机器人教育与竞赛

6.1　机器人教育与竞赛

6.1.1　机器人教育的目标定位

随着人工智能与机器人技术的发展和逐步成熟，机器人所展现出的越来越强大的自动化、智能化的特点，深深吸引着学生们的注意力；机器人作为一个综合交叉性学科，涉及多领域多学科的知识，具有多学科融合、实践性特点，其蕴含的丰富教育价值越来越被全省各地的学校所重视。省内各地学校纷纷自发开始机器人教育的探索，致力于通过机器人教育平台，培养学生动手操作、创新实践、解决问题的能力，普及机器人知识，拓展学生的科技视野。

我省中小学开展机器人教育的目标定位是：^[1]

●了解人工智能与机器人的常识，感受人工智能与机器人应用和发展对人类生产、生活和工作带来的影响，感受人工智能和机器人技术的魅力，对人工智能和机器人领域产生浓厚兴趣。

●通过机器人项目学习、实践和研究，了解机器人工作的过程，初步感受算法设计、程序编写的方法，体验解决问题的过程，提高洞察问题、分析问题和解决问题的能力，提升团队合作的意识和能力。

●正确认识和评价人工智能与机器人广泛应用和发展对人类社会产生的影响，能和同伴讨论与人工智能和机器人相关的伦理及道德话题。

●形成发现现实生活中的相关问题和积极运用人工智能和机器人技术及相关经验策略解决实际问题的意识和倾向。

在我省机器人教育教学起步、普及和发展的过程中，课题研究的引领和助推起到了关键性的作用。

2003年开始，由省教育厅教研室魏雄鹰老师主持，并携杭州、宁波、温州等地共同承担的省级立项课题《在中小学信息技术课堂开展机器人教学实践研究》拉开了我省机器人教育教学的序幕。随着课题的带动和深入，杭州市保俶塔实验学校、杭州市学军小学、杭州市留下小学、文三街小学以及余杭、萧山和宁波等地的一些学校纷纷加入到机器人教学课堂实践探索的行列中。我省机器人教育探索掀起了第一股热潮。

2006年，我省杭州市保俶塔实验学校、学军小学等近10所学校入选全国首批机器人教学实验学校，加入中国教育学会信息技术专业委员会组织的《机器人教学》课题组，我省成为全国机器人实验学校数量最多省份之一，随后我省机器人教学研究进入了第二轮高潮。

2008年，由浙江省电教馆领衔，由艮山中学、杭二中、杭州市保俶塔实验学校等组成的课题组，开展《中小学机器人教育实践研究》，进一步加速和推进了我省机器人教育的改革和发展。

各地区一些机器人实验学校纷纷建立自己的机器人教育教学课题，保俶塔实验学校的《机器人校本课程开发与实践》、学军小学的《基于虚拟3D仿真机器人教学实践》等课题，从学校层面深入地对机器人教学课程内容、教学模式等进行了深入探索和实践，为机器人教学提供了丰富的案例和经验。

6.1.2　机器人教育与竞赛的现状

目前，我省机器人教育领域和周边的上海、江苏在全国处于比较领先的地位。从全省各地学校均衡情况来看，参与到机器人教育的面仍比较窄，学校围绕机器人竞赛项目，以兴趣小组和社团形式开展教学活动占多数，部分学校在信息技术课堂中渗透机器人内容的学习，为数非常少的学校把机器人教育纳入学校整体办学和教育目标体系中，作为学校科技、创新教育的一个强有力的载体。

1.价格高，缺乏技术保障，是机器人走进中小学的主要障碍

机器人教育需要借助相关的机器人教学器材进行，随着技术不断革新，机器人竞赛的开展普及，目前国内提供学习用机器人产品的厂商有一定增加，但总体上规模较小，机器人器材的价位比较高，大多数学校没有足够的资金实力保障班级规模教学的机器人设施。这在很大程度上限制了机器人教育的普及。随着近几年虚拟仿真机器人平台的成熟和研发，在一定程度上缓解了设备投入大的障碍。机器人教育要想进入全新的发展阶段，相关教育部门统一提供机器人教学设备成为一个亟待解决的问题。

2.师资队伍建设是我省机器人教育持续发展的关键所在

目前，我省机器人教育的师资主要由学校的信息技术教师担任，少部分由学校科学老师担任。对于承担机器人教育教学的老师，一部分承担机器人教育的老师是出于自身兴趣和信息技术学科建设的内在需求；也有相当多的老师是出于完成交给的开展机器人竞赛的任务。开展机器人教学辅导的老师主要以自学作为他们开展机器人教育这一领域专业成长发展的主要形式。另外，每次的机器人竞赛活动，也是他们难得的专业交流和提升机会。除此以外，机器人教师缺乏系统的组织、引导和专业支持。省、市、区等各级教育教研机构逐渐重视机器人教师的专业发展，在教研活动中逐渐增加或渗透机器人教学研讨相关模块。

