李實(shí)

當(dāng)今世界，創(chuàng)新已經(jīng)成為推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的核心驅(qū)動力。當(dāng)前，我國已經(jīng)深刻認(rèn)識到世界新科技革命帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，以高度的歷史責(zé)任感、強(qiáng)烈的憂患意識和寬廣的世界眼光，把創(chuàng)新作為推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的驅(qū)動力量。

我國建設(shè)創(chuàng)新型國家的總體目標(biāo)是：到2020年，使我國的自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和保障國家安全的能力顯著增強(qiáng)，基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，取得一批在世界上具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列，為全面建設(shè)小康社會提供強(qiáng)有力的支撐。全面實(shí)行“創(chuàng)造力教育”是建設(shè)創(chuàng)新型國家的前提。

目前，我國實(shí)行的是不完全的“智力教育”（因?yàn)樗还膭?lì)想象和發(fā)散思維），實(shí)質(zhì)上就是“記憶力教育”，其特征是死記硬背、以單一的學(xué)習(xí)分?jǐn)?shù)的高低來評價(jià)學(xué)生的優(yōu)劣、學(xué)用脫節(jié)、腦手脫節(jié)，培養(yǎng)出來的學(xué)生多為高分低能、解決問題的能力差、缺乏探究精神、難以適應(yīng)社會生存的“讀書人”。這種“記憶力教育”模式，與建設(shè)“創(chuàng)新型國家”所需的教育模式是背道而馳的?！皠?chuàng)新型國家”所需要的教育模式的特征應(yīng)該是：活學(xué)活用、以學(xué)分+技能+思維技巧+解決問題的能力等綜合因素評價(jià)學(xué)生的優(yōu)劣、推行以用為主的學(xué)用結(jié)合、腦與手與身體與五官的綜合結(jié)合、鼓勵(lì)發(fā)散思維及冒險(xiǎn)精神、重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和獨(dú)立解決問題的綜合能力、主張學(xué)生的個(gè)性張揚(yáng)、強(qiáng)調(diào)良好的道德品質(zhì)教育等。在這種教育模式下，學(xué)生大多具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識和能力，他們敢想敢干、思維敏銳、團(tuán)結(jié)合作、社會生存能力強(qiáng)、能獨(dú)立應(yīng)付和解決許多新問題。這就是“創(chuàng)新型國家”所需要的實(shí)用創(chuàng)新型人才，這種培養(yǎng)創(chuàng)新型國家所需人才的教育模式就是“創(chuàng)造力教育”模式。因?yàn)橐ㄔO(shè)“創(chuàng)新型國家”，必須要有一大批符合創(chuàng)新型國家所需要的人才來承擔(dān)起“創(chuàng)新型國家”建設(shè)的重任。要改革現(xiàn)有教育模式，建立創(chuàng)新教育模式，需要選擇合適的教育平臺來完成創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

相比之下，最近幾年新興的并且正在快速發(fā)展的機(jī)器人教育，是最好的創(chuàng)新教育平臺之一。很多教育及非教育專業(yè)人士，都對機(jī)器人教育給予厚望，覺得這是我們實(shí)踐青少年創(chuàng)新教育和素質(zhì)教育的理想平臺，是實(shí)現(xiàn)我國2020長期教育目標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。為什么說機(jī)器人是最好的創(chuàng)新教育平臺呢？我國機(jī)器人教育的現(xiàn)狀如何？

從機(jī)器人教育的價(jià)值來看。首先機(jī)器人是一個(gè)極佳的科學(xué)研究平臺，蘊(yùn)含了豐富的科學(xué)價(jià)值。在大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，科研人員在機(jī)器人平臺上進(jìn)行各種科學(xué)研究，特別在數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，進(jìn)行非常深入的研究。對于青少年來說，機(jī)器人教育可以深入挖掘機(jī)器人平臺蘊(yùn)含的豐富科學(xué)價(jià)值，讓中小學(xué)生在機(jī)器人平臺上完成各種科學(xué)任務(wù)。通過機(jī)器人教育，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和科學(xué)思維習(xí)慣。

