中小学机器人教育实践与思考

中小学机器人教育实践与思考----------------以衡水市为例摘要：衡水市中小学机器人教育开展已有近十年的实践，回顾和总结中小学机器人教育五个方面的现状与成效，在此基础上，提出六个方面的问题与思考，以此作为今后市域中小学机器人教育与人工智能教育的实践研究与探索。关键词：中小学；机器人；教育我市中小学机器人教育开展相对较早，早在2010年，为提高中小学生动手实践能力、科学思维能力和创新创造能力，我市就印发了《关于在全市小学、幼儿园建设智趣室的通知》，开始了我市以中小学智趣室建设为起点的机器人教育。2017年7月，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，要求“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与......”。自此，我市以机器人教育为主的人工智能教育的发展按下了快进键。经过近十年的发展，我市已有70多所中小学建成机器人室，以不同形式开设了机器人课程。尽管从数量上看，我市中小学机器人教育发展速度、普及程仍偏低，但近几年，我市对机器人教育的重视程度不断提高，组织和管理机制也逐步健全完善，专项资金投入力度不断加大，在机器人室示范校建设、竞赛活动开展、课程资源建设、师资培训以及校企合作等方面不断实践和探索，取得了一定的成效。现状与成效1.1创建示范校，引领发展2021年，为落实教育部《教育信息化2.0行动计划》和《加快推进河北教育现代化实施方案（2018-2022）》文件精神，加强中小学机器人室的建设及教学，培养学生动手实践能力、科学思维能力和创新创造能力，我市印发了《关于开展中小学机器人室示范性学校建设的通知》（衡电教[2021]7号）。通知要求：我市将于2021年起，用两到三年的时间建设机器人室建设及教育教学应用示范性学校100所，以点带面，引领全市中小学机器人室建设及教育教学应用。同时，我市还制定了《衡水市中小学机器人室建设及教育教学应用示范性学校标准（试行）》，明确了机器人室建设标准及基本要求：机器人专用教室面积应满足一个普通教学班教学活动的需要，机器人套装按普通教学班至少每5生1套的标准配备，参赛机器人设备单独计算。经过县市校共同努力，2021年全市已完成衡水市中小学机器人室建设及教育教学应用示范性学校24所的创建任务，并取得了一定的经验，为加快完成今、明两年的创建任务奠定的基础。1.2开展竞赛活动，打造持续影响力为促进我市中小学机器室的建设及机器人教育教学的开展，从2018年起，我市每年定期举办全市中小学教育机器竞赛活动，2018年在衡水市胜利小学举办，共有参赛队伍60支，参赛选手150人。2019年在衡水第一中学举办，共有全市70支队伍参赛，参赛选手150人。2020年由于疫情原因改为机器人视频作品竞赛活动。2021年在衡水市裕华路小学举办，有全市100支队伍参赛，参赛选手200人。活动比赛项目也由原来的4项扩展到当前8项，主要包括：WER能力挑战赛、FLL机器人工程挑战赛、人工智能赛、智能机器人挑战赛、超级轨迹赛等。通过连续几次的全市性的竞赛活动的开展，活动开展项目不断丰富、组织管理不断完善，活动开展场地标准不断提升，活动的影响力持续提升，不仅有力地促进了全市中小学机器室的教育及教育教学的深入开展，更有效地提升了机器人教育对于提升师大中小学生信息科技兴趣、能力和素养，为我市今后机器人及人工智能教育的开展提供了持久的促进作用。1.3专业培训，提升师资水平从机器人室建设初期，我们就认识到，机器人室的应用与教育教学开展比建设更具长期性、艰巨性和挑战性，其关键在于要有一支专业化的师资队伍。因此，注重机器人师资队伍的规划设置、培训培养是我们市县校共同努力的目标。近年来，我市一方面规划设置专职教师，并积极为专职教师提供各种形式的专业学习提升的机会。另一方面，注意从信息技术学科教师或其他学科教师中发现并培养对机器人教育教学有兴趣、有意愿、有志向的教师，使之成为机器人教师队伍的生力军。如冀州区，区教育局非常注重教师专业技能的培训，通过组织、参加各类外出培训，开展各种教学活动、网络教研活动，全区机器人教师队伍专业化水平不断提高，全区中小学机器人教学普及水水平不断提高，且成效显著。