試論如何在科技館中開(kāi)展中小學(xué)機(jī)器人教育

李艷霞

【摘 要】隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界各國(guó)都認(rèn)識(shí)到，培養(yǎng)機(jī)器人設(shè)計(jì)與操作人才的重要性。因此，紛紛出臺(tái)政策加強(qiáng)對(duì)中小學(xué)生的機(jī)器人教育。科技館作為重要的校外教育機(jī)構(gòu)，也有必要在此領(lǐng)域發(fā)揮自己的作用。通過(guò)分析認(rèn)為，科技館的機(jī)器人教育應(yīng)定位于中小學(xué)機(jī)器人校內(nèi)教育的補(bǔ)充與提高，提出在建構(gòu)主義教育理論的指導(dǎo)下，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的模式，開(kāi)展機(jī)器人俱樂(lè)部、夏令營(yíng)及機(jī)器人比賽等形式的中小學(xué)生機(jī)器人教育。

【關(guān)鍵詞】科技館中；小學(xué)機(jī)器人；教育建構(gòu)主義；項(xiàng)目學(xué)習(xí)

【中圖分類號(hào)】G266 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）08-0047-01

一、前言

自上世紀(jì)50年代以來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。雖然其初衷是為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域服務(wù)，但隨著技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)需求的發(fā)展，它已對(duì)普通公眾的生活產(chǎn)生了潛移默化的影響，在醫(yī)療、教育、娛樂(lè)、交通等領(lǐng)域都能看到機(jī)器人“身影”，這也使人們愈來(lái)愈認(rèn)識(shí)到，培養(yǎng)機(jī)器人設(shè)計(jì)與操作人才對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性。因此，目前很多中小學(xué)校和校外機(jī)構(gòu)都開(kāi)設(shè)了機(jī)器人教育及培訓(xùn)課程，這對(duì)機(jī)器人人才儲(chǔ)備而言具有重大意義。而作為校外教育不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，科技館在中小學(xué)機(jī)器人教育體系中理應(yīng)占據(jù)一席之地，發(fā)揮出自己的作用。那么，如何發(fā)揮呢？筆者認(rèn)為，應(yīng)在明確機(jī)器人教育的概念、厘清其發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)教育理論，確定合適的教育模式并加以實(shí)施。

二、機(jī)器人教育的概念

伴隨著“機(jī)器人”這個(gè)詞的誕生，社會(huì)各界一直對(duì)它的定義爭(zhēng)論不已，但是一般說(shuō)來(lái)，人們都可以接受這種說(shuō)法，即機(jī)器人是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。聯(lián)合國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給機(jī)器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動(dòng)作的專門系統(tǒng)。”那么，什么是“機(jī)器人教育”呢？根據(jù)目前被廣泛采用的彭紹東教授的定義，“機(jī)器人教育”就是學(xué)習(xí)、利用機(jī)器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動(dòng)方式的理論與實(shí)踐。

國(guó)內(nèi)外目前所開(kāi)展的主要是前兩個(gè)類型，即機(jī)器人學(xué)科教學(xué)（RSI）和機(jī)器人輔助教學(xué)（RAI）。前者是指以機(jī)器人為對(duì)象進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是“機(jī)器人學(xué)科”；而后者指的是以機(jī)器人為工具進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是“自然科學(xué)的各個(gè)學(xué)科”。由于國(guó)內(nèi)外情況的差異，我國(guó)中小學(xué)目前所開(kāi)展的機(jī)器人教育以“機(jī)器人學(xué)科教學(xué)”為主，而國(guó)外則兩種教育類型發(fā)展較為平均，并無(wú)特殊偏重。

