1、中小學(xué)普及機器人文化的探索結(jié)題報告“中小學(xué)普及機器人文化的探索”課題組2003年12月內(nèi)容提要智能機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用趨勢表明，在上世紀(jì)末“計算機文化”已深入人心的基礎(chǔ)上，“機器人文化”將在本世紀(jì)對社會生產(chǎn)力的發(fā)展，對人類生活、工作、思維的方式以及人類的意識形態(tài)產(chǎn)生無可估量的影響。按照“教育要面向現(xiàn)代化，面向世界，面向未來”的要求，在中小學(xué)進(jìn)行普及機器人文化的探索，開發(fā)機器人文化所蘊涵的豐富的教育資源，發(fā)掘機器人文化的教育功能和教育價值，對促進(jìn)教育的改革和發(fā)展，對教師專業(yè)化發(fā)展，對中小學(xué)生整體素質(zhì)的提高，對加快創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，同時對促進(jìn)我國機器人事業(yè)的發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義

2、。本文對中小學(xué)普及機器人文化的必要性、可行性，中小學(xué)開展智能機器人教育的教師培訓(xùn)模式、課程教學(xué)模式、學(xué)校發(fā)展模式進(jìn)行了初步的探索和思考。一、 國內(nèi)外機器人文化教育發(fā)展概況在人類文明的悠遠(yuǎn)長河中，對機器人的夢想和追求已有3000多年的歷史。如今，人類進(jìn)入了信息社會，信息技術(shù)的發(fā)展造就了有感覺、能思考、會決策的智能機器人，將人類和機器人的文化探索推向了前所未有的新高潮。1997年第15屆國際人工智能聯(lián)合大會上舉行了第一屆RoboCup機器人足球世界杯賽，國際人工智能與機器人學(xué)的研究發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)折。來自美、日、瑞典的9位國際著名學(xué)者聯(lián)合發(fā)表重要論文，系統(tǒng)闡述了機器人足球的科學(xué)意義和教育意義。以體

3、育競賽為載體的機器人足球比賽是一項前沿科研競爭和高科技對抗，它的發(fā)展將對一個國家的科學(xué)研究和教育事業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，受到世界各國的高度重視，機器人足球開始進(jìn)入大學(xué)的本科生課程。從90年代以后，在號稱“現(xiàn)代機器人故鄉(xiāng)”的美國，機器人教育不再局限在大學(xué)的專業(yè)學(xué)科教育中。美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認(rèn)知移動機器人”計劃，高中生可免費獲得70公斤重的一套零件，機器人越來越成為一個培養(yǎng)中學(xué)生綜合能力的學(xué)習(xí)平臺。在“世界機器人王國”日本，每所大學(xué)都有高水平的機器人研究和教學(xué)內(nèi)容，每年定期舉行各種不同層次的機器人設(shè)計和制作大賽，既有國際性高水平比賽，也有社區(qū)性中小學(xué)生參加的比賽。機器人的發(fā)展為

4、日本近20年的經(jīng)濟(jì)騰飛起了重要的推動作用。1986年我國“863”高科技發(fā)展計劃正式啟動“智能機器人”主題。到了“九五”期間，“普及機器人文化”被列為該主題第一專題的宗旨之一。1998年中國科技大學(xué)在國內(nèi)率先進(jìn)行了機器人足球的教學(xué)實驗。近幾年來，國內(nèi)高校機器人比賽逐漸增多，“863”計劃為“機器人競賽工作委員會”提供了專項基金，智能機器人比賽正在發(fā)展成為我國創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略性手段。世紀(jì)之交，在全球共同奏鳴的教育信息化和教育改革的時代交響曲中，機器人足球的教育作用迅速傳播到中小學(xué)。在2000年第四屆RoboCup機器人足球世界杯賽上，首次設(shè)立了“初級組”比賽，來自世界各國的中小學(xué)生分別參加了“機器

5、人舞蹈”、“一對一”和“二對二”足球賽等不同類型的比賽。初級組比賽對于培養(yǎng)中小學(xué)生的科技素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和實踐能力具有十分重要的作用。受國際機器人科普活動潮流的沖擊，新世紀(jì)以來，中華大地涌起一股青少年智能機器人競賽活動的熱潮，得到了政府有關(guān)部門的關(guān)注。 “中國青少年電腦機器人競賽活動”是為培養(yǎng)青少年的科技創(chuàng)新精神和動手實踐能力，讓他們能夠更好地適應(yīng)21世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢的一項全國性、有組織、成規(guī)模、緊跟時代科技發(fā)展的青少年科學(xué)技術(shù)活動試點性活動。目前它已經(jīng)成為我國中小學(xué)校青少年科技活動的新亮點，每年大約有50余萬青少年機器人愛好者參加這項活動?！叭珖行W(xué)電腦制作活動”由教育部基礎(chǔ)教育司指導(dǎo)

6、、教育部基礎(chǔ)教育課程教材發(fā)展中心、中央電化教育館、人民教育出版社等聯(lián)合主辦，從2003年開始，增加了機器人滅火、機器人足球比賽兩個重要項目?！叭珖嗌倌昕萍紕?chuàng)新大賽”是一項具有20年歷史的規(guī)模最大、層次最高的具有示范性和導(dǎo)向性的全國青少年科技教育活動，每年約有1500萬青少年參加各級各類的青少年科技創(chuàng)新競賽活動。2003年第18屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽新設(shè)青少年機器人創(chuàng)意設(shè)計的比賽項目?！癐ntel工程大賽”、“全國中小學(xué)生信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐活動”等全國重要賽事也都把機器人創(chuàng)意列入競賽項目。除了政府部門的項目外，由學(xué)術(shù)機構(gòu)、公司廠商聯(lián)合主辦的智能機器人大賽對推進(jìn)我國機器人教育活動、普及機器人文

