張宏毅

隨著機器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、軍事、日常生活中的普及，公眾越來越意識到培養(yǎng)機器人方面人才的重要性。因此，相關(guān)部門紛紛出臺政策加強對中小學生進行機器人教育?？萍拣^作為重要的校外科普機構(gòu)，也有必要在此領(lǐng)域發(fā)揮自己的作用。本文通過分析認為，科技館的機器人教育應(yīng)該是中小學校校內(nèi)機器人教育的補充與提高。在科技館專業(yè)教師的指導(dǎo)下，以學習機器人技術(shù)的模式，組織機器人競賽帶動機器人科普活動，以機器人工作室、俱樂部、技術(shù)論壇、夏令營、科普車、機器人進校園等多種形式開展中小學生機器人教育。

機器人教育活動有助于青少年創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，機器人技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、空間探測、教育等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，機器人技術(shù)給21世紀的人類社會帶來了更多的福音。機器人技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的綜合，已成為世界各國競相發(fā)展的科技前沿之一。機器人技術(shù)涉及機械工程、電子工程、人工智能、計算機視覺、自動控制、精密儀器、傳感和信息等一系列學科，它代表著一個國家高新技術(shù)發(fā)展的綜合水平。

青少年在機器人教育活動中需要綜合運用電子、機械、自動控制、計算機、信息等多學科知識，發(fā)揮團結(jié)協(xié)作、頑強拼搏、創(chuàng)新不息的精神，在制作機器人活動中不斷提高自身科學素養(yǎng)和綜合能力。機器人活動使青少年在科技領(lǐng)域不斷學習、探索和研究，在培養(yǎng)青少年創(chuàng)新意識和實踐能力、提高青少年的科學素養(yǎng)和團隊協(xié)作精神方面發(fā)揮了積極的作用。

目前，中小學機器人教育活動主要圍繞以下6項國內(nèi)外賽事開展。

中國青少年機器人競賽

主辦單位：中國科協(xié)青少年科技中心

競賽項目：機器人綜合技能賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、VEX工程挑戰(zhàn)賽、機器人創(chuàng)意賽、機器人足球賽

全國中小學電腦機器人競賽

主辦單位：教育部電教館

競賽項目：機器人滅火、機器人足球、機器人籃球、機器人舞蹈、人形機器人全能挑戰(zhàn)賽

Robocup Junior（RCJ）世界杯比賽

主辦單位：中國自動化學會

競賽項目：機器人足球、機器人搜救、機器人舞蹈、Cospace機器人賽、慧魚工程技術(shù)競賽、機器人創(chuàng)意闖關(guān)（RTEC）

FLL（FIRST LEGO League）國際工程挑戰(zhàn)賽

由美國FIRST機構(gòu)和LEGO集團聯(lián)合主辦的一個針對9～16歲孩子的國際性機器人比賽。

WRO（World Robot Olympiad）國際機器人奧林匹克機器人大賽

由國際奧林匹克機器人委員會（IROC）和LEGO教育部主辦的國際性機器人比賽。

競賽項目：機器人常規(guī)賽、機器人創(chuàng)意比賽、機器人表演賽

VEX機器人世界錦標賽

參賽的機器人既能自動程序控制，又能通過遙控器控制，并可以在特定的競賽場地上，按照一定的規(guī)則要求進行比賽。 機器人活動的困境 從目前國內(nèi)機器人活動的現(xiàn)狀來看，主要存在以下兒個問題。

機器人活動雖然得到廣大師生的熱愛，但參與人數(shù)有限，且主要集中在市區(qū)

