賈顯軍 丁忠芬

為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng)，增強(qiáng)動(dòng)腦動(dòng)手和實(shí)踐能力，哈爾濱市阿城區(qū)把“現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)先一步就領(lǐng)先一個(gè)時(shí)代”的觀念貫徹到教育教學(xué)實(shí)踐中，把智能機(jī)器人教育作為青少年能力和素質(zhì)培養(yǎng)的智能平臺(tái)，為學(xué)生提供表現(xiàn)、思索、研究、創(chuàng)作的機(jī)會(huì)，成功地把人工智能與機(jī)器人教育引入中小學(xué)課堂，為學(xué)生的科技教育、素質(zhì)教育和未來成長(zhǎng)鋪就了新路。

加大投入和建設(shè)力度，筑牢人工智能和機(jī)器人教育基礎(chǔ)

1.增加投入，強(qiáng)化硬件建設(shè)

硬件設(shè)備配置的高低是能否開好人工智能與機(jī)器人教育的首要前提。2003年至今，阿城區(qū)累計(jì)投入資金近3000萬元，用于完善機(jī)器人教學(xué)設(shè)備和改善機(jī)器人教學(xué)條件，各中小學(xué)校至少擁有學(xué)生機(jī)器人課堂教學(xué)的微機(jī)室一個(gè)，機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室或展室一個(gè)，每校擁有機(jī)器人軟件點(diǎn)30個(gè)，機(jī)器人10～100臺(tái)不等。每年設(shè)立專項(xiàng)資金用于機(jī)器人教育教師的培訓(xùn)、補(bǔ)助和參加各級(jí)競(jìng)賽的費(fèi)用。

2.層次培訓(xùn)，強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)

培養(yǎng)高素質(zhì)的教師隊(duì)伍是人工智能與機(jī)器人教育順利開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我們的培訓(xùn)采取以點(diǎn)帶面的方式，首先，創(chuàng)造一切機(jī)會(huì)選派機(jī)器人教育骨干教師“走出去”，參加各類國(guó)家級(jí)培訓(xùn)。其次，我區(qū)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院機(jī)器人研發(fā)組簽署了長(zhǎng)期幫扶的協(xié)議，每年組織兩批教師共計(jì)20余人到哈爾濱工業(yè)大學(xué)進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)。鼓勵(lì)推薦優(yōu)秀的教師擔(dān)當(dāng)市、省大賽的評(píng)委工作，讓他們?cè)诶砟钌咸嵘?，技術(shù)上進(jìn)步，拓寬創(chuàng)新的思路，成為全區(qū)人工智能與機(jī)器人教育的領(lǐng)頭雁。通過阿城區(qū)校園科技輔導(dǎo)員協(xié)會(huì)的推動(dòng)，再由骨干教師輻射全區(qū)教師，以集體備課、教研活動(dòng)、月論壇、專題講座、QQ群教研等多種研修方式，全區(qū)智能機(jī)器人教師共同切磋，共同成長(zhǎng)。同時(shí)，我們還采取“請(qǐng)進(jìn)來”的方式，先后邀請(qǐng)全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)大賽機(jī)器人項(xiàng)目裁判長(zhǎng)、黑龍江省機(jī)器人學(xué)會(huì)的常務(wù)理事長(zhǎng)和秘書長(zhǎng)等多次到我區(qū)，對(duì)人工智能與機(jī)器人教育給予培訓(xùn)指導(dǎo)。再次，采取自學(xué)的方式，我們?yōu)榻處熖峁┏渥愕淖詫W(xué)資源，全區(qū)建立了科普基地——機(jī)器人時(shí)空網(wǎng)，除含有豐富的機(jī)器人教學(xué)方面的知識(shí)外，同時(shí)還鏈接了中國(guó)機(jī)器人教育和機(jī)器人廠家各大網(wǎng)站。此外，我們還為教師訂閱了各種學(xué)習(xí)刊物，如《中國(guó)信息技術(shù)教育》、《電腦愛好者》等，要求教師利用業(yè)余時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)。我區(qū)教師通過各種培訓(xùn)和實(shí)踐逐漸成長(zhǎng)起來，成為全區(qū)最具戰(zhàn)斗力、凝聚力的一支隊(duì)伍。

