廖振伟

[摘           要]  人工智能技术的迅猛发展对创新型人才的培养提出了更高的要求，也推动着智能机器人教学的深入发展。作为一种新兴的人才培育理念，创客理念给智能机器人教学提供了新的发展方向。对创客理念的含义、机器人教学现状、创客理念与智能机器人教育相结合的益处进行分析，探讨如何构建一套成熟的基于创客理念的中职智能机器人教学模式。

[关    键   词]  创客理念;中职;人工智能;机器人教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）47-0194-02

近年来，以互联网、大数据、人工智能为首的新型信息技术的发展给我国社会各个领域、各个行业带来了翻天覆地的变革，与机器人相关的研究和应用也取得了令人骄傲的成果。人工智能技术日益渗透到各行各业。因此，在“创客”式学习的新时代，将创客理念引入智能机器人教学中，探索新的教育模式，不仅可以增强学生的信息意识与创新能力，帮助其养成数字化的学习习惯，也一定会让我国的教育事业找到新的爆发点。

一、创客理念的含义

“创客”一词起源于美国，由英文单词“maker”演变而来，原意是“制造者”，可以理解为有创造性思维和创造能力并乐于通过动手实践将创意变成现实的一群人，他们喜欢并且享受创新、创造的过程。不受性别和年龄的限制，只要你有创意思维、创新精神、实践能力并进行大胆尝试，你就能够成为一名优秀的创客。

二、我国智能机器人教学现状

智能机器人教育主要是让学生学习和了解机器人的基本知识和相关技能，利用机器人教学来帮助改善教育教学效果。目前，在我国的教育行业，以机器人技术为基本载体的创新能力培养活动已经受到一致好评，并得到广泛支持，于是越来越多的高等院校开始加入智能机器人通识教育的课程建设中。但是，由于各学校、各学科的差异化和特殊性以及智能机器人课程知识结构的复杂性和综合性，机器人教育并没有形成一套固定的模式。据统计，截至2016年4月底，我国有63.6%左右的高等院校以各种各样的形式开展了机器人教学活动，详细情况如图1所示。机器人教学的课程性质认识如图2所示。

结合图1、图2，本文认为当前我國机器人教学存在如下问题：

（1）本末倒置，过于关注竞赛本身，忽略培养学生创新能力。近年来，机器人竞赛虽然得到迅速发展，但是企业的插足为竞赛增添了更多功利化的色彩，没有能够较好地体现出其教育的本质，也违背了竞赛的初衷。现在许多机器人竞赛存在参与门槛高的问题，很少有学生能参与到其中，即便是能够参加比赛，学生也由于压力大和时间的限制，没有办法进行深度学习，故而一时难以体会到智能机器人教育的真正乐趣和魅力。

（2）机器人通识教育未得到普及。虽然我国智能机器人教育得到了一定的发展，但大部分高校的课程设置仍以科研和专业教育为主，主要授课对象是微电子、机械、工程、计算机等相关专业的学生。只有少数的高校尝试过开设通识教育课程等综合性较强的科技教育课程。由此可见，目前智能机器人教学仍是专业教育居多，通识教育没有得到大范围的普及和推广。

（3）其他像缺乏专业系统的机器人教育相关师资、教师队伍水平不够、课程资源稀少且超出学生的认知范围等一系列问题也司空见惯。

三、创客理念与智能机器人教育融合发展的益处

通过基本理论学习、动手实践操作、小组交流探讨等多种方式，基于创客理念的机器人教育可以培养学生的创新意识，增强学生的创新能力。创客运动的兴起和创客理念的提出给教育改革开辟了新思路，而机器人教育恰好可以给学生提供进行实践活动的广阔平台。从国家层面来看，基于创客理念的机器人教育践行了“科教兴国、人才强国”的战略，正推动着我国的创新型人才培养朝着多元化、个性化方向加速转型，而且也有利于培养出更多优秀的科技人才，为国家创新实力的增强提供坚实的人才保障。

四、创客理念下中职机器人教学模式的构建

根据国内外机器人教学的现状，我们提出构建“三位一体”的课堂教学模式，旨在为中职信息技术教育领域的变革提供思路。

以问题为中心，以项目为主线，以交流探讨为方式的“三位一体”模式是整个机器人教学过程中所用到的模式。以问题为中心是指在上课之前，老师提出问题，让学生带着疑问去预习相关知识;在课堂中，老师鼓励学生亲自动手操作，让学生在实践过程中自我反思，发现不足并寻找解决方法;在下课之后，老师引导学生对任务完成情况进行回顾和总结，让学生从中得出经验、吸取教训，通过不断的总结和反思来帮助学生增长技能，让他们在完成任务的同时获得成就感，从而激发其对知识的渴求，培养探索创新、拼搏进取的学习精神。以项目为主线是指整个课程的教学都是围绕一个具体的项目来进行的，该项目的进度和完成情况都会被纳入评价指标中。以交流探讨为方式是指每个小组的成员在项目完成过程中进行充分的交流讨论，共同完成任务。这个相互沟通、协调配合的过程其实就是培养团队精神和集体意识的过程。