3.机器人课程、竞赛、校本项目等多种形态并存

（1）多数学校以机器人竞赛项目为核心，以社团和兴趣小组为主要形式开展机器人竞赛项目的培训教学。

（2）省编信息技术教材分别设计了相应的机器人选修单元，为全省信息技术课程中开展机器人教育教学提供了范例和参考，作为信息技术选修课程内容。

（3）部分学校以省编教材为基础，结合学校开发校本的机器人实践项目、虚拟机器人项目，作为信息技术课的补充和拓展内容，在信息技术课中渗透开展。

（4）少数学校开发专门的机器人课程内容，开设综合化的机器人校本课程。

4.浙江省中小学机器人竞赛活动概况

目前，机器人竞赛作为机器人教育的助推器和教育平台，发挥着积极的作用。多数学校积极参与的机器人竞赛活动主要有“浙江省中小学智能机器人比赛”、“浙江省青少年机器人竞赛”、“FLL机器人工程挑战赛”等。

（1）“浙江省中小学智能机器人比赛”活动

“浙江省中小学智能机器人比赛”由省教育技术中心主办，每年5－6月份举行，面向义务阶段以及高中年段学生。目前，该项比赛已成功举办了七届。主要的比赛项目设有：小学、初中和高中三个组别的机器人灭火、机器人足球、机器人FLL工程挑战赛；从2010年开始，增加了小学场地任务挑战赛、中学人型机器人挑战赛以及高中的机器人篮球赛。该项赛事沿袭中国中央电教馆全国中小学生电脑作品制作活动中的机器人竞赛的项目和比赛要求。

（2）“浙江省青少年机器人竞赛”活动

“浙江省青少年机器人竞赛”由省科协、教育厅以及少工委等部门联合组织，每年举办一次。主要项目包括：“机器人常规赛”，每年都变换内容；“机器人创意赛”，每年都有不同主题，已经举办九届。

（3）FLL华东地区选拔赛

FLL（FIRST LEGO League）世界锦标赛是1998年由美国FIRST非营利性机构和丹麦乐高集团合作主办的针对9－16岁孩子的国际性机器人比赛，深受中小学生喜爱。近几年来，我省参加该项比赛的队伍有较大的增长趋势。

（4）ROBOCUP机器人大赛

我省杭州市保俶塔实验学校率先引入和开展ROBOCUP足球机器人项目，在中小学开展此项活动实践，并于2009年12月参加在大连举办的全国ROBOCUP大赛小型组机器人比赛，以中学生队的身份，同大学生队同台竞技，并一举打败多个大学生队，取得该项赛事的季军。

（5）其他比赛

如WRO\IRO等由日本、韩国等发起的“机器人世界竞标赛”的选拔赛，我省也有数支队伍参加，并屡获佳绩。

就浙江省的机器人教育和竞赛活动而言，尚需完善机器人教育课程体系标准，以便规范和指导全省各市中小学校的机器人教育活动的开展，形成相应的教学体系。此外，还需加大机器人设施投入和保障的力度，为更大规模普及机器人教育提供基础设施的保障，相关教育团队需理清机器人竞赛所肩负和蕴含的教育引导的价值和功能，将机器人教育更清晰地引导到学生“未来素养”的价值定位和取向上。只有这样，我省机器人教育才能迎接下一个飞跃。

6.1.3　机器人教育的实施

这里以杭州市保俶塔实验学校为例进行介绍：

1.课程层次

杭州市保俶塔实验学校将机器人教育纳入学校教育特色体系，开设了“面向全体，差异培养”的机器人课程。具体说来，该课程分成三个层次：

第一层次为面向全校的公共课程，以“中控—保实机器人实验室”为基地，以机器人科普展览、ROBOCUP小型组足球机器人对抗赛表演以及人型机器人、蚂蚁机器人社团精神及社团学生自己创意制作机器人作品展示为内容，作为学校一项公共教育资源每天向全校师生开放。

第二层次为面向六年级学生开设的机器人校本课程，以机器人知识普及、机器人项目体验、机器人设计、机器人伦理道德探讨及机器人剧作创意为内容。

第三层次以机器人爱好者、机器人特长生为对象，以机器人竞赛项目、创意项目为内容的社团课程。

2.机器人教育体系的建构

杭州市保俶塔实验学校是杭州市实验学校、浙江教育技术实验学校、全国首批机器人教学实验学校。学校从2002年开始开设机器人社团活动，2004年开设机器人校本课程至今，一直将机器人教育作为学校一项特色加以贯彻和落实。学校中学部和小学部每周分别设有2节社团活动课，为有机器人兴趣特长的学生提供差异化、特长培养。在六年级开设机器人校本课程，普及机器人知识和基本技能，使每一位学生都能比较好地掌握和了解机器人相关的知识和基本的技能。学校还和浙江大学中控机器人研究所合作，共建机器人实验室，实验室由社团学校管理和维护，每天向全校师生开展科普展示和表演，展示世界最尖端的ROBOCUP机器人足球赛、人型机器人等激动人心的表演，丰富和充实了学校机器人科技教育的氛围，社团活动、校本课程和融入校园环境课程的机器人科普馆及实验室，为学校营造了浓厚的机器人教育氛围，机器人学习和讨论成为学校一项特有的校园文化。

几年来，全校学生在以机器人为核心的科技活动带动下，科技素养提升显著。2004年至今，超过3000名学生接受比较系统的机器人课程学习；近200名学生参加机器人社团，学校荣获了包括全国机器人竞赛一等奖、多个二等奖在内的市级以上竞赛奖项100余项，10多名机器人社团学生被省一级重点中学特招或者保送录取。学校三度承办浙江省和杭州市的中小学机器人竞赛活动，接待来自省、市各地及省外机器人教学观摩团。