■本報記者 鍾偉
智慧機器人是一種全新的信息技術綜合教學平臺，學生可以充分發揮想像力去設計各種智能裝置，實現自己的創意，提升信息素養。智慧機器人走進信息技術課，不但為信息技術課的教學內容增添了新的素材，同時也為信息技術課的教學模式和教學方法提供了創新的舞臺。
圖為湖北省宜昌市西陵區葛洲壩實驗小學的一堂機器人教學公開課---《機器人的眼睛》。本報記者 鍾偉 攝
「我已經深深地迷上了機器人這一門奇妙的學科。在與老師合作的有利條件下，我迅速了解了機器人單片機、傳感器、驅動電路的性能和工作原理，掌握了重心、摩擦力、光電效應、轉動慣量等物理知識，掌握了結構化的程序設計思想，學會了回溯、深度、廣度、啟發等各種搜索算法，以及動態規劃、分治、貪心和一些不知名的算法。在這期間，我更驚喜地發現，我的基礎學科成績也在迅速提升。」這是廣東省佛山市南海實驗中學參加機器人課外活動的一名學生發表在校刊上的一段話。
2003年，教育部將「簡易機器人製作」列入「技術課程標準」後，機器人迅速進入中小學課堂。幾年來，機器人教學的發展推動了教學思想、教學內容、教學方法、教學模式的改革與創新，取得了可喜的成績。如今，越來越多參加機器人課外活動的學生感受到，「從策劃、設計到製作、測試等一系列的開發過程均由自己親手完成的成就感；自己製作的機器人能夠按照設計要求完成動作時的喜悅；可以向具有無限開發潛力的機器人領域進行永無止境的挑戰……」
為了進一步推進機器人教學的開展，中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會不久前在湖北省宜昌市舉辦「2007年中小學機器人教學研討會」。針對中小學機器人教學的現實，與會專家、教研人員、一線教師從課內外教學、機器人競賽、教材建設、機器人配置等多方面，理論聯繫實際地開展評估、討論，進一步明確機器人教學的指導思想和方向，期待將機器人教學推向一個新的高度。
走出「唯比賽」的怪圈
「很多學校的機器人教學僅僅圍繞比賽而展開，智慧機器人作為一種全新的教學平臺，它在學科教學中的作用遠遠沒有發揮出來。在比賽中，由於過分追求比賽結果，造成學生學習的主動性和思維的開放性、創造性沒有得到充分的體現。」對於目前機器人教學中存在的一些困擾，廣東省佛山市南海實驗中學教師李寧表現出一絲憂慮。
事實上，南海實驗中學在「機器人教學活動與學生綜合素質的提高」探索的過程中，也經歷了「從第二課堂課外小組活動，到全校信息技術課中的全面開設；從單純為了競賽獲獎、提高學校聲譽為目的，到以提高學生綜合素質為目的；從發現現象、探索證實，到全面展開研究、初步成果的體現」的過程，探索出一條全面提升全體學生綜合素質的新路子。
近年來，一些以競賽為主的機器人活動越來越受到師生的質疑，也引起大家的關注和討論，機器人活動應該回歸它所具有的創新教育的本質。正如李寧所說：「在學生取得成績讓我們感到欣喜的同時也不禁開始思考，開展機器人活動，除了是第二課堂的教育性、科技性、趣味性活動以及比賽獲獎外，還能給學生帶來什麼更為實質的內涵？」
「如今的機器人教學在教學指導思想和教學目的上，正在從原來只為競賽獲獎、注重技術技能的掌握、注重一個項目的完成的淺層次認識，上升到培養學生的創新精神和實踐能力，即人才培養的層次。」中小學信息技術教育專業委員會副理事長鄧立言欣喜地談到，不少論文和課例都側重培養學生提出問題、研究問題、解決問題的能力，培養學生實踐能力及克服困難的精神和意志，培養學生創造性思維和學習掌握科學研究的方法，培養學生的技術素養。