三、國(guó)內(nèi)外中小學(xué)機(jī)器人教育的現(xiàn)狀

在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，機(jī)器人教育已經(jīng)成為中小學(xué)教育的熱點(diǎn)。在美國(guó)，一般通過(guò)機(jī)器人技術(shù)課程、機(jī)器人輔助教學(xué)課程、課外活動(dòng)及機(jī)器人主題夏令營(yíng)等定期活動(dòng)來(lái)對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人教育。比如，美國(guó)加利福尼亞州高中工程與技術(shù)聯(lián)盟在為高中生開(kāi)設(shè)的工程與技術(shù)選修課程中，提供了ROBOTICS課程，主要介紹機(jī)器人技術(shù)歷史，基礎(chǔ)，術(shù)語(yǔ)，微控制，傳感器，程序控制等方面的知識(shí)；美國(guó)國(guó)家自然基金支持的項(xiàng)目“K—12教育中的機(jī)器人技術(shù)”，目的是幫助K—12教師以及其他教育者開(kāi)發(fā)或改進(jìn)以機(jī)器人作為一種工具，來(lái)教授STEM的課程和開(kāi)發(fā)機(jī)器人技術(shù)課程；印地安那州的Purdue大學(xué)與LAFAYETTE學(xué)校合作，在5至8年級(jí)學(xué)生課外活動(dòng)中開(kāi)展的ROBOTICS項(xiàng)目；CarnegieMellon大學(xué)提供的針對(duì)高中生的ROBOCAMP暑期機(jī)器人計(jì)劃，通過(guò)八星期的課程，使學(xué)生懂得一些基本的與機(jī)器人有關(guān)的電子，機(jī)械和計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)。在日本，其機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超過(guò)了歐美各國(guó)，這與他們對(duì)機(jī)器人教育的高度重視密不可分。他們不光在各個(gè)大學(xué)設(shè)立了機(jī)器人研究專業(yè)，并且在中小學(xué)的教學(xué)大綱中也加進(jìn)了機(jī)器人課程。每年定期舉辦針對(duì)不同層次學(xué)生的機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作大賽，各個(gè)學(xué)校也會(huì)在假期舉辦機(jī)器人研習(xí)營(yíng)，從而形成了一個(gè)多角度、全覆蓋的機(jī)器人教育體系。此外，英國(guó)、俄羅斯、巴西、新加坡等國(guó)也早已出臺(tái)了多項(xiàng)措施推進(jìn)本國(guó)的中小學(xué)機(jī)器人教育發(fā)展。而我國(guó)的中小學(xué)機(jī)器人教育則起步較晚，且覆蓋面較小。2000年，北京景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)。2001年，上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級(jí)中學(xué)等學(xué)校開(kāi)始以“校本課程”的形式進(jìn)行機(jī)器人活動(dòng)進(jìn)課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機(jī)器人引入課堂教學(xué)，在哈爾濱師大附小、60中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)等41所學(xué)校開(kāi)設(shè)了“人工智能與機(jī)器人”課程，用必修課形式對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)方面的教育。除了這些進(jìn)行正規(guī)課堂教學(xué)的學(xué)校外，有些中小學(xué)則采用興趣班、培訓(xùn)班的形式開(kāi)展機(jī)器人教育。慶幸的是，我國(guó)政府已經(jīng)意識(shí)到中小學(xué)機(jī)器人教育的重要性，并在“課標(biāo)”中有所體現(xiàn)。如教育部在2003年4月正式頒布的《普通高中技術(shù)課程（實(shí)驗(yàn)）標(biāo)準(zhǔn)》中，首次在“通用技術(shù)”科目中設(shè)立了“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作”模塊，它是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)平臺(tái)、將機(jī)械傳動(dòng)與單片機(jī)的應(yīng)用有機(jī)組合的一個(gè)選修課程模塊。現(xiàn)在，新的高中課程標(biāo)準(zhǔn)在“信息技術(shù)”科目中也已設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊，這是我國(guó)高中階段開(kāi)展人工智能教育邁出的第一步。不過(guò)值得注意的是，在我國(guó)中小學(xué)機(jī)器人教育體系中，科技館所占比例幾可忽略。我們認(rèn)為作為青少年科普的重要陣地，科技館理應(yīng)在中小學(xué)機(jī)器人教育中發(fā)揮更大的作用。

四、科技館與中小學(xué)機(jī)器人教育

1.科技館在中小學(xué)機(jī)器人教育中的定位。

作為校外科普機(jī)構(gòu)，科技館不可能將完成“課標(biāo)”為己任，而是應(yīng)定位于中小學(xué)機(jī)器人校內(nèi)教育的補(bǔ)充與提高。就中國(guó)的情況而言，我們認(rèn)為，補(bǔ)充的內(nèi)容應(yīng)該是校內(nèi)教育極少涉及的機(jī)器人輔助教學(xué)（RAI），而提高的內(nèi)容是校內(nèi)教育已有一定基礎(chǔ)的機(jī)器人學(xué)科教學(xué)（RSI）。

2.科技館在中小學(xué)機(jī)器人教育中可采用的指導(dǎo)理論。

在杜威“做中學(xué)”、皮亞杰的“發(fā)生認(rèn)識(shí)論”以及維果斯基“心理發(fā)展的文化歷史學(xué)說(shuō)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的建構(gòu)主義教育理論（本文的討論范圍不包括激進(jìn)的建構(gòu)主義〈radicalconstructionism〉），近年來(lái)已經(jīng)在科學(xué)教育領(lǐng)域中產(chǎn)生了巨大影響。建構(gòu)主義認(rèn)為，世界是客觀存在的，但世界的意義卻是由人建構(gòu)的。它強(qiáng)調(diào)知識(shí)的動(dòng)態(tài)發(fā)展性，并認(rèn)為知識(shí)不是通過(guò)教師傳授得到的，而是學(xué)習(xí)者在一定的情境（即社會(huì)文化背景下），借助其他人（包括教師和學(xué)習(xí)伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資料，通過(guò)意義建構(gòu)的方式而獲得。由于學(xué)習(xí)是在一定的情境（即社會(huì)文化背景下），借助其他人的幫助（即通過(guò)人際間的效能，而且在一定程度上進(jìn)一步加劇了教務(wù)管理實(shí)務(wù)過(guò)多集中于教務(wù)處的狀況，必須加以改變。

五、結(jié)束語(yǔ)

上所述，教務(wù)管理工作是高校諸項(xiàng)管理工作中非常重要的一環(huán)，教務(wù)管理效果得好壞、管理質(zhì)量的高低會(huì)直接影響學(xué)校教育教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和高校人才培養(yǎng)的質(zhì)量。因此，各高校都應(yīng)對(duì)教務(wù)管理工作有清醒的認(rèn)識(shí)，積極采取措施推進(jìn)高校教務(wù)分層管理機(jī)制的建設(shè)，切實(shí)提高教務(wù)管理工作的效率和效能，確保高校人才培養(yǎng)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，人才培養(yǎng)質(zhì)量得以保證。

參考文獻(xiàn)

[1]齊欣，趙洋，朱幼文.我國(guó)科技館轉(zhuǎn)變展覽設(shè)計(jì)思路必要性、可行性的探討[J].科普研究，2012，7（03）：70-77.

[2]梁兆正.對(duì)科技館建設(shè)理念和建館模式的探討[J].科普研究，2010，5（01）：53-56+75.

[3]胥彥玲，何丹，吳晨生.國(guó)外科技館建設(shè)對(duì)我國(guó)的啟示[J].科普研究，2010，5（01）：57-60+92.