1.4本地资源，探索课程开发2020年3-9月，我市为探索符合本地机器人教育发展实际的教学资源，我们从全市机器人教育开展深入，机器人活动竞赛取得优异成绩的学校以及校外机器人专业培训机构中选聘了几名优秀老师，共同组成了衡水市中小学机器人课程资源开发小组，衡水中学机器人教学资深刘老师作为特聘专家，为全市机器人课程开展把关，初步探究了基础课程类别，共计14课时的教学课程资源，包括教学设计、视频资源以及补充拓展资料。截止目前，基本实现了机器教学资源本地化、特色化，初步形成了系统化的机器人课程资源。1.5校企合作，创新服务模式为落实中共中央办公厅、国务院办公厅《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》、《教育部办公厅关于做好中小学生课后服务工作的指导意见》以省市有关要求，自2021年下半年以来，我市推出了义务教育课后服务政策，全面实施“5+2”、“作业辅导+素质活动”相结合的课后服务，并在经费保障、共享资源、引入社会专业力量等方面都进行了探索。以桃城区为例，中小学机器人教育积极与社会专业服务机构相结合，如衡水市第三中学通过购买服务，创新教学模式，构建一整套编程教材体系和机器人编程教育体系，如衡水市第四中学通过合作与购买服务的方式与公司协作，促进学校机器人及人工智能教育的开展，取得了很好的效果，也得到了广大学生与家长的支持。衡水市人民路小学则采取通过购买服务，创新兴趣小组学习方式，大力提升学生机器人教育教学的效果，2020年、2021年连续两年取得国家、省级机器人竞赛优异成绩。冀州市部分中小学也积极尝试并探索机器人服务模式创新，在近年来省市机器人竞赛活动中也取得了很好的成绩。2.问题与思考我市中小学机器人室建设与机器人教育的开展，在认识上经历了从“智趣”到“机器人”到“人工智能”的转变；从硬件建设上，走过了从无到有，从少到多的过程；竞赛活动的开展从小到大，从不规范到规范，从不为人知到已形成一定的影响力；教师专业水平不断提升，教育服务和借给模式也有所创新。但我们也清醒地认识到，我市以机器人教育为主要内容的人工智能教育仍存在诸多的问题，在很大程度上制约着我市人工智能教育的进一步发展。2.1示范不等于带动，更不等于普及。尽管机器人室建设及教育教学应用示范性学校创建刚刚起步，仅一年的时间，但从今年示范性学校的申报数量上看，示范校的示范带动作用还未有效发挥，对本区域内机器人教育的普及的作用也尚未显现。2.2竞赛不等于教学。尽管各级机器人竞赛活动的开展，对于激发师生参与的兴趣与积极性，提升学生动手实践能力，推动机器人教育普及，都有一定的积极作用。但在一定地方和学校，存在赛什么教什么、学什么、练什么，把竞赛等同于教学的问题较为普遍。2.3硬件建设不会一劳永逸。有的地方和学校以为一次性投入建成一个机器人室，购置几套机器人套装，就算是完成了建设任务。这种认识和做法是极其错误的。学校机器人室的建设是一个长期、持续投入的过程，不可能一步到位，更不可能一劳永逸，而需要根据教学实际需要不断更新、补充、拓展。专用室数量不足，面积有待扩大，设备陈旧老化，配件的补充与更新，都需要探索可持续建设的渠道与措施。2.4师资问题是关键问题。机器人教育不取决于再多再好的专用教室、再先进再充足的装备，关键要素是要有专业化、高水平的师资。就我市整体情况而言，机器人教学专职教师、专业教师奇缺，除衡水中学等少数学校，大部分学校都没有配备专职教师，均以兼职教师来承担这项任务。而由其他学科教师转行过来的兼职教师，专业水平无法很好地胜任此项工作，也无法专心于机器人教学。2.5不均衡普遍存在。由于重视程度不同，经费投入不同，我市机器人室的建设与教育教学的开展得很不平衡。一是各县市区发展不均衡，发展较快的以桃城区、冀州区为首，而有的县却仍处于空白。二是学校间发展的不均衡，有的学校已从进入深化建设与应用阶段，而有的学校却仍止步不前。三是由于各县市区抓机器人建设的早晚差异，有的县市区建设的较先进、完备，有的县市区刚开始建设。四是各县市区和学校成效也大相径庭。2.6评价体系尚不健全：目前，我们仅对小、初、高三个阶段的机器人教学提出了笼统的评价标准，如：小学要对机器人结构有初步的认识与了解，能够搭建一些简单的模型，掌握基础编程知识和技能。初中能够搭建较复杂的机械模型，掌握较复杂的编程能力。高中能够设计并搭建模型，能够利用搭建模型、编程，创造性地解决一些实际问题和任务。对于上述问题，我们应该充分的认识到机