7、化也產(chǎn)生了非常積極的作用。上海廣茂達(dá)電子信息有限公司1999年研發(fā)成功我國第一臺教育智能機器人“能力風(fēng)暴”。自2000年以來，共培訓(xùn)了2000多名相關(guān)教師，在全國范圍內(nèi)舉辦了4屆“廣茂達(dá)杯”中國智能機器人大賽，參賽隊從60支發(fā)展到150支，比賽項目發(fā)展到七項，有機器人滅火、智能機器人足球、機器人創(chuàng)新展示、機器人現(xiàn)場設(shè)計、機器人論文、機器人擂臺賽和中型組機器人足球賽等。目前，全國有近5000所中小學(xué)已經(jīng)擁有能力風(fēng)暴機器人，共有2000余萬中小學(xué)生成為能力風(fēng)暴機器人的伙伴。方興未艾的智能機器人活動引起了中小學(xué)教育工作者的關(guān)注。2000年北京景山學(xué)校將智能機器人的普及教育以科研課題的方式納入到信息技

8、術(shù)課程中，在國內(nèi)率先開展了中小學(xué)智能機器人課程教學(xué)；上海西南位育中學(xué)、盧灣高級中學(xué)等學(xué)校在2001年開始以“校本課程”的形式進(jìn)行了智能機器人活動進(jìn)課堂的探索和嘗試。2002年以后，隨著我國教育信息化的發(fā)展、“校校通”工程的推進(jìn)，智能機器人技術(shù)向教育領(lǐng)域的滲透已有呈加速度發(fā)展的趨勢。智能機器人事業(yè)和教育事業(yè)同時面臨跨越式發(fā)展的極好機遇。如何把握發(fā)展機遇，對機器人界和教育界都是空前的挑戰(zhàn)。進(jìn)入信息社會，文化越來越成為一個國家綜合國力的重要組成部分。技術(shù)對教育的影響，只有通過文化這個重要的中介和橋梁，才能形成可持續(xù)發(fā)展的生長點?？v觀跨越世紀(jì)的變化，如果說上世紀(jì)末我國“863”高科技發(fā)展計劃把“普及機

9、器人文化”作為我國發(fā)展機器人事業(yè)的一項戰(zhàn)略措施，那么到了新世紀(jì)，普及機器人文化也將越來越成為促進(jìn)教育創(chuàng)新的一個戰(zhàn)略性手段。因此，引發(fā)了中小學(xué)普及機器人文化的探索，一個值得政府部門、學(xué)術(shù)界、機器人界和教育界共同關(guān)注的前瞻性課題。二、 研究概況1. 概念界定文化：廣義指人類在社會實踐過程中所獲得的物質(zhì)、精神的生產(chǎn)能力和創(chuàng)造的物質(zhì)、精神財富的總和；狹義指精神生產(chǎn)能力和精神產(chǎn)品。機器人文化：在人類對機器人的夢想和追求中產(chǎn)生的一種科學(xué)精神與人文精神充分整合的全新的文化形態(tài)。機器人文化是民族文化、創(chuàng)造文化、企業(yè)文化、大學(xué)文化、學(xué)科文化、技術(shù)文化、競賽文化、科學(xué)家文化等多種文化形態(tài)融合的結(jié)晶，開拓創(chuàng)新是機器

10、人文化的實質(zhì)內(nèi)涵。普及機器人文化：以普及機器人科學(xué)知識和應(yīng)用為載體，開發(fā)機器人文化的教育價值，弘揚開拓創(chuàng)新的科學(xué)思想、科學(xué)精神，提高全體國民尤其是青少年的科學(xué)文化素質(zhì)和人文素質(zhì)，提高中華民族的創(chuàng)新能力，普及機器人文化在本質(zhì)上是一個文化創(chuàng)新過程。中小學(xué)普及機器人文化：以智能機器人教育為載體，開發(fā)、應(yīng)用機器人文化的教育價值，在文化的融合、精神的建構(gòu)中實現(xiàn)學(xué)生、教師、學(xué)校的共同發(fā)展，促進(jìn)中小學(xué)教育的跨越式發(fā)展。中小學(xué)普及機器人文化的本質(zhì)屬性是一個教育創(chuàng)新過程。2. 研究目標(biāo)：通過區(qū)域性的以智能機器人教育為載體的教師教育行動研究，提升教師發(fā)展的主體精神和主體意識，開發(fā)機器人文化所蘊涵的豐富的教育資源，

11、促進(jìn)學(xué)生、教師、學(xué)校的共同發(fā)展。3. 研究內(nèi)容：1）中小學(xué)普及機器人文化的必要性、可行性研究2）中小學(xué)普及機器人文化教師教育行動研究3）智能機器人教育進(jìn)入中小學(xué)課程教學(xué)模式的探索4）中小學(xué)普及機器人文化對教育信息化和教育創(chuàng)新的促進(jìn)作用4. 研究方法：1）調(diào)查研究法l 通過互連網(wǎng)上的搜索引擎，實現(xiàn)跨越時空的信息跟蹤，密切關(guān)注國內(nèi)外機器人文化教育發(fā)展動態(tài)和趨勢，為課題研究目標(biāo)定位提供理論依據(jù)；l 設(shè)計調(diào)查問卷，通過對我區(qū)中小學(xué)學(xué)生、教師、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)不同層面的抽樣調(diào)查，為中小學(xué)普及機器人文化的必要性、需要性、可行性研究提供依據(jù)。2）行動研究法 以教師培訓(xùn)行動研究作為本課題的主線和突破口， l 設(shè)定基于