3.完善機(jī)制，強(qiáng)化科學(xué)管理

科學(xué)高效的管理體制為機(jī)器人教育的開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。各學(xué)校均把信息技術(shù)工作列入“一把手”工程，并選拔業(yè)務(wù)、技術(shù)精湛，具有敬業(yè)精神的教師擔(dān)當(dāng)信息技術(shù)教師，同時(shí)負(fù)責(zé)機(jī)器人教學(xué)的重點(diǎn)研究和機(jī)器人興趣小組的輔導(dǎo)工作。另外，我們還對(duì)機(jī)器人管理出臺(tái)了《軟件代碼的登記備案制度》、《機(jī)器人管理和保養(yǎng)制度》、《機(jī)器人場(chǎng)地的管理和維護(hù)制度》、《機(jī)器人教師獎(jiǎng)勵(lì)制度》、《機(jī)器人教學(xué)課堂進(jìn)度表》、《機(jī)器人配件登記表》等十余項(xiàng)制度及要求。要求各學(xué)校在評(píng)優(yōu)晉級(jí)時(shí)，優(yōu)先考慮人工智能與機(jī)器人教育教師。

精心組織教學(xué)和開展活動(dòng)，提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力

1.以課堂為主陣地開展學(xué)校機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)

我們本著“一切為了學(xué)生”的教育理念，拓展人工智能與機(jī)器人教育的新思路。全區(qū)所有初中均開設(shè)了機(jī)器人必修課，以課堂為主陣地，全面開展機(jī)器人課程，為全面提高學(xué)生素質(zhì)教育，全力挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛力，提供了有力保障。我區(qū)小學(xué)一年級(jí)就開始開設(shè)信息技術(shù)課程，而全國(guó)性的信息技術(shù)教材的內(nèi)容，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足教學(xué)的需要，于是我們進(jìn)行了教材重組，將原本單周兩節(jié)的信息技術(shù)課，用單周一節(jié)完成，抽出一節(jié)作為機(jī)器人教學(xué)，2008年，把人工智能與機(jī)器人引進(jìn)了課堂。我們一邊實(shí)踐一邊探索機(jī)器人教學(xué)的有效途徑和方法，采取的是小學(xué)二年級(jí)開設(shè)入門課，開設(shè)Logo語言，讓學(xué)生了解機(jī)器人的簡(jiǎn)單語言和指令。小學(xué)三年級(jí)開設(shè)仿真機(jī)器人課，利用伊耐特通用機(jī)器人的配套軟件，學(xué)生仿真學(xué)習(xí)機(jī)器人的工作及運(yùn)行原理（伊耐特通用機(jī)器人的配套軟件用logo語言編程）。小學(xué)四年級(jí)開設(shè)實(shí)體機(jī)器人課，學(xué)生人手一臺(tái)諾寶機(jī)器人，從理論到實(shí)踐，學(xué)生對(duì)機(jī)器人進(jìn)行全面的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。五、六年級(jí)完成機(jī)器人創(chuàng)新課程，學(xué)生根據(jù)二至四年級(jí)學(xué)習(xí)打下的基礎(chǔ)，以小組合作、自主探究的方式，根據(jù)自己的構(gòu)思，通過創(chuàng)意、搭建、編程、知識(shí)運(yùn)用等，設(shè)計(jì)出自己的機(jī)器人，從而使機(jī)器人教學(xué)得到了升華。初中采取的是黑龍江省的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即初中二年級(jí)開設(shè)機(jī)器人課程。總之，我們把課堂交給了學(xué)生，通過生動(dòng)、直觀、有趣的實(shí)際情境，激發(fā)學(xué)生的興趣和參與熱情，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)以學(xué)生為中心，以任務(wù)作驅(qū)動(dòng)，促使學(xué)生主動(dòng)探究，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

2.以競(jìng)賽項(xiàng)目推動(dòng)學(xué)校機(jī)器人教學(xué)開展

有計(jì)劃地組織各種活動(dòng)，是促進(jìn)師生快速成長(zhǎng)的最佳平臺(tái)。我們每年都組織一次人工智能與機(jī)器人教育的課堂教學(xué)大賽，包括教師機(jī)器人基本功展示等，教師在競(jìng)賽的過程中互相學(xué)習(xí)，共同提高。另外，由于國(guó)家、省、市級(jí)比賽的人員有限定，不利于電腦智能機(jī)器人活動(dòng)的廣泛開展。為了讓更多學(xué)生產(chǎn)生研究機(jī)器人的熱情，教育局積極為學(xué)生搭建活動(dòng)展示的平臺(tái)，我們把每年的9月份定為全區(qū)的科技綜合比賽月。包含有：機(jī)器人足球賽、仿真機(jī)器人比賽、機(jī)器人競(jìng)速、機(jī)器人巡線、FLL機(jī)器人競(jìng)賽、車模比賽、小制作比賽、編程比賽等，活動(dòng)難易程度不等，既給拔尖學(xué)生創(chuàng)造競(jìng)賽的舞臺(tái)，又給機(jī)器人愛好者提供了一個(gè)展示和發(fā)展的機(jī)會(huì)，同時(shí)也有利于為參加高一級(jí)的競(jìng)賽選拔優(yōu)秀的選手。我們的實(shí)驗(yàn)教師帶領(lǐng)學(xué)生，積極探索智能機(jī)器人在生產(chǎn)生活中的新用途，鼓勵(lì)學(xué)生利用智能機(jī)器人各個(gè)傳感器進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。學(xué)生作品“硬幣分類存儲(chǔ)器、智能飲水機(jī)、智能交警、福娃、環(huán)保船、電子信箱、和平超市”等新的發(fā)明創(chuàng)造，是我們機(jī)器人教學(xué)成果的集中展示，也成就了學(xué)生們?cè)诟黝愘愂轮腥〉抿溔顺煽?jī)。