機器人教育在提高學生素質(zhì)方面的作用已經(jīng)得到大多數(shù)學校的認同，軟硬件結(jié)合的學習方式改變了過于一貫的重理論輕實踐的學習模式。學生在機器人的制作過程中，理論和實踐能力同步提高，部分學校在機器人競賽方面取得了很好的成績。目前，以機器人競賽為手段促進機器人科普活動的開展，成為機器人活動的主要形式。按目前競賽隊伍的人員配置看，一個競賽代表隊按項目的不同，可以配置2～4個學生，每所學校、每個項目可以推薦2個代表隊參加比賽。這樣的話，每所學校即使所有項目都參賽，能參加機器人活動的學生數(shù)量也非常有限，無法在學生中得到普及。以福州市為例，從2010年的74支代表隊近200名選手參賽，發(fā)展到2013年144支代表隊350名選手參賽。目前全市有50多所學校參加了機器人競賽活動，而2005年的參賽學校不足10所，參賽選手不足百人，雖然學校和學生的參與熱情都大為提高，但在福州市（包括5個城區(qū)和8個縣）近2000所中小學中，普及率僅約3%；參與學生的數(shù)量上，只有極少的一部分，且主要集中在軟硬件條件較好的部分市區(qū)學校。 機器人器材價格高昂 參加機器人競賽的代表隊為了獲得好成績，都爭相配置高標準設(shè)備，每套機器人少則數(shù)千元，多則上萬元甚至幾萬元，雖然成績上去了，卻無法使該項活動得到普及。在與機器人指導(dǎo)教師的日常交流中，教師們普遍認為缺乏適用、經(jīng)濟的教育機器人器材是目前開展機器人教育活動的首要“攔路虎”。

機器人教師專業(yè)背景復(fù)雜，專業(yè)能力參差不齊

數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)教師來自信息技術(shù)、科學、通用技術(shù)這3個相關(guān)性較強的學科，這些教師的專業(yè)知識與機器人教學所需知識與能力吻合度較高。除此之外，一些數(shù)學、物理、自然等理科教師甚至體育教師也加入到機器人教學活動。雖然教師們有著一腔熱情，然而機器人學科是一門交叉性極強的綜合性學科，具有不同專業(yè)背景的教師在從事機器人活動時，勢必遇到知識和技能上的難題。因此，無論是何種專業(yè)背景出身的教師，由于機器人教育的綜合性和專業(yè)性，在從事機器人活動時都有著自身的優(yōu)勢與不足。

機器人教育學習資源分散，教學研究資源匱乏

新老教師在獲取機器人相關(guān)知識和技能的途徑上存在差異。新教師主要通過參加科協(xié)每年舉辦的若干場相關(guān)培訓(xùn)進行學習，且學習的主要內(nèi)容為機器人競賽規(guī)則解讀和技術(shù)實現(xiàn)方法，學習途徑比較單一、被動。而富有機器人教學經(jīng)驗的老教師，學習途徑則顯得多樣化。除參與培訓(xùn)之外，他們還會主動地通過機器人技術(shù)交流網(wǎng)站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關(guān)信息。這說明機器人指導(dǎo)教師在成長初期，由于缺乏豐富的機器人教學資源和有效的信息交流平臺，只能通過為數(shù)不多的培訓(xùn)活動接受知阻，靠自身慢慢積累，摸索到其他的學習資源與渠道，才得以逐步成長。從國內(nèi)兒大機器人相關(guān)網(wǎng)站顯示的信息看，大部分都是關(guān)于競賽的通知、報道和技巧分析，或者是愛好者的自娛自樂，而關(guān)于機器人教育、教學的討論與研究、技術(shù)資源的共享是極其缺乏的。這主要源于缺乏相對應(yīng)的教師獎勵、職稱評定機制，缺乏適合普及的教學模式，教師自身為獲取競賽的好成績而對相關(guān)技術(shù)保密，缺乏相關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)的支持，以及缺乏完善的教學內(nèi)容、教學目標和教學評價機制。

中小學機器人教育與高一級院校缺少銜接

目前中小學機器人教育方向以競賽獲得名次為目標，缺乏系統(tǒng)、延續(xù)性的發(fā)展規(guī)劃，與大學和高職院校的教學研究缺乏有效溝通。大學和高職院校是中小學生的下一站學習基地，相對于中小學來說，擁有良好的師資條件和研究人才，具備先進的實驗室和設(shè)備，培養(yǎng)的學生也將直按走向各行各業(yè)的第一線。如能在中小學和高等、高職院校的機器人教育之間建立一個良好的溝通平臺，豐富中小學機器人教育的實驗場所和體驗平臺，可使中小學的機器人教育獲得更多的教育資源。