù)表明學(xué)生對(duì)其充滿興趣，而興趣是最好的老師。因此，在機(jī)器人課程之初，教師可以運(yùn)用講授法和演示法，通過PPT向?qū)W生展示機(jī)器人的發(fā)展歷程及目前的應(yīng)用情況，通過視頻和圖片帶領(lǐng)學(xué)生盡情暢想未來機(jī)器人的變化，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性，讓學(xué)生愉悅地學(xué)習(xí)機(jī)器人相關(guān)知識(shí)，提起學(xué)習(xí)欲望[7]。

3.5" 普及機(jī)器人教育，區(qū)分與機(jī)器人競(jìng)賽的關(guān)系

從問卷調(diào)查中得知，一些機(jī)器人競(jìng)賽存在商業(yè)化氣息過于濃重的問題，有一部分學(xué)生陷入購(gòu)買價(jià)格越高的機(jī)器人越能獲得比賽勝利的思維，使得機(jī)器人競(jìng)賽成為資本運(yùn)作的平臺(tái)。機(jī)器人教育不應(yīng)僅僅局限在機(jī)器人競(jìng)賽這一形式上，而是要做到真正的普及，讓機(jī)器人課程走進(jìn)中小學(xué)課堂，真正做到從橫向的角度將機(jī)器人教育與多學(xué)科融合，發(fā)揮機(jī)器人教育最大的作用；從縱向的角度使得K-12教育三個(gè)階段的課程內(nèi)容相互聯(lián)系、緊密銜接[3]。

4" 結(jié)束語

總之，機(jī)器人教育的發(fā)展是一個(gè)動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期的過程。在我國(guó)K-12教育中，機(jī)器人教育深受傳統(tǒng)教育模式的影響，發(fā)展不是很順利，需要融合相關(guān)部門、基層學(xué)校、教育機(jī)器人廠商等各方力量來共同推動(dòng)。雖然中小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展目前面臨各式各樣的困難，但是通過各方面的努力與合作，機(jī)器人教育未來必定能更好地融入中小學(xué)課堂，成為培養(yǎng)信息化社會(huì)人才堅(jiān)實(shí)的力量。

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作者：張春雪，曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院，研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用；趙可云，曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻逃畔⒒⒔處煂I(yè)發(fā)展；胡凡剛，曲阜師范大學(xué)傳媒學(xué)院，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻逃摂M社區(qū)理論與實(shí)踐、網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用（276826）。