12、智能機器人教育主題的教師繼續(xù)教育課程建設(shè)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、模式l 教師培訓(xùn)活動實踐l 培訓(xùn)活動反饋信息分析和研究l 課程、教材、培訓(xùn)模式的進(jìn)一步調(diào)整l 教師培訓(xùn)模式的改革和創(chuàng)新3）經(jīng)驗總結(jié)法通過個案經(jīng)驗交流、課程開發(fā)階段總結(jié)、培訓(xùn)班學(xué)員小結(jié)和交流、參賽活動總結(jié)交流、中期總結(jié)、開放的社區(qū)交流、基于城域網(wǎng)的超媒體互動學(xué)習(xí)平臺的搭建，激勵思想的沸騰、實現(xiàn)文化的融合、促成精神的建構(gòu)，使課題研究始終定位于教育創(chuàng)新的前沿。5. 基本實施過程：1）準(zhǔn)備階段2001年10月11月對上海廣茂達(dá)電子信息有限公司的個人機器人產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，在上海第四屆青少年科技節(jié)期間，首次參加智能機器人比賽，對本市、本區(qū)的機器人活動進(jìn)

13、行了考察2002年1 月與上海廣茂達(dá)電子信息有限公司達(dá)成協(xié)議，在教師培訓(xùn)項目上進(jìn)行合作2002年1月3月收集信息，處理分析相關(guān)資料，開發(fā)教師培訓(xùn)課程和教材2002年3月5月 “智能機器人設(shè)計和開發(fā)” 第一期教師培訓(xùn)2002年5月6月任務(wù)驅(qū)動教師培訓(xùn)模式的探索，組織教師參加“2002年中國機器人競賽研討會”2）實施階段2002年6月9月“智能機器人”超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的修改第一期教師培訓(xùn)班的總結(jié)2002年9月2003年1月“智能機器人設(shè)計和開發(fā)”第二期教師培訓(xùn)“信息科技與學(xué)科整合的理論和實踐（理科）” 第一期教師培訓(xùn)撰寫中期報告2003年1月6月“智能機器人教育在線”網(wǎng)站建設(shè)“信息技術(shù)與課程整合

14、的研究性學(xué)習(xí)平臺” 第一期教師培訓(xùn)“中小學(xué)普及機器人文化的探索”研訓(xùn)班各類調(diào)查問卷的設(shè)計和抽樣調(diào)查 3）總結(jié)階段2003年7月12月各類調(diào)查問卷的整理、統(tǒng)計、分析整合各類教案、論文資料教育主題網(wǎng)站撰寫課題研究報告三、 研究過程1. 中小學(xué)普及機器人文化的必要性、可行性研究1）哲學(xué)層面的論證通過互聯(lián)網(wǎng)各大搜索引擎的信息檢索，對國內(nèi)外機器人文化教育發(fā)展動態(tài)和趨勢進(jìn)行了動態(tài)跟蹤，對國內(nèi)的教育機器人產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)研。經(jīng)過信息的處理和分析，對文化、機器人文化、普及機器人文化、中小學(xué)普及機器人文化進(jìn)行了概念界定；對機器人文化的內(nèi)涵、中小學(xué)文化的內(nèi)涵和中小學(xué)普及機器人文化的內(nèi)涵進(jìn)行了探索和研究；從哲學(xué)層面論證

15、了中小學(xué)普及機器人文化的必要性、可行性。2）區(qū)域性調(diào)查論證為了進(jìn)一步了解我區(qū)中小學(xué)在學(xué)校、教師、學(xué)生層面對普及機器人文化的認(rèn)識，課題后期，設(shè)計了“學(xué)校問卷”、“教師問卷”和“學(xué)生問卷”，分別在本區(qū)部分中小學(xué)學(xué)生、教師、領(lǐng)導(dǎo)中進(jìn)行了抽樣調(diào)查。a.學(xué)校問卷調(diào)查情況中學(xué)問卷發(fā)出總數(shù)36問卷回收數(shù)15問卷回收率42%小學(xué)401435%參加調(diào)查的中學(xué)航華中學(xué) 梅隴中學(xué) 閔行二中 七寶二中 曹行中學(xué) 閔行三中 古美中學(xué) 莘松中學(xué) 友愛中學(xué) 吳涇中學(xué) 閔行四中 基地附中 新基礎(chǔ)校 莘光學(xué)校 浦江3中參加調(diào)查的小學(xué)曹行小學(xué) 黎明小學(xué) 薔薇小學(xué) 塘灣小學(xué) 吳涇三小 北橋小學(xué) 羅陽小學(xué) 明強小學(xué) 七寶實小 新梅小

16、學(xué) 吳涇小學(xué) 龍柏小學(xué) 麗江小學(xué) 倪偉軍結(jié) 果 分 析100%的學(xué)校認(rèn)為在中小學(xué)普及機器人教育是必要的、可行的。50%的小學(xué)、80%的中學(xué)已開展智能機器人教育活動；79%的小學(xué)、93%的中學(xué)有智能機器人教育活動意向和規(guī)劃；這些數(shù)據(jù)可能高于實際的百分比，因為提交答卷的學(xué)校大部分是已開展或準(zhǔn)備開展機器人教育的，如乘以回收率，這個百分比會相應(yīng)降低。中小學(xué)普及智能機器人教育的瓶頸問題：l 學(xué)校發(fā)展理念l 教師隊伍建設(shè)l 資金的投入結(jié) 論： 在中小學(xué)普及機器人教育是必要的、可行的，學(xué)校發(fā)展理念、師資隊伍建設(shè)、資金的投入是發(fā)展的關(guān)鍵。 b.教師問卷調(diào)查情況樣 本 總 數(shù)100參加調(diào)查的學(xué)校馬橋強恕 上音薈

