農村中學機器人教育教學模式的探索

王巨宏 張有為

摘要：信息技術革命將人類帶到了“科技智造”時代，物聯網、互聯網、人工智能、5G時代等新名詞新領域正以前所未有的速度蓬勃發展，成果令人眩目。歷屆科技創新大賽是教育部門遴選優秀作品，發現創新人才的主陣地，其最終目的是培養人才，培養適應社會高速發展的創新型人才。就在現階段，基層的創新教育還存在非常不均衡的現象，有潛能的孩子得不到培育的機會，這就是今天研究的教育問題。

關鍵詞：農村初中;智能教育;研究報告

本文是遼寧省第35屆科技創新大賽高中組計算機科學類學生獲獎項目的研究論文，該論文由三部分構成，第一部分“作品創作介紹”由獲獎學生完成（此文省略），第二部分“作品價值分析”和第三部分“結論探索”由指導教師王巨宏撰寫。

第一部分：作品創作介紹（略）

作品名稱：圓夢迷彩戰場

第二部分：作品價值分析

政策分析

2016年，遼寧省根據《教育部關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》文件精神，結合我省實際，出臺了《遼寧省全面深化義務教育課程改革的指導意見》，《意見》第一條就指出了課程改革的重要性和緊迫性，提出了落實立德樹人根本任務，加強社會主義核心價值觀教育，增強學生社會責任感、創新精神、實踐能力，進一步提高國民綜合素質等一系列要求。在第三條中強調強化實踐活動課程，增強學生創新精神和實踐能力，全面開設綜合實踐活動課程，把綜合實踐活動和學科實踐、地方課程、校本課程有機結合起來，組織多種多樣的社會實踐活動。

《圓夢迷彩戰場》這件作品從實踐中來，到實踐中去，將人工智能與信息技術與綜合實踐有機結合起來，創作過程體現了學生的創新思維，在應用領域里，給學生提供了的動手實踐的機會，從創作到應用都符合新時期的育人理念，早期發現學生的創作潛能，培養學生的創新精神和實踐能力。

選題背景

“人工智能”從2017年第一次出現在李克強總理的政府工作報告中，今年已經是第三年被寫入政府工作報告，今年也是繼“互聯網+”之后將人工智能升級為“智能+”第一次出現在總理的政府工作報告中。人工智能教育是當今社會的熱點詞匯，國家各個行業都給予高度關注，教育界也掀起了一股人工智能+教育的浪潮。為了落實《教育信息化2.0行動計劃》和《國家新一代人工智能發展規劃》讓孩子們在校園中就能接觸到智能教育。我市各地區教育部門都在積極探索，希望尋求一種切實可行的途徑，開展實施智能教育。通過走訪調查了解到，目前機器人教育真正走入中小學校園的寥寥無幾，而社會辦學的智能教育卻呈現蓬勃發展勢頭，孩子們學習興趣頗高，與其它特長班相比，其特點是學費價格昂貴，因為教具和耗材太貴。

《圓夢迷彩戰場》這個作品，它的價值就在于，完全可以作為義務教育階段學校機器人教育的一個教具，可以放在信息技術課堂或綜合實踐的活動中，幫助零智能基礎的孩子們啟蒙編程思維，培養機器人編程興趣，通過編程拓展邏輯思維能力。

教具分析

中國科學院資深院士、大連理工大學教授錢令希老人，在給信息技術教材做序時提到：“看書固然重要，更重要的是通過實踐，結合一些事情來學，這樣才能理解快、記得住、用得上?！睂τ诰幊痰膶W習，枯燥的純電腦上教學，有可能隨著知識學習的深入會慢慢磨滅孩子的學習興趣，但是如果有教具呈現，可以實操，孩子們的積極性一下就會上來了。

根據教育部頒布的《中小學信息技術課程指導綱要（試行）》的精神，近十年內我校信息技術教材一直選用大連理工大學出版發行的初中信息技術教材，這套教材經過幾次改版，現在使用的是2016年改版2017年印刷的教材。在這套教材里七年級下冊一個學期的學習內容都是Scratch與機器人的學習，順序結構、分支結構、循環結構、模塊、變量和鏈表的應用，是本冊書編程學習的知識點。

