馬云霞　秦　健

（陜西師范大學教育學院，陜西西安710062）

當創(chuàng)客遇上機器人教育*

馬云霞秦健

（陜西師范大學教育學院，陜西西安710062）

文章通過分析創(chuàng)客、創(chuàng)客教育、機器人教育的基本概念，簡述了創(chuàng)客教育與機器人教育的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。提出創(chuàng)客教育與機器人教育相融合的基本觀點，闡述了二者融合、發(fā)展、優(yōu)化對教育教學的作用，指出了二者融合存在的問題與困難并提出了相應解決的策略，即教學模式的健全、師資隊伍的建設、教育管理制度的完善。

創(chuàng)客；創(chuàng)客教育；機器人教育

習近平主席曾經(jīng)在兩院院士大會上指出，機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志[1]。而李克強總理在深圳考察柴火創(chuàng)客空間時現(xiàn)場評價說：“創(chuàng)客充分展示了大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的活力。這種活力和創(chuàng)造，將會成為中國經(jīng)濟未來增長的不熄引擎?！盵2]由此可以看出，創(chuàng)客與機器人技術(shù)對于國家的發(fā)展，尤其是對科技與經(jīng)濟的發(fā)展尤為重要。因此，在學校教育中，要對創(chuàng)客教育與機器人教育有較高的敏感度和足夠的重視，方能夠培養(yǎng)社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。

一、創(chuàng)客和創(chuàng)客教育

創(chuàng)客運動可以理解為“互聯(lián)網(wǎng)+DIY”：人人都可以像科學家、發(fā)明家一樣，利用身邊的一切資源（如軟件、硬件、材料、專家、同伴等），將自己的創(chuàng)意變成現(xiàn)實，并通過互聯(lián)網(wǎng)平臺快速分享給全世界[3]。創(chuàng)客起源于美國，由克里斯·安德森[4]在《創(chuàng)客新工業(yè)革命》一書中提出，它源自英語單詞“Maker”，原意是指“制造者”?，F(xiàn)在，創(chuàng)客用于指代利用網(wǎng)絡、3D打印以及其他新興科技，把創(chuàng)意轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實，勇于創(chuàng)新的一群人[5]。創(chuàng)客是一群喜歡并且享受創(chuàng)新的人。他們不分年齡、性別甚至種族，只要個體具有創(chuàng)新意識、具有創(chuàng)新精神、具有動手能力，加以不斷的嘗試、協(xié)作、合作、交流將創(chuàng)意變成現(xiàn)實并通過創(chuàng)客社區(qū)分享，每個人都可以是信息化時代的創(chuàng)客。

創(chuàng)客教育以信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)，傳承了體驗教育、項目學習法、創(chuàng)新教育、DIY理念的思想[6]；提倡“基于創(chuàng)造的學習”，強調(diào)學習者融入創(chuàng)造情境、投入創(chuàng)造過程[7]。雖然創(chuàng)客是新生事物，但創(chuàng)客活動與教育領(lǐng)域的交叉、相互影響、相互融合，必將會逐步變革傳統(tǒng)的教育理念、教育結(jié)構(gòu)、教育模式等。

二、機器人教育

（一）機器人教育的定義

機器人教育是指學習、利用機器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐[8]。該定義的英文表述為:Robot-BasedEducationistheTheory andPracticeof StudyingandUtilizingrobots toOptimizethe Effect of Education and the Way of Teachers’and Students’Work.(PengShaodong,March.2002)[9]。

對此定義的再理解：一是機器人教育有兩大領(lǐng)域，即理論領(lǐng)域與實踐領(lǐng)域；二是機器人教育的目的是優(yōu)化教育效果、優(yōu)化師生勞動方式，優(yōu)化教育效果是指在教與學的過程中以最少的教育投入獲得較大的教與學結(jié)果，教與學結(jié)果指的是學習者的知識獲得、知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)、技能形成、情感態(tài)度培養(yǎng)、人生觀與價值觀培養(yǎng)；三是普及機器人教育從理論上豐富了人類教育的理論基礎(chǔ)，使得新理念下的教育普及逐漸成為可能，而且機器人教育這可以培養(yǎng)學習者的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)、動手能力等。

（二）機器人教育的國內(nèi)外現(xiàn)狀

1.國外現(xiàn)狀

在國外，機器人教育一直是教育領(lǐng)域的熱點，尤其是在日本、美國等一些發(fā)達國家。這些國家充分認可機器人教育對社會各領(lǐng)域的積極作用以及深遠影響，很早就在信息技術(shù)課、課外科技活動課中開設了有關(guān)機器人的課程。