“三位一体”的机器人教学模式建构的流程如图3所示。该教学模式坚持趣味化的教学方式，让学生体会到学习的乐趣，采取渐进式教学和“任务驱动”式教学，让学生由浅入深了解机器人教学，融入STEAM教育理念，让学生的综合素质得到提高，具体环节如下：

第一环节：“引入情境”。只有创设富有趣味性、激发学生学习兴趣和好奇心的情境，才能真正激发学生内心的求知欲。在这一环节中，老师创设情境，播放相关视频或者设计一些有趣的游戏，以此来增加课堂的活跃度，紧接着抛出与项目有关的专业问题;学生要融入情境中，积极思考，然后去观察和动手操作。

第二环节：“提出项目”。老师要简要介绍一下该项目，提出任务;学生要听明白老师提出的要求，对任务有一个整体、全局的把握，预想一下自己要怎样完成这个项目。

第三环节：“知识讲解”。这也是该模式中最关键的环节。只有把正确的知识传授给学生，接下来的操作才不会偏离正确的轨道。首先要让学生近距离地观察和感受，通过小组内部交流商讨，选派代表上台发言，由老师对学生的发言进行评析，再根据学生的表现进一步对项目原理进行重点讲解和难点分析;学生要尽快接受新知识、多思考、多琢磨。

第四环节：“动手实践”。老师要激发学生自主学习的兴趣，把主动权交到学生手中，鼓励他们主动创造，如果看到学生有疑惑要进行适当引导并提供帮助;学生要好好利用老师提供的器材，多观察思考，多动手实践，多交流讨论，通过小组通力合作共同完成任务。这个过程也有助于提高学生的团队协作能力，培养他们的实践创新精神。

第五环节：“综合应用”。有反思才会有能力的提高，才能将所学真正应用到实践中去。在项目完成后，每个小组需要一名代表进行发言，主要评价一下自己小组的作品，发现不足之处，说说区别于其他组的创新之处、操作过程中遇到了什么困难。这样的大讨论有助于促进学生之间的相互交流和进步提高。最后由老师总结评价每组的课堂表现、任务完成情况，并进一步提出新问题引导学生思考;学生对项目涉及的知识进行归纳，并联系前面的知识形成完整的知识体系，加深对知识的理解，并能够在以后熟练运用所学的新知识去独立完成新的项目。

五、教学案例

本文选取《机械臂》作为教学案例，对机器人教学模式的构建进行分析。

学情分析：该课程面对的是职一的学生，他们思维活跃，有好奇心，注意力难以长时间集中。

教学目标：（1）明确机械臂的概念。

（2）初步学习机械臂的结构和工作原理。

（3）理解机械臂关节运动是依靠什么来驱动的。

（4）掌握机械臂的使用方法。

课堂教学过程：

环节一：引入情境

老师在课堂上播放与机械臂相关的视频，让学生观察场景，提出问题：机器臂到底是怎样运作的呢？

环节二：提出项目

开展“创意比拼”活动，对学生进行分组，每组设计机械臂草图方案，制作机械臂原型，进行比拼。

环节三：知识讲解

老师要从机械知识、电子知识两方面对本节课的知识进行讲解。

环节四：动手实践

老师组织学生根据机械臂草图亲自动手操作去搭建模型，利用程序图卡完成设计图，再拆解机器人作品，观察作品各部分结构组成以及功能实现的原理。

环节五：综合应用

老师总结机械臂的设计原则，对学生的课堂表现进行评价，并引导学生将今天所学的知识应用到实践中。

与国外相比，我国中职学校基于创客理念中的智能机器人教育起步较晚，发展水平较低，还没有形成一套完善、成熟的机器人课堂教学模式。本文遵循“在创造中学习”的理念，探索構建了一套机器人教学模式，但是仍然存在不完善的地方。我国机器人教学的探索，是一项漫长又复杂的任务，只有教育机构、学校、教师等多方面共同努力，才能促进创客理念下机器人教育的长远发展和信息技术教育领域的全面变革。

参考文献：

[1]沈永福.基于创客视角下智能机器人教学实践[J].华夏教师，2020（6）：34.

[2]祁伟，李玉娜.技术支持的智能机器人创客教育平台建设[J].教育现代化，2018，5（45）：32-34，38.

[3]张凌云.一种智能机器人创客教育工作台[P].CN20192075

1418.4，2020-04-10.

◎编辑 郑晓燕