1 前言
隨著智能機器人的發(fā)展，中小學(xué)越來越重視機器人教育。機器人創(chuàng)客教育推動了信息技術(shù)課程的創(chuàng)新發(fā)展，對信息技術(shù)教師的要求也逐漸增高。然而，中小學(xué)缺乏符合機器人創(chuàng)客的師資，影響了中小學(xué)機器人創(chuàng)客教育的發(fā)展，給師范院校培養(yǎng)機器人創(chuàng)客教師提出要求。如何培養(yǎng)優(yōu)秀的機器人創(chuàng)客教師，是值得探索研究的問題。
2 中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動的目標
國家政策
中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會編制的《中小學(xué)智能機器人課程指導(dǎo)意見（試行）》指出，中小學(xué)智能機器人課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生對智能機器人的興趣，讓學(xué)生了解和掌握以智能機器人為載體的通用技術(shù)與信息技術(shù)的基本知識和技能，了解技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用對人類生活和科學(xué)的深刻影響，通過智能機器人課程培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力。
2015年9月，教育部發(fā)布的《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中提出：有效利用信息技術(shù)推進“眾創(chuàng)空間”建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)生有較強的信息意識與創(chuàng)新意識，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣。
2017年7月，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出利用智能技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系，要求我國中小學(xué)階段設(shè)置人工智能、編程教育等課程，完善相關(guān)課程體系。
中小學(xué)信息技術(shù)課程標準 2003年，教育部頒布《普通高中信息技術(shù)課程標準（實驗）》，首次在高中通用技術(shù)課程中設(shè)立“簡易機器人制作”，在信息技術(shù)課程中設(shè)立“人工智能初步”內(nèi)容作為選修模塊。
2012年5月，中國教育技術(shù)協(xié)會信息技術(shù)教育專業(yè)委員會起草的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標準（2012版）》，對中小學(xué)機器人教育模塊的教學(xué)內(nèi)容進行了詳細說明。
2017年制定的《普通高中信息技術(shù)課程標準》，選擇性必修課程“人工智能初步”和“開源硬件項目設(shè)計”模塊中納入人工智能、機器人、編程等內(nèi)容。可見，國家對機器人教育越來越重視，機器人教育將逐步滲入我國基礎(chǔ)教育階段，在中小學(xué)開展機器人的相關(guān)探究活動。
為滿足社會發(fā)展需求，基礎(chǔ)教育課程標準不斷改革，機器人教育也逐步獲得重視，當前社會各界廣泛圍繞機器人設(shè)計與制作展開創(chuàng)客教育。
3 中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動的課程內(nèi)容
基礎(chǔ)模塊分為理論知識和實際操作兩部分內(nèi)容。
1）理論知識是指機器人的基本概念、特點、分類、功能及其在操作中需要的理論知識等。對基礎(chǔ)知識有了深入的了解和認識，為之后的具體操作訓(xùn)練作鋪墊。
2）實際操作是指機器人組裝和利用Arduino等編程語言編寫程序。學(xué)生能夠根據(jù)機器人組裝結(jié)構(gòu)圖，獨自完成機器人的組裝，也能夠卸裝和改裝。學(xué)生要了解編程語言、編程的原理，能夠根據(jù)實際操作調(diào)試程序，能更深刻地理解有關(guān)編程的知識，實現(xiàn)各類機器人功能。
基礎(chǔ)模塊的目標是通過實際操作，使學(xué)生對所學(xué)知識有一個全面鞏固和綜合訓(xùn)練，提高他們搭建、組裝的操作能力和編程能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、探究意識，提高協(xié)作能力和團隊意識。
擴展提升模塊