美國非常注重英才教育[10]，自1992年開始,美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認知移動機器人”計劃，高中生可免費獲得70千克重的一套零件，自行組裝成遙控機器人，然后可參加有關(guān)的比賽[11]。

雖然日本發(fā)展機器人比美國晚近十年，但是，在機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面，已經(jīng)逐漸超過了歐美國家，這在于日本高度重視機器人教育。在日本，每所大學都有較系統(tǒng)的機器人教學內(nèi)容和研究，每年定期舉行各種機器人比賽[12]。

新加坡國立教育學院和樂高教育部于2006年6月在新加坡舉辦了第一屆亞太ROBOLAB國際教育研討會，為了提高教師們開展機器人教育的科技水平和應用能力，研討會通過專題報告和論文交等方式，對機器人的教育和其在科技、數(shù)學課程里的應用進行了交流[13]。

2.國內(nèi)現(xiàn)狀

近年來，我國機器人教育也有了較快的發(fā)展。隨著2003年頒布的《普通高中新課程標準》，將“人工智能初步”與“簡易機器人制作”兩項內(nèi)容分別列入“信息技術(shù)課程”和“通用技術(shù)課程”的選修部分[14]。與此同時，教育部在2003年制定的《普通高中物理課程標準(實驗)》中也提到“收集資料，了解機器人在生產(chǎn)生活中的應用[15]”，機器人教育正在受到越來越多的重視，為了提高學習者的創(chuàng)新能力、動手能力、協(xié)同合作能力，機器人教育逐漸被廣大教育工作者和家長朋友們認同[16]。

但是目前國內(nèi)機器人教育在基礎(chǔ)教育中主要以機器人競賽以及校本課程進行開展。機器人競賽包括Botball國際機器人競賽、Roborave國際機器人大賽、FLL機器人世錦賽等，前兩類是國內(nèi)青少年主流參與的機器人大賽項目，而FLL機器人世錦賽，是世界上影響較大的一項機器人比賽，每年的比賽主題、形式各異，比賽項目也會隨之發(fā)生不同的變化，例如2011—2012年FLL是“食品安全”，2012—2013年的是“愛晚行動”，2013—2014年的是“自然之怒”，2014-2015年的是“開門辦學”。

從目前國內(nèi)現(xiàn)狀來看，我國的機器人教育還沒得到足夠的認識以及均衡的發(fā)展，以致在全國范圍內(nèi)得不到完全的普及。而且，機器人教育只是在基礎(chǔ)教育中開展，在高等教育中沒有引起足夠的重視。而機器人教育是信息化教育的重要組成部分，要想完全達到教育信息化，機器人教育的上述現(xiàn)狀必須給予高度的重視并需盡快解決。而這些問題存在的主要原因在于缺乏國家層面的政策、制度、資金等的支持；當然還需要與企業(yè)合作，企業(yè)與學校合作，將大大推動信息化教育進程。

三、創(chuàng)客與機器人教育

無論是“創(chuàng)客教育”還是“機器人教育”，最終的教育目標是一致的，即培養(yǎng)符合信息化時代、智能時代需要的具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維的創(chuàng)新型人才。因此，二者又是融合的。實施創(chuàng)客教育必將使更多的學生具備創(chuàng)客思維能力，成為真正的創(chuàng)客；專門的機器人課程開設以及創(chuàng)客人才培養(yǎng)，又將促進學生在其他學科開展基于創(chuàng)造的學習。

（一）創(chuàng)客教育與機器人教育融合的發(fā)展與優(yōu)化

創(chuàng)客教育提倡的教學理念是“做中學”，“做中學”就是指學習者在課堂的中進行實際的操作與操練習得相應知識，在真實的體驗中學習，并能將學習到的知識運用到實際的日常生活中，以快速有效地解決日常生活遇到的現(xiàn)實問題，而且創(chuàng)客教育也體現(xiàn)了“做中玩”的教學思想，創(chuàng)造與豐富的想象力是每個孩子所具有的最基本的能力，而創(chuàng)客教育體現(xiàn)了學習中的樂趣，能夠很好地展現(xiàn)與再開發(fā)孩子的天性。