《圓夢迷彩戰場》這個作品設計中，“小提琴”模塊程序編寫使用的是順序結構、“跳舞”模塊的編寫運用了數字循環結構、調用子模塊的方法，“遙控器”模塊程序使用的是分支結構和條件循環結構，“掃亮屏幕”模塊程序用到了變量和循環結構，主程序使用模塊調用、各種邏輯運算和分支結構。本作品除了不支持鏈表外，作品中幾乎涵蓋了教材中七年級下冊一個學期要求掌握的所有知識點。

所以說這個作品完全可以搬上初中信息技術的課堂，每個功能模塊的學習可以作為單元學習的內容出現，也可以把整個作品的學習作為綜合實踐課的學習內容和任務。

2019年6月，我在學校組建指導教師團隊，利用《圓夢迷彩戰場》這個作品給學生們指導了一節綜合實踐活動課，根據孩子們平時的表現和興趣我把學生們分為軟件設計大組和硬件設計大組兩大組，每個大組又分為5個小組，每小組3至4人不等，每個人都有具體任務分工，孩子們團結合作，最后交流匯報。2020年6月這節創新實踐課例在在遼寧省教育教學創新展示中，被遼寧省教育廳評為創新優秀課例。學生們研究興趣正濃，意猶未盡，只惜這樣的教具太少了。

應用案例

建平縣榆樹林子鎮中學的教師使用《圓夢迷彩戰場》這件作品在七年級學生的信息技術課中開展綜合實踐活動，最后生成的成果匯報課《“創客”空間——會表演的機器人》通過國家平臺推廣。這一創新案例于2019年7月曬到了國家教育資源公共服務平臺上，得到了建平縣和朝陽市“一師一優課、一課一名師”活動評審團的認可，被推送到省里參評。2019年10月，經過優化的案例參加遼寧省信息與通訊技術環境下創新教育案例評選，2020年6月我團隊的三位老師均被遼寧省教育廳授予教師創新課堂項目獎。

這件作品作為智能教育的教具走進了校園，解決了學校智能教育的囧態，將機器人教育搬上了課堂，讓實踐班級的孩子們體會體驗體悟智能教育與各學科的聯系，使孩子的潛能得到早期開發，開辟了農村中學智能課堂教育的先河。

該作品賦予了很強的時代色彩，特別是今年春季，大疫當前，在那些馳援武漢的逆行者中，有國之轎子、民族脊梁——英雄的軍人們，他們不計得失，奮勇當先的大無畏精神，讓我更加堅信了這件作品的創作價值。

作品評價

本作品在強國強軍的號角聲中誕生，表達了創作者擁軍愛民的社會主義情感，作品從設計到結束表演，整體有一種積極向上的政治思想氛圍。創作者因為有深厚的愛國主義情懷，所以才去實踐軍旅，因為知恩禮遇，所以才有創作夢想，熱情夢想與激情碰撞，不斷添加創作元素，創作出這件回饋軍人的表演作品。作者勤勞肯干，樂善好施，將作品奉獻給農村教育，以教具的形式走入課堂，給農村孩子們提供了一次絕好的了解機器人、任務編程驅動機器人的學習機會。作品在應用中，讓參與活動的老師和學生明白，多科并舉是未來教育學習發展的一種趨勢，因為在這個實踐學習中，涉及到數學、物理、音樂、美術、舞蹈、工程技術等多學科知識的融合與構建，打破了人們意識里信息技術教學只學操作的詬想。作品從創作到應用，都符合《遼寧省全面深化義務教育課程改革的指導意見》中的育人要求。

第三部分：結論探索

Scratch是美國麻省理工學院面向青少年設計開發的簡易編程工具，該軟件使用積木拼搭方式進行可視化腳本編程，這是很多中小學創客和機器人愛好者必備的一款程序設計語言，學生在學習中不但可以實踐還可以創新，可以發揮孩子無限的想象空間和創造能力。