擴展提升模塊是參加校內(nèi)外組織的各類機器人比賽。通過參加機器人比賽實現(xiàn)“賽中學(xué)”的有效學(xué)習(xí)，不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)機器人知識的興趣，提升機器人操作能力，促進學(xué)生創(chuàng)作和動手能力，同時能夠營造良好的學(xué)習(xí)氣氛，調(diào)動學(xué)生的實踐熱情，鍛煉學(xué)生的實踐操作能力。在比賽過程中能夠提高學(xué)生獨立分析問題的能力和解決問題的能力，讓學(xué)生綜合運用專業(yè)知識，提升團隊合作能力，積累參加機器人競賽的經(jīng)驗。
4 中小學(xué)學(xué)習(xí)者特征分析
小學(xué)根據(jù)《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標準（2012版）》，學(xué)生從三年級就開始學(xué)習(xí)信息技術(shù)，到五年級已掌握信息技術(shù)基礎(chǔ)知識，了解信息技術(shù)的發(fā)展過程及對社會的影響，初步具有獲取、傳輸、處理和應(yīng)用信息的能力等基礎(chǔ)的信息素養(yǎng)。機器人創(chuàng)客活動需要較強的動手操作能力，對于低年級的學(xué)生來說很難完成。然而，五、六年級的學(xué)生探究能力較強，對新事物有很強的好奇心，能夠快速接受新事物，能夠很好地進行機器人創(chuàng)客活動。
中學(xué)生已經(jīng)具備信息獲取、信息處理與加工等相應(yīng)的信息素養(yǎng)，因此，獲取機器人學(xué)習(xí)資源對中學(xué)生來說不成問題。中學(xué)生有較強的好奇心，思維活躍，能夠掌握程序編碼，理解編碼設(shè)計原理。不僅如此，中學(xué)生有很強的動手能力，在機器人創(chuàng)客活動中根據(jù)機器人組裝圖，能夠自主完成機器人組裝、卸裝等實踐操作，不需要一一進行講解或說明。
5 中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動組織形式
2017年，教育部新制定《普通高中信息技術(shù)課程標準》，在課程標準中更深度地呈現(xiàn)有關(guān)人工智能和機器人的內(nèi)容。因此，機器人教育在信息技術(shù)課程中成為一個重要的組成部分。中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動組織形式分為課堂教學(xué)、操作訓(xùn)練和科技活動等三個方面。
課堂教學(xué)
機器人創(chuàng)客的基本理論知識是教師通過課堂講授的方式，利用4～6學(xué)時的時間進行機器人創(chuàng)客教育。在課堂教學(xué)中，教師還可以將學(xué)生分成小組，組織學(xué)生搜集機器人相關(guān)資料，整理成報告形式。教師在每一堂課選一個小組做課前五分鐘講座，做一些關(guān)于機器人知識和前沿發(fā)展的小講座，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以讓學(xué)生及時了解機器人發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，掌握更多的有關(guān)機器人的基本理論知識。
操作訓(xùn)練
經(jīng)過教師課堂講授，學(xué)生已具備一定的基礎(chǔ)知識。操作訓(xùn)練階段為10～12學(xué)時，主要搭建簡單的機器人模型，并利用Arduino等編程語言編寫程序。操作訓(xùn)練大部分是以學(xué)生為主、教師為輔，基于項目學(xué)習(xí)的方式來完成教學(xué)。每一堂課，教師給學(xué)生提供任務(wù)和相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生以小組的形式進行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，完成課堂學(xué)習(xí)項目。教師以指導(dǎo)者的角色對學(xué)生進行個別指導(dǎo)，對學(xué)生提出的問題及時反饋;在課堂結(jié)束前要組織學(xué)生對他們的任務(wù)或作品進行自評和互評，教師也要進行合理的評價和反饋。
科技活動
科技活動是指創(chuàng)建活動小組，利用各種技術(shù)資源和平臺參與機器人競賽。機器人競賽既是一項很好的科技創(chuàng)新活動，又是普及機器人教育的重要途徑，為對機器人感興趣的學(xué)生提供一個延伸學(xué)習(xí)的平臺。教師可以在校內(nèi)組織機器人競賽，通過競賽讓學(xué)生體驗競賽的氛圍，積累經(jīng)驗。通過校內(nèi)機器人競賽，教師可以選出較優(yōu)秀的一兩支隊伍進行訓(xùn)練和培訓(xùn)，參加校外的機器人大賽，如州內(nèi)機器人比賽、吉林省機器人大賽、中國青少年機器人大賽等。
6 中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動評價
過程性評價