如何培養(yǎng)學習者的創(chuàng)新意識和實踐能力成為學校及全社會關(guān)注的焦點。在學校課程中加強機器人學科教育，不僅使機器人知識得到了普及，而且也有利于提高全社會對機器人教育作用的認識，以促進機器人在社會各領(lǐng)域的應用。在機器人的應用中，存在著編程控制、管理維護、人機關(guān)系等一系列有待處理的工作，只有操作者掌握其原理、結(jié)構(gòu)和操作技能，才能提高它的應用效能［17］。機器人教學過程是一個逐步深入的學習過程，當學生完成一個個機器人作品（包括機器人設計、機器人造型、機器人編程等），新的學習目標會不斷地激發(fā)學生的求知欲，同時也會極大地激發(fā)學習者的學習創(chuàng)新和實踐的興趣。

然而，創(chuàng)客教育通過創(chuàng)造東西、動手操作來啟迪學生，它使得機器人應用進一步拓寬了“做”的廣度和深度，提升了“做”的速度，也使得“做”出的成果傳播得更快、更遠。例如，在PVC（塑料）機器人制作中，學生們可以自己設計、裁剪、組裝、測試、維護，在這個過程中由學生獨立地、隨心所欲地發(fā)揮自己的創(chuàng)造、創(chuàng)新能力，制作個性化的機器人；成型后可以在第一時間通過創(chuàng)客社區(qū)、網(wǎng)絡媒體等各個渠道進行分享與傳播，讓更多的人看到自己的作品，與機器人愛好者進行思想、觀點、技術(shù)等交流，與此同時可以讓遠程的老師、專家進行點評、指導，收獲更多寶貴的評價建議與鼓勵。再如，在樂高機器人、Arduino機器人的程序編寫過程中，學生通過研究分析，可以用各種方式去設計機器人，通過不同算法去編程，極大地發(fā)揮個人潛能，培養(yǎng)了學生的設計能力、實踐動手能力和跨專業(yè)學習的綜合創(chuàng)新能力，為創(chuàng)新教育的開展提供了良好的教材［18］。

（二）解決二者融合存在問題的對策

1.健全先進的教學模式

由于機器人教育在全國范圍內(nèi)并沒有得到完全的普及，且大部分的機器人教育教學大都以競賽及校本課程形式進行。無論是在基礎(chǔ)教育還是高等教育中都還沒有成為主流的課程，因此沒有形成相對成熟、健全的教學模式。

教學模式是以先進的教育思想、教學理論和學習理論為指導,在某種教學環(huán)境和資源支持下的教學活動中各要素之間穩(wěn)定的關(guān)系和活動進程結(jié)構(gòu)形式[19]。在構(gòu)建教學模式時，首先要落實“以學生為中心”的教學理念，讓學生在不同的學習情境或者在遇到學習困難時能夠積極地、主動地發(fā)揮自身創(chuàng)造性，根據(jù)自己習得的知識與反饋獲得各類信息，解決學習過程中的實際問題；其次要突出協(xié)作學習的關(guān)鍵作用，創(chuàng)客教育與機器人教育突出培養(yǎng)的是學生的團隊精神、協(xié)作意識。所以在教學過程中要營造利于開展協(xié)作學習的學習環(huán)境，這有助于共享群體的思維與智慧，使得學習團隊中的每個個體進步得更快。

2.培訓師資隊伍

現(xiàn)代信息社會的教育理念是“以學生為中心”的教育理念，而且隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，以及智能時代、“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，師生關(guān)系發(fā)生重大改變，教師要具有全面的職業(yè)技能素養(yǎng)，創(chuàng)客教育雖能培養(yǎng)個體的創(chuàng)新意識與動手能力，但是與學校教育相比缺乏專業(yè)的教育功能；然而，學校教師雖具有較強的專業(yè)教學能力，但在技術(shù)素養(yǎng)、技術(shù)應用、技術(shù)發(fā)展方面卻不及創(chuàng)客教育的效果。

要創(chuàng)客教育與機器人教育恰當?shù)厝诤喜⑼苿有畔⒒逃M程，就要培養(yǎng)既有創(chuàng)新意識和動手能力又具有專業(yè)教學技能的教師。這不僅需要政府、教育管理部門在科研經(jīng)費投入和教師培訓上給予支持，同時也需要高校尤其是師范類高校要責無旁貸地全面培養(yǎng)信息技術(shù)教師。

3.健全教育教學制度，完善教育管理

創(chuàng)客教育與機器人教育在社會領(lǐng)域中發(fā)展迅速，但在學校教育中的發(fā)展卻較為緩慢。除了缺乏師資隊伍之外，還與學校的制度建設與管理方面存在著制約因素有關(guān)。