其次，機(jī)器人對青少年具有巨大的吸引力。大多數(shù)孩子都喜歡玩機(jī)器人，成年人也一樣。我們都知道，興趣是最好的老師，只要孩子有興趣，就會有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)動力，變被動為主動。通過機(jī)器人平臺，可以把抽象的創(chuàng)新教育目標(biāo)具體化，用孩子們喜歡的方式表現(xiàn)出來，這樣引導(dǎo)孩子主動學(xué)習(xí)，達(dá)到更好的教育效果。

具體來說，基于機(jī)器人平臺的課程學(xué)習(xí)與創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，具有非常緊密的聯(lián)系。首先基于機(jī)器人平臺的相關(guān)課程學(xué)習(xí)可以鍛煉思考能力，與創(chuàng)造力培養(yǎng)中要求的六步思維技能相吻合，具體包括：命名、計(jì)算、評估、操控以及觀測等。其次，學(xué)習(xí)機(jī)器人制作的學(xué)生在他們的技術(shù)設(shè)計(jì)以及計(jì)算編程過程中，會大量使用科學(xué)探究方式，從而提升他們自身解決問題的能力。再次，機(jī)器人平臺可以提高學(xué)生對于系統(tǒng)概念的理解，這是科學(xué)教育中最為關(guān)注的概念之一。機(jī)器人平臺還能提升學(xué)生的思維技能。基于機(jī)器人平臺的核心知識學(xué)習(xí)，包括：工具的操控、對傳感器設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理、通過軟件編程以及變量修正來進(jìn)行決策評價(jià)、對于機(jī)器人執(zhí)行程序的效果進(jìn)行觀察。具體來說，如果要制作一個(gè)基于樂高的機(jī)器人，在設(shè)計(jì)、搭建以及編程的過程中，學(xué)生們會專注于相關(guān)機(jī)器人環(huán)境的所有工具的掌握和控制。這些工具包括：樂高積木塊、編程環(huán)境以及所有傳感器等。由于機(jī)器人開發(fā)環(huán)境內(nèi)容的豐富性，使得學(xué)生為了控制機(jī)器人完成特定任務(wù)，需要測量環(huán)境參數(shù)，通過傳感器數(shù)值的設(shè)定來進(jìn)行計(jì)算，評價(jià)時(shí)間變量，并且通過編寫程序來測試這些變量。學(xué)生們通過觀測這些測試的結(jié)果，來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。操控、觀測、計(jì)算以及評估這四個(gè)過程與創(chuàng)造力培養(yǎng)中所要求的思維技能特征相吻合。

在機(jī)器人課程中，學(xué)生們同樣需要關(guān)注計(jì)算機(jī)程序。在調(diào)試一段編寫好的程序過程中，學(xué)生們需要進(jìn)行科學(xué)推理，這與科學(xué)過程技能培養(yǎng)中的一些內(nèi)容相吻合。科學(xué)過程技能，包括：變量控制、假設(shè)生成與測試以及結(jié)果評估等多個(gè)方面。學(xué)生們在調(diào)試軟件程序或者修訂技術(shù)設(shè)計(jì)的過程中，這些科學(xué)過程技能都會運(yùn)用到。例如，機(jī)器人編程環(huán)境是一個(gè)多變量環(huán)境，學(xué)生如果要成功完成一個(gè)復(fù)雜的程序，在調(diào)試程序時(shí)，必須學(xué)會如何控制讓某些變量值恒定，以檢查另外一些變量在程序執(zhí)行中的運(yùn)行效果。如果學(xué)生同時(shí)改變程序中的多個(gè)變量值，那么將無法有效區(qū)分每個(gè)變量在程序執(zhí)行過程中的數(shù)值變化規(guī)律，以及實(shí)際表現(xiàn)效果。因此，科學(xué)過程技能中，有關(guān)如何保持變量恒定，以測試其他相關(guān)變量的獨(dú)立變化規(guī)律方面的技能，就是成功調(diào)試計(jì)算機(jī)程序的基礎(chǔ)。所有這些能力培養(yǎng)，都是我們當(dāng)前“記憶力”教育模式所不具備的。

