張宏毅

隨著機(jī)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(jī)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(qiáng)對中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人教育。科技館作為重要的校外科普機(jī)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(rèn)為，科技館的機(jī)器人教育應(yīng)該是中小學(xué)校校內(nèi)機(jī)器人教育的補(bǔ)充與提高。在科技館專業(yè)教師的指導(dǎo)下，以學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的模式，組織機(jī)器人競賽帶動機(jī)器人科普活動，以機(jī)器人工作室、俱樂部、技術(shù)論壇、夏令營、科普車、機(jī)器人進(jìn)校園等多種形式開展中小學(xué)生機(jī)器人教育。

機(jī)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(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)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(jī)器人技術(shù)給21世紀(jì)的人類社會帶來了更多的福音。機(jī)器人技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)與先進(jìn)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(jī)器人技術(shù)涉及機(jī)械工程、電子工程、人工智能、計算機(jī)視覺、自動控制、精密儀器、傳感和信息等一系列學(xué)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(jī)器人教育活動中需要綜合運(yùn)用電子、機(jī)械、自動控制、計算機(jī)、信息等多學(xué)科知識，發(fā)揮團(tuán)結(jié)協(xié)作、頑強(qiáng)拼搏、創(chuàng)新不息的精神，在制作機(jī)器人活動中不斷提高自身科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力。機(jī)器人活動使青少年在科技領(lǐng)域不斷學(xué)習(xí)、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(xué)素養(yǎng)和團(tuán)隊協(xié)作精神方面發(fā)揮了積極的作用。

目前，中小學(xué)機(jī)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(jī)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(jī)器人綜合技能賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、VEX工程挑戰(zhàn)賽、機(jī)器人創(chuàng)意賽、機(jī)器人足球賽

全國中小學(xué)電腦機(jī)器人競賽

主辦單位：教育部電教館

競賽項目：機(jī)器人滅火、機(jī)器人足球、機(jī)器人籃球、機(jī)器人舞蹈、人形機(jī)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(xué)會

競賽項目：機(jī)器人足球、機(jī)器人搜救、機(jī)器人舞蹈、Cospace機(jī)器人賽、慧魚工程技術(shù)競賽、機(jī)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(jī)構(gòu)和LEGO集團(tuán)聯(lián)合主辦的一個針對9～16歲孩子的國際性機(jī)器人比賽。

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

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

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

VEX機(jī)器人世界錦標(biāo)賽

參賽的機(jī)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(jìn)行比賽。 機(jī)器人活動的困境 從目前國內(nèi)機(jī)器人活動的現(xiàn)狀來看，主要存在以下兒個問題。

機(jī)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(jī)器人教育在提高學(xué)生素質(zhì)方面的作用已經(jīng)得到大多數(shù)學(xué)校的認(rèn)同，軟硬件結(jié)合的學(xué)習(xí)方式改變了過于一貫的重理論輕實踐的學(xué)習(xí)模式。學(xué)生在機(jī)器人的制作過程中，理論和實踐能力同步提高，部分學(xué)校在機(jī)器人競賽方面取得了很好的成績。目前，以機(jī)器人競賽為手段促進(jìn)機(jī)器人科普活動的開展，成為機(jī)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(xué)生，每所學(xué)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(xué)校即使所有項目都參賽，能參加機(jī)器人活動的學(xué)生數(shù)量也非常有限，無法在學(xué)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(xué)校參加了機(jī)器人競賽活動，而2005年的參賽學(xué)校不足10所，參賽選手不足百人，雖然學(xué)校和學(xué)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(xué)中，普及率僅約3%；參與學(xué)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(xué)校。 機(jī)器人器材價格高昂 參加機(jī)器人競賽的代表隊為了獲得好成績，都爭相配置高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，每套機(jī)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(jī)器人指導(dǎo)教師的日常交流中，教師們普遍認(rèn)為缺乏適用、經(jīng)濟(jì)的教育機(jī)器人器材是目前開展機(jī)器人教育活動的首要“攔路虎”。

機(jī)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(xué)、通用技術(shù)這3個相關(guān)性較強(qiáng)的學(xué)科，這些教師的專業(yè)知識與機(jī)器人教學(xué)所需知識與能力吻合度較高。除此之外，一些數(shù)學(xué)、物理、自然等理科教師甚至體育教師也加入到機(jī)器人教學(xué)活動。雖然教師們有著一腔熱情，然而機(jī)器人學(xué)科是一門交叉性極強(qiáng)的綜合性學(xué)科，具有不同專業(yè)背景的教師在從事機(jī)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(jī)器人教育的綜合性和專業(yè)性，在從事機(jī)器人活動時都有著自身的優(yōu)勢與不足。

機(jī)器人教育學(xué)習(xí)資源分散，教學(xué)研究資源匱乏

新老教師在獲取機(jī)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(jìn)行學(xué)習(xí)，且學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容為機(jī)器人競賽規(guī)則解讀和技術(shù)實現(xiàn)方法，學(xué)習(xí)途徑比較單一、被動。而富有機(jī)器人教學(xué)經(jīng)驗的老教師，學(xué)習(xí)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(jī)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(jī)器人指導(dǎo)教師在成長初期，由于缺乏豐富的機(jī)器人教學(xué)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(xué)習(xí)資源與渠道，才得以逐步成長。從國內(nèi)兒大機(jī)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(jī)器人教育、教學(xué)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(jī)制，缺乏適合普及的教學(xué)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(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)評價機(jī)制。

中小學(xué)機(jī)器人教育與高一級院校缺少銜接

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