3.以課題研究引領(lǐng)學(xué)校機(jī)器人教學(xué)開展

我們以課題為引領(lǐng)，有計(jì)劃、有目的地對(duì)工作中遇到的問題進(jìn)行梳理總結(jié)，并對(duì)產(chǎn)生的新問題、新情況進(jìn)行探究，通過組建機(jī)器人課題專題網(wǎng)記錄課題實(shí)施的全過程，逐步提煉形成“快樂式”、“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”、“競(jìng)賽激勵(lì)式”的教學(xué)方法和策略。一是快樂式，即讓學(xué)生能真正快樂地學(xué)習(xí)，教師要樹立快樂教育的理念，轉(zhuǎn)變?cè)械慕虒W(xué)觀念，充分認(rèn)識(shí)到實(shí)施快樂教學(xué)的必要性、迫切性及其事半功倍的實(shí)效性，讓學(xué)生身心輕松愉快地學(xué)習(xí)，讓學(xué)生樂學(xué)、愛學(xué)，學(xué)有所成。在教學(xué)中，保證學(xué)生感到學(xué)習(xí)機(jī)器人是一種樂趣和發(fā)自內(nèi)心的一種愿望。保證學(xué)生在制作機(jī)器人的過程中“玩”出了樂趣，他們才會(huì)快樂地主動(dòng)地去完成任務(wù)。當(dāng)學(xué)生們看到自己設(shè)計(jì)制作的機(jī)器人能出色地完成一系列的動(dòng)作和任務(wù)，自然會(huì)有一種成就感和自豪感。機(jī)器人課堂上寬松和諧的氛圍已成為各學(xué)校一道亮麗的風(fēng)景。二是任務(wù)驅(qū)動(dòng)式，即在平時(shí)的學(xué)習(xí)、訓(xùn)練中，教師并沒有固定的課堂教學(xué)模式，而是把各個(gè)知識(shí)點(diǎn)分散到許多個(gè)難易不同的小任務(wù)中。學(xué)生任何時(shí)候都可以到學(xué)校的機(jī)器人教室來進(jìn)行研究。遇到問題首先通過互相幫助、翻閱資料、網(wǎng)上檢索等方法解決，最后咨詢教師。通過完成各個(gè)任務(wù)，學(xué)生掌握了機(jī)器人的基本技能，從而完成原始知識(shí)的積累。有的學(xué)校師生共同建設(shè)了“走近機(jī)器人”網(wǎng)站，網(wǎng)站成為了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的陣地和師生交流的平臺(tái)。三是競(jìng)賽激勵(lì)式，即學(xué)生是需要激勵(lì)的，學(xué)生在活動(dòng)中，掌握一定的技巧，通過各種競(jìng)賽激發(fā)他們的斗志，激勵(lì)他們不斷探索、鉆研新的知識(shí)。在教學(xué)中，教師時(shí)常通過小組間的軌道競(jìng)賽、走迷宮等活動(dòng)激發(fā)學(xué)生，當(dāng)學(xué)生有一點(diǎn)進(jìn)步時(shí)及時(shí)表?yè)P(yáng)，給予肯定。