17、思 浦江3中 羅陽小學(xué) 曹行小學(xué) 北橋中學(xué) 北橋小學(xué) 新基礎(chǔ)校 莘光學(xué)校 梅隴中學(xué) 龍柏小學(xué) 明星小學(xué) 浦江一中 閔行二中 吳涇三小 七寶二中各學(xué)科樣本數(shù)數(shù)學(xué)語文英語物理化學(xué)生物地理152156146歷史政治 美音勞技自然信息體育334102115結(jié) 果 分 析大部分教師比較了解國內(nèi)外智能機器人教育發(fā)展的情況；并愿意或認(rèn)為可以試一試指導(dǎo)學(xué)生開展智能機器人學(xué)習(xí)活動；半數(shù)以上的教師指導(dǎo)過學(xué)科教育、科技活動和研究性學(xué)習(xí)方面的智能機器人教育活動，但指導(dǎo)過機器人競賽的學(xué)科教師幾乎沒有；80%的教師愿意參加智能機器人教育培訓(xùn)；幾乎所有的教師認(rèn)為智能機器人教育和教育信息化、現(xiàn)代化有關(guān)聯(lián)，但只有三分之一的教師

18、認(rèn)為智能機器人教育同教師專業(yè)化發(fā)展密切相關(guān)結(jié) 論：教師具有參與智能機器人教育的較大的熱情，對智能機器人教育同教師專業(yè)化發(fā)展的關(guān)系須進(jìn)一步研究和探討c.學(xué)生問卷調(diào)查情況樣本總 數(shù)628學(xué)校和樣本數(shù)七寶中學(xué)50新基礎(chǔ)校70馬橋強恕10莘光學(xué)校10七寶二中32閔行二中79碧江小學(xué)10龍柏小學(xué)10基地附中128吳涇三小129北橋中學(xué)10梅隴中學(xué)10曹行小學(xué)10北橋小學(xué)10明星小學(xué)10浦江一中10上音薈思10浦江3中10羅陽小學(xué)10結(jié) 果 分 析半數(shù)以上的學(xué)生想?yún)⒓訉W(xué)校的智能機器人活動和智能機器人競賽同時認(rèn)為他們的父母會支持他們參加智能機器人活動，重點中學(xué)的百分比還要更高些；少數(shù)學(xué)生認(rèn)為參加智能機器人活

19、動會影響學(xué)習(xí)；大部分學(xué)生需要智能機器人朋友。結(jié) 論：在中小學(xué)普及智能機器人教育具有學(xué)生興趣和家長支持的基礎(chǔ)d.調(diào)查結(jié)果總體分析i. 調(diào)查結(jié)果從某種程度上也反映了課題研究的輻射效應(yīng)；ii. 在中小學(xué)普及智能機器人教育是必要的、可行的；iii. 大部分學(xué)校認(rèn)為教師隊伍建設(shè)是中小學(xué)普及智能機器人教育的瓶頸問題，這正是本課題研究的重點；iv. 一部分學(xué)校認(rèn)為資金的投入是關(guān)鍵之一，反映出對機器人教育的教學(xué)模式、投資規(guī)模還不夠了解；v. 有關(guān)部門應(yīng)抓住發(fā)展機遇，通過多種渠道開展宣傳和培訓(xùn)，首先轉(zhuǎn)變領(lǐng)導(dǎo)的觀念、把智能機器人教育教師隊伍建設(shè)提升到教師專業(yè)發(fā)展的層面。 2. 教師培訓(xùn)行動研究教師隊伍的建設(shè)是中小

20、學(xué)普及機器人文化和機器人教育的關(guān)鍵，而中小學(xué)普及機器人文化和機器人教育的探索和實踐活動又為教師的專業(yè)成長搭建了一個可持續(xù)發(fā)展的平臺。從2002年3月到2003年6月，開發(fā)了四門不同類型和層次的課程。經(jīng)過五個班級的教學(xué)實踐，培訓(xùn)了140多名學(xué)科教師，通過中小學(xué)教師與智能機器人的零距離接觸，在揭開智能機器人神秘面紗的同時，教育觀、學(xué)習(xí)觀受到空前的沖擊和刷新，堅定了專業(yè)化發(fā)展的目標(biāo)和信心?；谥悄軝C器人教育主題的教師繼續(xù)教育課程開發(fā)課程名稱類別學(xué)時學(xué)習(xí)資源教學(xué)目標(biāo)智能機器人的設(shè)計和開發(fā)普及型60自編“超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)”（光盤）以“能力風(fēng)暴”個人機器人為學(xué)習(xí)平臺，通過“做中學(xué)”，全面接觸計算機軟硬件

21、、傳感器、自動控制、人工智能等高新技術(shù)的基本原理, 提高教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)、科技活動、動手實踐和創(chuàng)造的能力。信息技術(shù)與課程整合的理論和實踐（理科）整合型50信息技術(shù)傳感與控制（華師大）自編“超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)”（光盤）以“未來之星”信息科技學(xué)習(xí)機為學(xué)習(xí)平臺，采用“任務(wù)驅(qū)動”和動手做方式，學(xué)習(xí)傳感與控制為中心的信息科技知識，了解智能機器人與理科實驗整合的發(fā)展前景。信息技術(shù)與課程整合的研究性學(xué)習(xí)平臺提高型30信息技術(shù)智能機器人教程（惲為民主編）學(xué)習(xí)資源光盤以“能力風(fēng)暴”個人機器人、“未來之星”信息科技學(xué)習(xí)機、樂高機器人作為教學(xué)載體，通過任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)信息系統(tǒng)基本模塊的功能，以及在研

22、究性學(xué)習(xí)活動中的應(yīng)用，提升信息技術(shù)與課程整合的層次。中小學(xué)普及機器人文化的探索研訓(xùn)一體化40教育主題網(wǎng)站“智能機器人教育在線”通過區(qū)內(nèi)外智能機器人教育活動的交流總結(jié)，通過教育主題網(wǎng)站的建立，研究智能機器人教育對教育改革、教育創(chuàng)新的促進(jìn)作用，提升教師校本課程開發(fā)能力和指導(dǎo)學(xué)生自主探究、動手實踐、合作交流的能力，促進(jìn)專業(yè)化教師隊伍的形成。為實現(xiàn)課程目標(biāo)，在培訓(xùn)理念、學(xué)習(xí)理念、培訓(xùn)模式、教學(xué)策略、課程資源、評價方法上實施了一系列的改革和探索。1) 培訓(xùn)理念：變以知識更新為目標(biāo)為以發(fā)展和提升教師主體精神和主體意識為目標(biāo)2) 學(xué)習(xí)理念：自主學(xué)習(xí)、互動學(xué)習(xí)、體驗學(xué)習(xí)、反思學(xué)習(xí)3) 培訓(xùn)模式：任務(wù)驅(qū)動、自主