最后，調(diào)試過程是一個(gè)包含重要反饋循環(huán)的過程。一旦學(xué)生們開始對他們的機(jī)器人進(jìn)行編程，就會測試程序，并通過得到的中間反饋信息來評價(jià)程序質(zhì)量。這樣的反饋循環(huán)過程包含多個(gè)重復(fù)的，由觀測、假設(shè)、假設(shè)測試以及結(jié)果評估過程組成的完整流程。這樣的反饋循環(huán)過程，不是一般的培養(yǎng)過程所具有的。但是對于科學(xué)家來說，他們在科學(xué)研究過程中，是運(yùn)用同樣的反饋循環(huán)流程的。

總之，學(xué)生們在學(xué)習(xí)機(jī)器人時(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)到了機(jī)器人知識以及獲得了創(chuàng)新性人才所需要具備的基本技能，包含了創(chuàng)新型人才定義中所要求的三個(gè)主要目標(biāo)：技能、思維技巧以及解決問題的綜合能力。

從我國機(jī)器人教育的現(xiàn)狀來看。我國的機(jī)器人教育，是完全脫胎于機(jī)器人競賽，也就是說：先有競賽，后有教育。所以機(jī)器人教育一直和競賽密不可分。自2000年開始，已經(jīng)走過15個(gè)年頭。總的說來，目前國內(nèi)占有絕大多數(shù)的機(jī)器人教育機(jī)構(gòu)，無論校內(nèi)校外，都具有如下特點(diǎn)。

教育模式：機(jī)器人教育平臺（如樂高）+競賽

到目前為止，對于家長來說，機(jī)器人教育的最大價(jià)值，還在于競賽。學(xué)機(jī)器人，就是為了參加比賽拿獎(jiǎng)，在孩子升學(xué)時(shí)，主要是在小升初時(shí)，能有一定的幫助。特別關(guān)注能否通過科技特長生認(rèn)定，進(jìn)入名校。所以大多數(shù)校內(nèi)外的機(jī)器人學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)，都是選擇一些基礎(chǔ)平臺，讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些機(jī)器人基本知識，之后就是針對競賽項(xiàng)目，進(jìn)行競賽培訓(xùn)。家長不太關(guān)注機(jī)器人教育的核心價(jià)值，也不關(guān)心孩子的學(xué)習(xí)興趣和收獲，一切以競賽論。當(dāng)然家長之所以會如此表現(xiàn)，和我們教育系統(tǒng)的混亂，特別是升學(xué)擇校等相關(guān)政策的不合理，是息息相關(guān)的。家長作為被動者，只能盲目地努力為孩子找一個(gè)“好”的出路。

家長和社會對機(jī)器人教育的認(rèn)知度：玩，而不是學(xué)習(xí)

排除競賽之外，家長對于機(jī)器人的教育價(jià)值，還停留在最粗淺的認(rèn)知水平上。認(rèn)為孩子喜歡機(jī)器人，喜歡玩，能培養(yǎng)孩子的動手能力和創(chuàng)造力，對于其他價(jià)值一概不知。往往都是孩子喜歡玩，只要經(jīng)濟(jì)條件允許，就報(bào)名參加學(xué)習(xí)班。這樣帶來的問題也很明顯，就是學(xué)生的低齡化。孩子還小的時(shí)候，家長愿意孩子學(xué)，但是一旦上學(xué)，特別是到了小學(xué)高年級之后，開始考慮升學(xué)的時(shí)候，家長們就會顧慮重重，怕孩子學(xué)機(jī)器人影響正課的學(xué)習(xí)，從而不讓孩子再繼續(xù)學(xué)習(xí)機(jī)器人。

從上述的分析可以看出，目前的機(jī)器人教育雖然發(fā)展很快，但是距離創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)，還有較大差距。要想通過機(jī)器人教育平臺培養(yǎng)出國家期望的創(chuàng)新型人才，還需要進(jìn)一步的努力和提升。

（作者單位：中國自動化學(xué)會機(jī)器人競賽工作委員會 中國科學(xué)院自動化研究所）