4.以課外活動(dòng)為牽動(dòng)推動(dòng)學(xué)校機(jī)器人活動(dòng)開展

阿城區(qū)教育局還出臺(tái)文件，要求各小學(xué)成立機(jī)器人課外活動(dòng)小組，并利用每周三下午3點(diǎn)至4點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行活動(dòng)，將課堂知識(shí)進(jìn)行延伸和拓展。近幾年來，各學(xué)校參加智能機(jī)器人活動(dòng)的學(xué)生逐年增加，小組成員分布在三至六年級(jí)，每周六的上午各學(xué)校小組成員分批次到區(qū)青少年科普基地進(jìn)行集中的無償輔導(dǎo)。這些學(xué)生按參加項(xiàng)目的不同分成了機(jī)器人足球、機(jī)器人滅火、機(jī)器人創(chuàng)意、機(jī)器人FLL挑戰(zhàn)等不同小組，每個(gè)小組由4名學(xué)生組成。各小組可以按學(xué)習(xí)任務(wù)的不同自行選擇學(xué)習(xí)時(shí)間，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在操作中遇到問題，先自己研究，無法解決再小組討論，還不行再找教師指導(dǎo)，這種開放式教學(xué)能給每個(gè)學(xué)生提供更多的參與機(jī)會(huì)，讓每個(gè)學(xué)生在參與中都能得到發(fā)展。由于學(xué)習(xí)機(jī)器人的時(shí)間有先后、能力有差異，所以我們倡導(dǎo)“師徒結(jié)對(duì)”的教學(xué)組織形式，對(duì)參與活動(dòng)的學(xué)生進(jìn)行分組時(shí)，每組有一至兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的老隊(duì)員當(dāng)師傅，下面帶三名徒弟。平時(shí)，對(duì)這些小組布置同樣的任務(wù)，看哪個(gè)小組完成得又快又好。有時(shí)，也讓幾個(gè)小組分別完成一個(gè)大型任務(wù)的不同部分，然后進(jìn)行組合。這樣既可以促進(jìn)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，又培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，還能訓(xùn)練學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力。每年都組織小組中的同學(xué)參加市級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)機(jī)器人競(jìng)賽，每一次比賽對(duì)學(xué)生都是一種鍛煉，賽后我們與學(xué)生一起分析在比賽中搜集的資料，尋找我們與別人的差距，思考減少差距的根源并在不斷提高自身水平的基礎(chǔ)上強(qiáng)大自己，這些高級(jí)別的競(jìng)賽活動(dòng)既能鍛煉學(xué)生的競(jìng)技水平，讓學(xué)生充分運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)和技能解決實(shí)際問題，同時(shí)使他們有機(jī)會(huì)參與其中，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，對(duì)學(xué)生的應(yīng)變能力、心理素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)合作精神、體驗(yàn)挑戰(zhàn)自我、克服困難等綜合能力進(jìn)行鍛煉和培養(yǎng)。

載譽(yù)而歸，鞭策和激勵(lì)我們不斷超越自我，創(chuàng)造新的奇跡

幾年來，全區(qū)以智能機(jī)器人為代表的信息技術(shù)教育已經(jīng)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，推動(dòng)了全區(qū)素質(zhì)教育的新跨越。師生在這個(gè)載體空間里盡情發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，展示聰明智慧，學(xué)生形成了良好的學(xué)習(xí)創(chuàng)新和參與實(shí)踐的習(xí)慣。通過多年的不懈努力，我區(qū)從事機(jī)器人教學(xué)的師生們?cè)诓粩喑砷L(zhǎng)，相繼有2名教師的錄像課在“全國(guó)人工智能與機(jī)器人”優(yōu)秀教學(xué)案例評(píng)選中獲獎(jiǎng)。有10余名教師的論文獲省級(jí)、國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生創(chuàng)作了“硬幣分類存儲(chǔ)器、智能交警、智能垃圾車、自動(dòng)飲水機(jī)、自動(dòng)晾谷場(chǎng)、自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、自動(dòng)控溫大篷”等40多件作品，這些作品曾在國(guó)家、省、市級(jí)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上進(jìn)行了10余次展示，為阿城區(qū)的教育爭(zhēng)得了榮譽(yù)。2004年我區(qū)第一次登上全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)的賽場(chǎng)，便在西安摘取了全國(guó)機(jī)器人足球項(xiàng)目小學(xué)組冠軍，此成績(jī)的取得振奮了全區(qū)師生的精神、為其樹立了信心、增加了斗志。在此后的幾年里，先后有1000余人次分別在全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)大賽、全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽、中國(guó)青少年機(jī)器人大賽、中國(guó)計(jì)算機(jī)表演賽、全國(guó)中小學(xué)生電腦制作大賽中獲獎(jiǎng)，其中8次獲全國(guó)冠軍，20次獲全國(guó)一等獎(jiǎng)。我區(qū)以勝利小學(xué)為代表的機(jī)器人創(chuàng)新作品曾應(yīng)邀參加了北京科技周巡展活動(dòng)。中央電視臺(tái)一套《新聞聯(lián)播》、中央電視臺(tái)少兒頻道、新浪網(wǎng)、新華社、重慶日?qǐng)?bào)、江蘇電視臺(tái)等20多家媒體相繼報(bào)道了我區(qū)的機(jī)器人教育成果，這些都鞭策和激勵(lì)著我們不斷地超越自我，創(chuàng)造新的奇跡。