23、探究、合作互動、動手實踐、研訓(xùn)一體化4) 培訓(xùn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)智能機器人主題的教學(xué)設(shè)計或作品設(shè)計5) 教學(xué)策略：以學(xué)員為中心，以問題為中心，以主題為中心6) 課程資源：開發(fā)能支持學(xué)員自主探究、互動學(xué)習(xí)的課程資源；創(chuàng)造性地利用來自網(wǎng)絡(luò)、來自開放的社區(qū)、來自學(xué)員間的一切可用資源；引導(dǎo)學(xué)員在社會的大環(huán)境里學(xué)習(xí)和探索l 超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的設(shè)計、制作和應(yīng)用采用超文本結(jié)構(gòu)，將巨量的、各類媒體的信息（文字、圖形、動畫、圖像、聲音、視頻等），按照人腦的聯(lián)想思維方式，用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)非線性鏈接的形式進(jìn)行組織與管理，整合在光盤上，構(gòu)成一個主題局域網(wǎng)，同時還設(shè)計了與因特網(wǎng)資源的相關(guān)鏈接點。這樣的課程資源叫“超媒體學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)

24、”，相當(dāng)于一部活書，適用于指導(dǎo)基于問題或主題的自主探究學(xué)習(xí)活動，能充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)了一種全新的e-Learning學(xué)習(xí)方式，這種學(xué)習(xí)方式改變了傳統(tǒng)教學(xué)中教師的作用和師生之間的關(guān)系，使參加培訓(xùn)的學(xué)員在獲取高科技新知識的同時，體驗到新的學(xué)習(xí)理念對提高學(xué)習(xí)者終生學(xué)習(xí)、可持續(xù)發(fā)展能力的影響。l “智能機器人教育在線”網(wǎng)站的建設(shè)2002年9月，我區(qū)教育信息網(wǎng)“校校通”工程基本實施，使架構(gòu)一個跨越時空的互動學(xué)習(xí)平臺成為可能。 “智能機器人教育在線”教育主題網(wǎng)站的建設(shè)和“智能機器人教育”專題論壇的開辟，在為“研訓(xùn)一體化”培訓(xùn)提供了一個動態(tài)的資源環(huán)境的同

25、時，也促進(jìn)了教師在網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境中指導(dǎo)學(xué)習(xí)活動的能力。參加研訓(xùn)的教師也積極的制作起自己的主題網(wǎng)站。隨著課題的發(fā)展，“智能機器人教育在線”和七寶二中的“機器人俱樂部”、吳涇三小的“走進(jìn)ROBOT”、梅隴中學(xué)的“電子科技小組”等網(wǎng)站已成為我區(qū)的教育特色網(wǎng)站?！爸悄軝C器人教育在線”網(wǎng)站由主頁、教師天地、學(xué)生樂園、機器人競賽、機器人學(xué)科教育、機器人輔助教育、機器人科學(xué)家、教育機器人、新聞集錦、資源庫十個模塊構(gòu)成；通過互聯(lián)網(wǎng)與全國的機器人教育網(wǎng)站、論壇共同構(gòu)織成為普及機器人文化、推進(jìn)機器人教育的信息中心，培訓(xùn)中心、學(xué)習(xí)中心、交流中心和資源中心。兩年前，以“機器人教育”為關(guān)鍵詞在互連網(wǎng)上搜索，相關(guān)文章只有數(shù)篇

26、，現(xiàn)在，在GOOGLE上檢索到的相關(guān)信息是63500條；兩年前，以“教育機器人”為關(guān)鍵詞在英特網(wǎng)上搜索，相關(guān)信息為零，現(xiàn)在，在GOOGLE上檢索到的相關(guān)信息有44600條。l 創(chuàng)造性地利用開放的社區(qū)資源，共同構(gòu)織推進(jìn)智能機器人教育、普及機器人文化的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)² 主動尋求高科技企業(yè)的技術(shù)支持上海廣茂達(dá)電子信息有限公司是全球教育機器人的開創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者，為我區(qū)教師培訓(xùn)提供了先進(jìn)的學(xué)習(xí)理念、與時俱進(jìn)的技術(shù)支持和“能力風(fēng)暴”教育智能機器人學(xué)習(xí)用機。² 利用高校師資和科研成果在信息技術(shù)與課程整合型培訓(xùn)中，邀請華東師大信息工程學(xué)院的專家教授，運用“任務(wù)驅(qū)動”學(xué)習(xí)模式，指導(dǎo)理科教師學(xué)習(xí)“未來

27、之星”信息科技學(xué)習(xí)機的應(yīng)用，展示智能機器人在與理科實驗整合、在研究性學(xué)習(xí)中的應(yīng)用案例。² 區(qū)內(nèi)外的交流和學(xué)習(xí)活動有：A) 觀摩上海市西南位育中學(xué)的學(xué)生智能機器人校本課程教學(xué)活動；B) 參觀盧灣高級中學(xué)的智能機器人實驗室；C) 參加我國著名機器人專家、蔡鶴皋院士的專題講座；D) 參加市二中學(xué)智能機器人勞技課教學(xué)活動；E) 參加我區(qū)梅隴中學(xué)電子科技校本課程教學(xué)活動；每次活動都有視頻、圖片記錄，整理后發(fā)布在網(wǎng)站上，使交流學(xué)習(xí)的時間和空間進(jìn)一步持續(xù)擴(kuò)大?；陂_放的社區(qū)資源的學(xué)習(xí)探究，激勵和推動了教師主體性參與智能機器人教育的教育實踐，取得豐碩的成果。l 在社會的大環(huán)境里學(xué)習(xí)和探索l 鼓勵教師