Scratch雖然寫入信息技術教材有幾年了，也簡單易學，但由于是新知識新領域，很多信息技術教師也不熟悉，學校又不重視，所以有些學校這部分內容根本不授課。雖然近幾年來各地有組織信息技術教師進行不同程度的培訓學習，Scratch語言開課情況有所改善，但對于機器人實操很多教師都是零基礎，根本沒法指導學生創作，失去了教材和編者的用意。

通過走訪調查縣市級教育主管部門和各中小學，發現在朝陽市內的中小學校無論是縣城內中小學還是農村中小學，上機器人實操平臺的學校僅有兩三所，而且都在朝陽市區內，各縣城的孩子還好，有條件的可以送社會培訓班去學習，苦就苦了一些平民孩子和農村孩子，他們根本沒有機會摸索到機器人。下面是發生在我身邊的一個真實例子。

一次朋友聚餐，我早早就到了指定的地點，另一朋友夫妻接上一年級的孩子緊跟著也就到了，我們寒暄著聊著漫無目的的話題，這時孩子在一旁就根父母要求，想參加機器人學習班，因為孩子在學校帶回來一張課外學習的卡片，上面有各種興趣班，有學習套餐。父母隨便看看，找了一個價錢便宜的興趣班敷衍孩子，可是孩子就是不同意，非常執著非常堅定的要學機器人，父母沒辦法，只能無奈的對孩子說“兒子，這個太貴了”！小孩子流著淚還是在不停的央求，我在一旁不知道說點什么好，無意識的說了一句來安慰哭鬧的孩子：“明天和你們校長說，咱在學校里也能學，不去那個破培訓班好不好”？沒想到一句騙小孩兒的話，會成為今天論文的論點。

學校為什么不投入機器人實操平臺呢？我分析有兩點，一是資金不足，組建一個小型的實操平臺少則十幾萬，多則幾十萬，對于義務教育學校來說，如果政府財政不給出資，完全自籌很難實現。二是領導意識不強，重知識不重能力，這個結癥也不能都扣給校長，因為教育部門考核制度是先導，知識的考查是有型的，而能力真實性的考查是不好把控的。我認為教育領導應該放下所謂的政績觀，從中華民族長遠發展的高度立足教育行為，在保證常規教學的前提下，要低下頭來認真研究怎樣才能真正提高學生各方面的能力。

通過張有為同學這件作品在學校中的應用，給了我諸多啟發，就目前農村學校機器人教學這種教育現狀，建議引用一個或幾個機器人教具，來補充學校教育的這塊短板，實現零突破。這樣不但可以緩解資金壓力，也可以鼓勵教師和有能力的學生聯手開發教具，教具可以在縣內或更小范圍內（幾所學校）共享使用，可以擬定詳細的周轉使用制度及易損件添置辦法。

從教二十多年，我一直關注著農村學校信息技術教育與信息化建設和發展，信息技術革命帶來全球“科技智造時代”，對于教學各領域的研究，是每名教育人每天應該踐行的課題，我們一直在奔跑，我們永遠在路上，希望從留下的腳印里能讀出為教育付出的努力。

參考文獻：

[1]李連海，孟志宏.綜合實踐活動——研究性學習（必修）高一 全一冊 沈陽：遼寧教育電子音像出版社，2016.

[2]禹明，劉道溶.中小學綜合實踐活動教學活動設計案例精選.北京：北京大學出版社，2012.

[3]信息技術編委會? 初中信息技術教材? 七年級下冊? 大連：大連理工大學出版社，2017.

[4]文件? 教材[2017]4號? 《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》

[5] 文件? 遼教發[2016]91號? 附件1 《遼寧省全面深化義務教育課程改革的指導意見》? 附件2 《遼寧省義務教育課程設置方案（2016年修訂）》

[6] 文件? 遼教發[2016]94號 《遼寧省義務教育地方課程實施意見》

[7] 為美致新官網https：//www.weeemake.com.cn/platform/

[8] 一師一優、一課一名師網http：//1s1k.eduyun.cn/portal/html/1s1k/index/1.html#