學校不僅要在師資建設方面投入資金，也要在設備建設、資源建設方面加大資金投入，從物質(zhì)建設上提供必要的支持；要充分了解現(xiàn)行教育體制與運行機制的不足，要創(chuàng)建創(chuàng)客教育與機器人教育融合、發(fā)展、優(yōu)化的環(huán)境，改善教育管理制度，提高教育教學效果。

四、結(jié)束語

創(chuàng)客教育與機器人教育的結(jié)合既為教育教學改革提供了新的機遇，又提出了巨大的挑戰(zhàn)。創(chuàng)客教育與機器人教育推廣需要解決實際的問題，首先要解決資金問題，創(chuàng)建有利于開展創(chuàng)客教育與機器人教育活動的教學環(huán)境，培訓教師提高教學能力與職業(yè)素養(yǎng)；其次，完善制度與師資隊伍建設，為在高等教育與基礎(chǔ)教育中普及創(chuàng)客教育與機器人教育提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)與優(yōu)質(zhì)的師資隊伍。國外研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)客教育與課程要求以及考試并不沖突，二者可以結(jié)合，產(chǎn)生更優(yōu)的效果[20]。

［1］人民網(wǎng)［EB/OL］.http：//scitech.people. com.cn/n/2014/0610/c1007-25126233.html.

［2］鳳凰網(wǎng)［EB/OL］.http：//finance.ifeng.com/ a/20150305/13531748_0.shtml.

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［4］（美）克里斯·安德森，譯者：蕭瀟.創(chuàng)客新工業(yè)革命［M］.中信出版社，2012.

［5］李凌，王頡.“創(chuàng)客”：柔軟地改變教育［N］.中國教育報，2014-09-23（5）.

［6］祝智庭，孫妍妍.創(chuàng)客教育：信息技術(shù)使能的創(chuàng)新教育實踐場［J］.中國電化教育，2015（1）.

［7］鄭燕林，李盧一.技術(shù)支持的基于創(chuàng)造的學習——美國中小學創(chuàng)客教育的內(nèi)涵、特征與實施路徑［J］.開放教育研究，2014（6）.

［8］彭紹東.論機器人教育（上）［J］.電化教育研究，2002（6）.

［9］面向?qū)W生的國家教育技術(shù)標準［S］.美國教育技術(shù)協(xié)會.

［10］王維臣.為天才學生設置的拓展課程［J］.外國中小學教育，2003（2）.

［11］王益，張劍平.美國機器人教育的特點及其啟示［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2007（11）.

［12］楊建磊.國外機器人教育的發(fā)展及啟示［J］.藝術(shù)科技，2013（6）.

［13］張劍平，王益.機器人教育：現(xiàn)狀、問題與推進策略［J］.中國電化教育，2006（12）.

［14］2003年頒布的《普通高中新課程標準》［S］.

［15］2003年制定的《普通高中物理課程標準（實驗）》［S］.

［16］張國民，張劍平.我國基礎(chǔ)教育中機器人教育的現(xiàn)狀與對策研究［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2008（5）.

［17］孫立寧.科研、教學、產(chǎn)業(yè)三位一體爭創(chuàng)世界高水平的哈工大機器人研究所［J］.機器人技術(shù)與應用，2004（6）.

［18］孫福，趙月飛.開放式實驗教學管理模式的改革與實踐［J］.實驗室研究與探索，2008，（11）．

［19］胡曉光.信息化教學模式的構(gòu)建研究［J］.現(xiàn)代情報，2005（7）.

［20］Kaun，K.P.（2012）.A Cognitive Analysis of theBenefits of Maker Kids［EB/OL］.［2015-02-17］.https：//static-changemakerscom.netdna-ssl.com/ sites/default/files/competition_entry_form_files/cognitive_analysis_of_the_benefits_of_maker_kids.pdf.

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1008-7656（2016）03-0008-04

馬云霞，陜西師范大學教育學院碩士，研究方向：機器人與創(chuàng)新教育；秦健，陜西師范大學教育學院副教授，通訊作者，研究方向：機器人與創(chuàng)新教育。

［責任編輯何一輝］

陜西師范大學第三批信息化師范課程項目《人工智能》項目的階段性研究成果；陜西師范大學高等教育教學改革研究項目《師范院校工程技術(shù)專業(yè)學生工程思維能力培養(yǎng)的研究與實踐》（編號：15JG13）

2016-05-30