28、帶領(lǐng)學(xué)生參加各類智能機器人競賽，和學(xué)生共同獲取獨特的學(xué)習(xí)體驗評價方法：通過作品交流、比賽交流，通過反思，使評價成為新的發(fā)展起點。（附件一“教學(xué)設(shè)計評價量規(guī)表”）3. 智能機器人教育進(jìn)入中小學(xué)課程教學(xué)模式的探索教育是文化的融合，機器人文化的教育價值是通過具體的智能機器人課程教學(xué)來實現(xiàn)的，也就是通過課程的開發(fā)和教師的教學(xué)實踐來實現(xiàn)的。智能機器人課程與傳統(tǒng)的以知識傳授和技能培養(yǎng)為目標(biāo)的課程不同，機器人項目的設(shè)計、制作、調(diào)試具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，在校本課程、信息科技，勞技、科技活動的創(chuàng)新板塊中，在信息技術(shù)與課程的整合中，在各類課程的研究性、探究性學(xué)習(xí)活動中，智能機器人主題都能找到創(chuàng)造

29、和發(fā)展的空間。無論何種形式的智能機器人課程，都必須通過教師創(chuàng)造性的勞動來開發(fā)。在智能機器人教育進(jìn)入中小學(xué)課程教學(xué)模式的探索中，始終貫穿了教師對專業(yè)成長的探索和實踐。教師主體意識、責(zé)任感，主體能動力量和創(chuàng)造精神的提升使教師的課程開發(fā)能力、教學(xué)實踐能力、創(chuàng)新能力得到跨越式的發(fā)展。教師的發(fā)展帶來的是課程的發(fā)展、學(xué)校的發(fā)展，最終是學(xué)生的發(fā)展。1)校本課程的開發(fā)和實踐校本課程是以學(xué)校為基地進(jìn)行開發(fā)的課程，具有校園文化的特色和學(xué)校發(fā)展的方向標(biāo)；對學(xué)生發(fā)展具有獨特的價值，能體現(xiàn)知識、能力、態(tài)度三個方面的有機整合；教師是校本課程開發(fā)的主體，從教師專業(yè)化發(fā)展的視角看，校本課程的開發(fā)極大地提高了教師勞動的復(fù)雜程度

30、和創(chuàng)造性質(zhì)，教師不但要具有相應(yīng)的教學(xué)能力，還要具有課程設(shè)計的能力。新的挑戰(zhàn)意味著新的發(fā)展機遇，課題組的教師們在學(xué)校的教學(xué)實踐中進(jìn)行了積極的探索，又通過“研訓(xùn)一體化”的培訓(xùn)模式交流、提高、發(fā)展。A) 七寶二中七寶二中是一所市級科技特色學(xué)校。多年來，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)非常重視學(xué)生的科技活動，從最初的“生物百項”到“航天科技”，又發(fā)展到車摸、船摸、航模、攝影、科技創(chuàng)新與制作、機器人等等多項科技活動。學(xué)校長遠(yuǎn)規(guī)劃，選拔優(yōu)秀的教師擔(dān)任科技教師，并每年都要開發(fā)相應(yīng)課程，科技活動課統(tǒng)籌安排在學(xué)校教學(xué)的課程表內(nèi)，保證了科技教學(xué)和活動的正常進(jìn)行，使學(xué)校的科技活動得以健康的發(fā)展。學(xué)校為更進(jìn)一步開展科技活動，統(tǒng)籌安排，籌措資

31、金，建設(shè)了科技活動的專用場所七寶二中科技園，機器人活動室就是科技園中的活動場所之一。七寶二中學(xué)生的機器人科技活動從1999年9月開始起步。對于一個新項目，學(xué)校立足發(fā)展，把教師隊伍建設(shè)放在第一位，先后參加培訓(xùn)的教師達(dá)20多人次。目前推出的校本課程有“機器人知識”、“簡易機器人制作”、“普及型機器人制作”、“普及型智能機器人制作”、“智能機器人（能力風(fēng)暴個人機器人、未來之星學(xué)習(xí)機）的改裝與編程”、“滅火機器人”等七門課程。2002年上半年開始籌備建立機器人活動室，在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)大力支持下，科技教師季海濤、夏豐敏兩位教師主動收集、修理學(xué)校的舊電腦，經(jīng)過種種努力，七月初，一個擁有12臺學(xué)生用計算機、2臺教

32、師用計算機、數(shù)字投影機1臺、5臺“能力風(fēng)暴”、8臺“未來之星”機器人、機器人滅火場地和機器人踢足球場地各1個的初具規(guī)模的機器人活動室宣告建成。經(jīng)過兩個學(xué)期的活動實踐，極大的方便了機器人的科技教學(xué)和活動，增添了學(xué)生的活動興趣和求知欲望。學(xué)生智能機器人活動課程采用“課內(nèi)與課外相結(jié)合”、“普及與提高相結(jié)合”的模式。l 課內(nèi)普及：中預(yù)年級和初一年級開設(shè)機器人校本課程，4個活動小組，每個小組20人左右，每周共4課時。課程內(nèi)容為“機器人滅火”、“普及型機器人的制作”；l 課外提高：課外活動以“機器人俱樂部”形式開展，會員活動時間是每周二、四下午4：004：50，活動內(nèi)容為“機器人創(chuàng)新”、機器人知識講座等。