與此同時，機器人教學的內容也從原來以競賽項目為主，發展到機器人的基本知識、倫理教育，並涉及與其他相關學科的整合。上海靜安第一中心小學教師林君秋的課例《正n邊形問題的解決》，利用機器人尋跡走多邊形的知識，直觀地論證「當正多邊形的邊數無限增加時，這個正多邊形就趨近於圓形」；北京景山學校教師吳俊傑提出並實踐了將「『機器人倫理』的內容作為機器人課程滲透『科學·技術與社會』思想的社會支點」的思想，與會專家普遍認為這是機器人教學中素質教育的升華和突破
「將課堂交給了學生」
「點、線、面相結合」的機器人教學模式是山東省濰坊市高密一中探索並總結提煉出來的。高密一中是濰坊市較早開展機器人教學活動的學校之一，該校結合機器人的教學特點，於2003年就編制完成了《電腦機器人基礎》、《電腦機器人科技創新》、《中學生電腦機器人DIY》等校本教材，並在該校的初中實驗班開設電腦機器人教學，將機器人教育滲透到信息技術課程之中，形成「以必修課為面、以活動小組為線、以競賽項目為點的點、線、面相結合的教學鏈條」，學生的信息素養在教學活動中逐年提高。
「機器人課堂教學是一種全新的教學方法，時間短、無借鑑。濰坊市各縣市區和學校在近幾年的課堂教學中形成了多種教學方法。」據山東省濰坊市電化教育館館長王世洪介紹，該市昌樂縣實驗小學積極利用機器人實驗室開展機器人課堂教學活動，在小學教學中逐步提鍊形成「激趣導課、學點互動、操作實踐、合作交流、鞏固深化、拓展延伸」的「六步教學法」；該市青州實驗小學在機器人教學活動中確立了「認識-實踐-提高-開發」的整體教學計劃，利用信息技術課對三至六年級學生進行機器人知識的滲透，以每天下午第三節課外活動為鞏固提高，以興趣小組為拓展帶動，既保證了面上全體學生機器人知識的培養，又保證了點上興趣小組成員機器人創新與實踐能力的提高。
湖北省宜昌市西陵區葛洲壩實驗小學副校長聶敏認為，機器人教學具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點。在教學中，該校「將課堂交給了學生」，通過生動、直觀、有趣的實際情境，激發學生的興趣和參與熱情。課堂教學以學生為中心，以任務作驅動，促使學生主動探究，充分發揮學生的能動性和創造性，而教師只是課堂組織者。
「教學方法的運用是一門藝術，每一環節都是再創造，都受各種因素的影響，用得是否得當，是衡量教師專業水平的重要槓桿。」針對近兩年來各地中小學機器人教學模式、方法的探索所表現出來的發展趨勢，鄧立言分析認為「有突破，有創新」。在教學方法上，以教師講解為主的狀況已不多見，多數教師在教學中都注意「以學生為中心」，根據教學目標、教學內容、教學對象與教學條件等教學要素的具體情況，選擇恰當的教學方法，使之組成最佳組合。鄧立言特別提到中國人民大學附中教師袁中果參與評比的課例設計和教學實踐，就充分體現了上述思想。
由經驗型向研究型發展
「機器人教學正在由經驗型向研究型發展，許多學校和教師越來越重視教學科研。」鄧立言認為，教育科學研究可為教育實踐提供理論指導，可以避免「急功近利」，避免對理論的片面理解而導致錯誤的教育行為。因此，機器人教學由經驗型向研究型發展是一個應引起我們關注的重要事件，它將進一步推動機器人教育的發展和提高機器人教學的水平。
據了解，很多學校都對機器人教學科研進行了積極有益的探索，並取得了可喜的成績。南海實驗中學開展了「機器人活動與學生的學習成績及綜合素質提高」的課題研究，取得了一系列可喜的數據，通過研究和試驗得出「智慧機器人實踐活動對學生綜合素質的提高有突破性的幫助」的結論。湖北省東風教育集團第一中學、葛洲壩實驗小學、北京景山學校都開展了相關的課題研究，北京市大興八中還申報了教育部「十一五」規劃課題「信息技術環境下學與教方式變革與學習績效研究」。
