大力推进智能机器人进入中小学的进程

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  《信息技术教育》:请您介绍一下目前我国中小学机器人教学活动开展的状况和存在的问题。
  郭善渡:20世纪80年代,北京、上海等地区的青少年科技馆、少年宫等科普机构结合单片机和传感器的开发制作与应用,已开始了简易机器人的教学活动。90年代以来,随着人工智能技术的迅猛发展,全世界范围内掀起了一股智能机器人竞赛的热潮。从美国三一学院的机器人灭火、韩国的FIRA、日本的RoboCup、FLL挑战赛,到国内的各类青少年机器人竞赛活动等,越来越多的青少年有机会接触、了解和学习这一高科技的产物。
  青少年机器人竞赛活动推动了机器人进入中小学的进程。国内许多有条件的中小学校纷纷将智能机器人引入校园,开展了一系列丰富多彩、形式各样的机器人教学活动。目前,我国中小学开展机器人教学活动的形式有:课外科技小组、选修课、综合实践活动课和信息技术课等。北京市东城区已经在全区所有小学的信息技术课增加了智能机器人的教学内容,北京市西城区、黑龙江省哈尔滨市等地区也已经开展了较大规模的机器人教学实验。
  我国刚刚进行的第十届全运会的开幕式第一次使用机器人点燃火炬,这说明机器人正在走进公众生活。机器人进入中小学已经水到渠成,即将迎来机器人教育发展的新时期。
  目前,机器人教学活动存在的问题主要有:
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  《信息技术教育》:机器人教育在中小学应该包括哪些内容?
  郭善渡:机器人进入中小学或者说“机器人教育”(Robot-Based Education)应该包括以下三方面内容:
  1.机器人学科教学(Robot Subject Instruction,简称RSI)。
  2.机器人辅助教育(Robot-Assisted Education,简称RAE)。
  3.机器人与传统学科相互渗透。
  目前所说的“机器人教育”主要指的是学习机器人的知识与技能,而较少涉及以上第二和第三两方面的内容。原因是:信息技术基本涵盖了人工智能技术和机器人技术。在教育中应用现代信息技术、将信息技术与传统学科进行整合(或简言之教育信息化)包括了机器人辅助教育、智能教学代理等内容,一般无须单独强调此种意义上的机器人教育。因此,我们讨论机器人教育也是取其狭义,主要指开设机器人课程和课外活动,学习人工智能和机器人的知识与技能。
  
  《信息技术教育》:“机器人学”是不是一门学科?中小学开展机器人教育是否要设置这门学科?
  郭善渡:机器人不是一门学科,而是一个学科技术群。机器人的核心是智能技术,其外延涵盖了机械、电子、通讯和控制等多个学科和技术领域。我们不可能将大学的相关专业课程简单地“下放”到中小学来,而必须根据基础教育的教育目标和学生的认知特点,选取适当的教学内容,使青少年学习机器人的基础知识和基本技能,培养他们的创新精神和综合实践能力。
  我们应该注意克服“学科本位”对我们的束缚。机器人进入中小学,绝不意味着要在中小学开设一门“机器人学”的新学科,或者单独设立机器人课程。目前,许多学校的做法是将机器人的知识与技能,以知识更新的方式纳入已经开设的信息技术、通用技术和综合实践等课程,更多的学校是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展机器人教学,在不增加学生学业负担的情况下,取得了较好的效果。
  
  《信息技术教育》:您认为中小学智能机器人课程的主要任务是什么?
  郭善渡:培养学生对智能机器人的兴趣,让学生了解和掌握以机器人为载体的通用技术与信息技术的基本知识和技能,了解技术的发展及其应用对人类生活和科学的深刻影响。通过智能机器人课程培养学生良好的信息素质、创新精神和实践能力。教育学生正确认识和理解技术与文化、伦理和社会等问题,树立正确的技术观。
  《信息技术教育》:中小学智能机器人课程的主要特点是什么?
  郭善渡:中小学智能机器人课程的主要特点是创新性和综合性。
  创新性主要表现在以下几个方面:智能机器人的研发与应用,虽然已有一段较长的历史,但快速发展与较大范围的普及则是近几年的事情;智能机器人作为教学内容进入中小学,无论国内还是国外,目前都处于起步阶段;不能简单地把现有的工业机器人或玩具机器人引入中小学,研发制作具有良好适用性的中小学教学机器人本身即具有创新性;中小学智能机器人教学的主要目标之一是培养学生的创新精神,其教学设计、教学模式、教学方法和教学评价也必须具备创新性;开展各种展示和竞赛活动是普及智能机器人的重要途径之一,智能机器人竞赛项目的内容、规则以及评分办法等的创意设计都极富创造性和挑战性。
  智能机器人课程的综合性是显而易见的。智能机器人集材料、机械制造、能源转换、生物仿真和信息技术之大成,是综合性很强的现代技术。以智能机器人为载体的教学,能够而且必须着眼于培养学生的综合实践能力。
  
  《信息技术教育》:您认为在中小学开设机器人课程的具体的教学目标是什么?
  郭善渡:智能机器人的教学目标在不同学段应有不同的要求和表述,一般说来,主要有以下三个方面:
  1.使学生了解智能机器人的概念和工作方式,为进一步学习机器人的有关知识和技能打下基础。
  2.使学生了解和掌握智能机器人一般用到的传感器和驱动装置的作用,理解、体会程序是智能机器人的灵魂,了解机器人是怎样在指挥下工作的,通过为机器人编写程序学到科学而高效的思维方式,提高逻辑思维能力、规划能力,提高学生分析问题和解决问题的能力。
  3.通过组装机器人的过程培养学生的动手能力、协作能力和创造能力。
  
  郭善渡:全国中小学计算机教育研究中心研究员,中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会理事兼机器人学组负责人。
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