33、在學(xué)校的支持下，教師積極指導(dǎo)學(xué)生參加機器人競賽，獲得體驗性學(xué)習(xí)的機會，如上海市第四屆青少年科技節(jié)機器人滅火競賽、第三屆和第四屆中國智能機器人大賽機器人滅火競賽、京滬智能機器人滅火對抗賽、“頭腦奧林匹克”擂臺賽等。通過比賽的磨練，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、綜合能力有了提高，學(xué)生參加智能機器人活動逐步得到家長的理解和大力支持。七寶二中的智能機器人教育的發(fā)展模式在區(qū)內(nèi)具有示范作用。B) 基地附中基地附中是一所新學(xué)校，在已經(jīng)全面普及了信息化教學(xué)的基礎(chǔ)上，開始啟動學(xué)生機器人活動，雖然起步比較晚，由于校長重視，教師努力，已有很好的發(fā)展勢頭，成為后起之秀。學(xué)校有4名教師參加過培訓(xùn)，準(zhǔn)備從高一學(xué)生課外活動入手，一開始困

34、難很多。校長孫雄要求學(xué)校科技總指導(dǎo)與年級組、班主任在高一年級中作普遍的動員，切實抓好這項工作。2002年10 月在學(xué)?！暗谝粚每萍脊?jié)”期間，科技總指導(dǎo)做了為什么要開展機器人活動的專題報告，聘請華東師范大學(xué)計算機學(xué)院的黃勇教授作機器人原理的科普講座。請“能力風(fēng)暴”、“未來之星”等上海有名的機器人公司來學(xué)校展示產(chǎn)品，請閔行區(qū)少科站來校表演“智能小車”比賽。通過宣傳、講座、展覽、表演，機器人活動的概念在學(xué)生、教師的頭腦里逐步的清晰起來，兩個月后，有14名高一、高二同學(xué)參加的基地附中的第一期“機器人興趣班”終于開班了。為了辦好這個來之不宜的興趣班，學(xué)校決定聘請區(qū)少科站的機器人教師陸梅東與教師黃見遠(yuǎn)一起

35、來輔導(dǎo)這些同學(xué)。第一期“機器人興趣班”獲得的第一個獎是“2002上海市青少年機器蟲競賽格斗（高中組）一等獎”。從此，基地附中在近兩年里，獲得了30余個市級、區(qū)級獎項。在這些獎項中，含金量最高的要數(shù)第十八屆上海市青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)意機器人一等獎和中英文化交流項目“挑戰(zhàn)機器人”上海賽區(qū)第一名。目前，學(xué)校從提高和普及兩方面入手進(jìn)一步發(fā)展學(xué)校的機器人教育。學(xué)校設(shè)立了“創(chuàng)新實驗室”，專門開展機器人教學(xué)，并設(shè)法引進(jìn)機器人教學(xué)的專業(yè)教師。高中有“機器人興趣班”兩個，初一年級開設(shè)了 “我們的Robot”校本課程。由黃見遠(yuǎn)老師編寫的機器人校本教材，以提高學(xué)生綜合能力為目標(biāo)，將物理、化學(xué)、科技史常識，計算機知識

36、的應(yīng)用與勞技課動手做的能力結(jié)合在一起。學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過動手動腦，在理解和幫助機器人感知、思考、動作的過程中，學(xué)到一種科學(xué)而高效的思維方式，提高了多種能力，還培養(yǎng)了良好的習(xí)慣。在學(xué)生的成長中，教師自身的專業(yè)意識進(jìn)一步提升，黃見遠(yuǎn)老師這次發(fā)現(xiàn)和帶領(lǐng)學(xué)生參加首次中英文化交流項目“挑戰(zhàn)機器人”的比賽，就是創(chuàng)造性地利用了開放的社區(qū)資源，為學(xué)校、為學(xué)生也為自身的發(fā)展開辟了一個新空間。C) 梅隴中學(xué)梅隴中學(xué)以國防科技教育作為學(xué)校特色，丁志康老師在參加第一期培訓(xùn)結(jié)束后，就開始設(shè)計“讓機器人逐步走進(jìn)課堂”的三個階段的計劃，并著手編寫了國防科技校本教材“光電小車的原理和實驗制作”。在初二年級普及學(xué)習(xí)光電小車制作的

37、基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行機器人制作的探究性學(xué)習(xí)。通過近一年的教學(xué)，學(xué)生通過親歷實踐、自主體驗學(xué)習(xí)過程，極大地提高了學(xué)習(xí)興趣、動手能力、科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊精神、創(chuàng)新能力，參賽獲獎后主動反思，寫體會、寫科技論文在網(wǎng)上交流；教師通過“教”與“學(xué)”的改革實踐，提升了對教育意義的理解，教師和學(xué)生的關(guān)系逐漸發(fā)展成主體之間的交互和建構(gòu)?！把杏?xùn)一體化”培訓(xùn)中，組織全體學(xué)員觀摩了丁老師的課程教學(xué)，并攝制成視頻作品發(fā)布在網(wǎng)站，成為教師培訓(xùn)行動研究的新課程資源。以上三位教師平均年齡54歲，都是在參加了普及型教師培訓(xùn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)參加“研訓(xùn)一體化”培訓(xùn)。主體意識的提升使他們充分挖掘、發(fā)揮了自身的創(chuàng)造才能和工作熱情，甚至在生病住院

38、期間也未停止研究。他們的研究工作得到所在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)大力支持。智能機器人校本課程的開發(fā)過程，就是教師的專業(yè)成長過程，也是和學(xué)生、學(xué)校共同發(fā)展的過程。2) 信息科技學(xué)科教育課程的拓展 集計算機和計算機語言、通信、網(wǎng)絡(luò)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、人工智能等為一體的教育智能機器人的出現(xiàn)，為中小學(xué)信息科技教育提供了一個生態(tài)學(xué)習(xí)環(huán)境。從智能機器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能要素看，由于智能機器人的信息獲取模塊、信息加工、處理模塊、信息應(yīng)用模塊的功能與人類的感覺器官、大腦、四肢是一一對應(yīng)的，以此作為中小學(xué)生全面接觸、學(xué)習(xí)信息科技，理解信息科技內(nèi)涵的智能化學(xué)習(xí)平臺，有利于中小學(xué)生信息素養(yǎng)、想象力、創(chuàng)造力的全面提高。智能機器人系