與此同時，一些學校在機器人教學的辦學機制上，開始萌生「產、學、研」相結合的形態，以及大學與中小學合作開展機器人教學的形式。其中，首都師範大學初等教育學院與北京市中關村二小的合作，就是教育資源共享、優勢互補的一種很好的嘗試。
「『產、學、研』相結合可使機器人企業的技術和資金與學校的教育資源優勢互補，有力地促進機器人教學的發展，實現互利共贏。」與會專家分析認為，葛洲壩實驗小學目前與機器人企業的合作，很可能發展到「產、學、研」相結合的形態。因為隨著機器人教學的發展，對技術和資金的需求在不斷增加，這就需要機器人企業的支持；同時機器人教學的發展對教學機器人也提出了新的要求，這就要求教學機器人要根據教學需要不斷更新，因而機器人企業需要了解和研究教育，需要教育部門的支持。
「讓廠商把價格降下來」
「一個簡易機器人無非就是一個單片機加上幾個傳感器、驅動裝置而已。一個單片機零售價也就是一兩百元，傳感器、驅動裝置加起來不過100元，而我們現有的廠商都將機器人賣到了兩三千元以上。
這樣的售價一般的學校只能買幾臺而已，試想當兩三百元的機器人在中小學生中人手一臺的時候，廠商的利潤會少嗎？」當南海實驗中學教師李寧在經驗交流會上說出這番話時，全場給予了雷動的掌聲。
機器人教學研究是一個系統工程，全面推廣時需要配備強大的師資隊伍，機器人實驗需要購置大量的設備，需要更多資金的投入。李寧進一步分析認為：「大規模地開展機器人教學活動，單靠仿真軟體難以達到預期效果，機器人的軟體和硬體都是主要的，但如果機器人硬體都是精細易損，都要通過自製或者再加工，就會給進入學校教學帶來困難，就算進入了，也只能停步於興趣小組。所以，在中小學要有一種價格低廉、結實耐用、能適應課堂教學的機器人，不必花大量時間去製作外部零件，不用大量的時間去編制繁雜的程序，不用大量的時間去整合。」
「目前，機器人教學除了需要持續的經費投入，還存在一些亟待解決的問題。」鄧立言對此直言不諱，逐一指出：對開展機器人教學的認識有待提高、師資隊伍建設亟待加強、課程教材建設需要認真研究和規範、評價體系需要建立、教育科研還需加強、校企合作機制需要研究並付諸實踐，等等。而對於這些問題的解決，鄧立言認為需要不斷組織業務骨幹進行培訓和交流，不斷提高機器人教師隊伍的水平和素質。同時，要積極參加各類機器人實踐活動，通過不同規模和級別的比賽，學習和借鑑外部經驗，檢驗教學成果，只有這樣才能不斷提高機器人教學與競技水平。
許多與會代表表示，隨著中小學機器人教學實踐活動的不斷深入，通過課題帶動，強化教學研究，逐步將機器人教育納入信息技術必修課，擴大普及面，讓更多的孩子都能從小接受機器人教育。
智慧機器人的世界是一個豐富多彩、奧妙無窮、令人期待的世界。機器人實驗融合了數學、物理、化學、生物、信息技術等多門學科的知識，機器人教學引導學生進入這個激動人心的前沿領域，讓學生在「玩」中找到學習的樂趣，通過親手裝配、實驗、編程和實施機器人項目、參加機器人比賽，直至設計出自己獨特的機器人夥伴，使學生們獲得發自內心的快樂，提高學生的動手實踐能力、創新思維能力、綜合應用能力和團結協作能力，從而在面對新的挑戰之時，變得從容、自信。
「機器人教育的目標是提升學生的信息素養和技術素養，培養學生的創新精神和實踐能力，促進學生德、智、體、美全面發展」，這將成為機器人教育發展的重要指導思想和實踐依據，對機器人教育的進一步發展具有重要意義。
機器人教學活動，正在成為提高學生對所學知識的整合能力和綜合素質教育的創新點。
《中國教育報》2007年12月21日第7版