39、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能要素人類通過計算機程序?qū)⒅腔圪x予機器人，因此智能機器人的開發(fā)是學(xué)習(xí)計算機程序設(shè)計的理想載體。通過機器人項目，學(xué)生們將具體的活動抽象為編程的思想，再用圖形化編程語言或代碼程序語言在計算機上編成程序，然后通過計算機和機器人的通訊，將程序下載到機器人的微處理器，通過觀察機器人的運行情況來調(diào)試、驗證、反思、改進(jìn)程序。學(xué)習(xí)過程以任務(wù)驅(qū)動，需要學(xué)生動手、動腦，合作、協(xié)調(diào)。這種寓教于樂的學(xué)習(xí)模式，使程序設(shè)計學(xué)習(xí)變得生動活潑。尤其是推出了圖形化編程語言和仿真機器人后，使程序設(shè)計教學(xué)能更突出“算法”（解決問題的方法）的學(xué)習(xí)，使“算法”變得直觀而形象，即使是低年級的學(xué)生也能學(xué)得津津樂道，大大提高了學(xué)

40、生對學(xué)習(xí)的投入度，有利于學(xué)生高級思維能力、對整體進(jìn)行規(guī)劃的能力、解決問題的能力、連續(xù)運用推理的能力、合作溝通能力、動手能力、創(chuàng)新能力的提高。吳涇三小的楊冬俊老師在智能機器人與小學(xué)信息科技課堂教學(xué)整合中作了積極的探索。吳涇三小從2001年開始教育信息化建設(shè)，精心打造數(shù)字化校園，很重視教師隊伍的建設(shè)。學(xué)校先后有兩名教師參加了教師教育行動研究。2002年5月開始開展智能機器人興趣小組的活動，在先期參加培訓(xùn)的姜劍峰老師指導(dǎo)學(xué)生在國內(nèi)外智能機器人滅火比賽取得佳績的基礎(chǔ)上，后期參加培訓(xùn)的楊冬俊老師通過“智能機器人與小學(xué)信息科技課堂教學(xué)整合實踐和思考”的課題研究，把原來智能機器人興趣小組的活動形式普及到班級

41、的課程教學(xué)，再逐步普及到年級、學(xué)校。智能機器人與小學(xué)信息科技課堂教學(xué)整合必須從教學(xué)設(shè)計開始。楊老師以能力風(fēng)暴智能機器人仿真系統(tǒng)使用教程、信息技術(shù)智能機器人小學(xué)教程、信息技術(shù)智能機器人初中教程和校園網(wǎng)作為學(xué)習(xí)資源，采用SVJC仿真機器人圖形化編程環(huán)境，應(yīng)用建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計理論，為學(xué)生設(shè)計了三個學(xué)習(xí)活動：活動一：夢想機器人；活動二：網(wǎng)上行，看機器人家族；活動三：讓機器人唱歌；教學(xué)對象是全體三年級學(xué)生（從未接觸過機器人）。通過六個課時的學(xué)習(xí)活動，在信息技術(shù)同美術(shù)、音樂的整合中，學(xué)生輕松快樂地學(xué)會了使用圖形化編程語言設(shè)計、制作能唱“雪絨花”、“英雄少年”的唱歌機器人。這是一次很成功的嘗試。（附件二“智

42、能機器人與小學(xué)信息科技課堂教學(xué)整合實踐和思考”）楊老師是個青年教師，參加工作才一年。通過自己的研究，對課程、教材、教學(xué)、教育等名詞的意義有了新的理解：“認(rèn)識到教師的責(zé)任在于促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，和對其各種能力的培養(yǎng)；認(rèn)識到教師扮演的角色在教學(xué)中要有很大改變，要變教學(xué)的主導(dǎo)者為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，學(xué)生主動建構(gòu)知識的幫助者、促進(jìn)者；認(rèn)識到師生的教與學(xué)生的學(xué)是互動的，師生的發(fā)展是多向度的，學(xué)生在教師的發(fā)展中成長，教師在學(xué)生的成長中發(fā)展?！敝悄軝C器人課程在教學(xué)中的實踐，使年青教師在教師成長的道路邁出了堅實的一步。教師的發(fā)展和學(xué)校的發(fā)展也是互相的。吳涇三小的教育信息化建設(shè)目標(biāo)、領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)校發(fā)展理念為教師專業(yè)發(fā)展搭

43、建了平臺。3) 信息技術(shù)和課程整合的研究性學(xué)習(xí)課程智能機器人是一門跨學(xué)科、高度綜合、極具成長性的學(xué)科，使機器人教育能自然融合在各學(xué)科教育中，為信息科技和課程整合、研究性學(xué)習(xí)、綜合創(chuàng)新活動提供了優(yōu)秀的學(xué)習(xí)平臺。傳感器學(xué)智能機器人微電子學(xué)人工智能數(shù) 學(xué)物理學(xué)哲 學(xué)自動控制通訊技術(shù)心理學(xué)仿生學(xué)生物學(xué)機電一體化信息科學(xué)機械學(xué)······ 在教師教育行動研究中來自區(qū)內(nèi)12個學(xué)校的26名理科教師參加了“信息技術(shù)與課程整合的理論和實踐”培訓(xùn)班，華東師范大學(xué)信息工程學(xué)院黃勇教授結(jié)合他研制的“未來之星”信息科技學(xué)習(xí)機在研究性學(xué)習(xí)中的應(yīng)用事例，向老師們展示了智能機器人在與理科實驗整合中的應(yīng)用前景。培訓(xùn)結(jié)束后，七寶二中黃敏老師申報了區(qū)級