機器人創(chuàng)客活動的過程性評價是在學(xué)習(xí)機器人的過程中隨時對學(xué)生的學(xué)習(xí)各方面情況進行評價。這樣可以使教師隨時得到學(xué)生各方面發(fā)展程度的反饋信息，可以使學(xué)生隨時發(fā)現(xiàn)自身存在的問題，并及時加以改進，掌握正確的學(xué)習(xí)策略，明確學(xué)習(xí)目標，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。在課前，對有關(guān)機器人的知識點或前一節(jié)的內(nèi)容進行提問或測驗，了解學(xué)生掌握所學(xué)機器人知識的程度;在課中，對機器人編程、機器人組裝、團隊合作、小組作品展示等進行學(xué)生自評和互評以及教師評價，才能及時糾正問題，逐步完善學(xué)習(xí)方式，提高機器人學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量;在課后，通過布置的作業(yè)和任務(wù)來讓學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解學(xué)生在課上的學(xué)習(xí)效果。單元測試和期中考試是為了了解學(xué)生經(jīng)過一段時間的學(xué)習(xí)，所掌握的機器人知識技能程度。
總結(jié)性評價
中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動過程中過程性評價與總結(jié)性評價要互相結(jié)合?？偨Y(jié)性評價是指期末考試或最終作品的評價，考查學(xué)生的機器人知識與技能。在機器人創(chuàng)客活動中，參加機器人大賽也是一個能夠很好地體現(xiàn)總結(jié)性評價的方式，不僅能夠體現(xiàn)學(xué)生所掌握的理論知識和操作技能，而且能體現(xiàn)小組合作能力、解決問題能力、表達能力。教師可以通過觀察每一位學(xué)生在比賽中的表現(xiàn)，如機器人搭建、機器人演示、編程以及解決突發(fā)問題等，給出初步的總結(jié)性評價，也可以參考比賽中獲得的名次。教師要明確每位學(xué)生在小組中的參與程度與付出，給出一個公平合理的評價。
7 構(gòu)建師范生機器人創(chuàng)客素養(yǎng)模型
機器人創(chuàng)客素養(yǎng)模型是根據(jù)社會發(fā)展需求、國家政策以及中小學(xué)課程標準內(nèi)容為依據(jù)，通過了解中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動的課程內(nèi)容，分析中小學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，分析中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動組織形式，了解中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動評價等四個方面，總結(jié)機器人創(chuàng)客教師在每個方面應(yīng)具備的能力，通過分析、整理、完善、加工，構(gòu)建機器人創(chuàng)客素養(yǎng)模型，如圖1所示。
機器人創(chuàng)客素養(yǎng)的定義
祝智庭認為，創(chuàng)客素養(yǎng)是指所有人適應(yīng)社會與工作在創(chuàng)造層面的知識與能力，與學(xué)習(xí)者人際溝通、團隊協(xié)作、創(chuàng)新問題解決、批判性思維和專業(yè)技能等方面的能力有關(guān)。
機器人創(chuàng)客素養(yǎng)是機器人創(chuàng)客教師與學(xué)生在機器人教育過程中應(yīng)具備的意識與能力，主要包括機器人創(chuàng)客意識、機器人知識與技能、設(shè)計與準備、管理與評價等四個方面。
創(chuàng)客意識
作為機器人創(chuàng)客教師，必須要具備機器人創(chuàng)客意識。創(chuàng)客意識包括道德意識、安全意識、責任意識、崇尚科學(xué)意識、創(chuàng)新意識以及終身學(xué)習(xí)意識。機器人創(chuàng)客教師應(yīng)該有較強的道德意識，在傳授知識和技能的過程中要注意言行的表達，引導(dǎo)學(xué)生自覺遵守道德規(guī)范。機器人創(chuàng)客教師掌握計算機的網(wǎng)絡(luò)安全知識是必要的條件，除此之外，在機器人組裝實踐過程中，要了解機器人安全常識，從而很好地引導(dǎo)學(xué)生在安全的環(huán)境下完成機器人實踐活動。機器人創(chuàng)客教師要有耐心，要有不怕苦的品質(zhì)，要對學(xué)生的學(xué)習(xí)負責，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和引導(dǎo)者。不僅如此，機器人創(chuàng)客教師要對機器人課堂教學(xué)負責，按時完成教學(xué)任務(wù)，認真對待每一節(jié)課堂教學(xué)，努力提高機器人教學(xué)質(zhì)量。因此，樹立責任意識是機器人創(chuàng)客教師在機器人教育過程中必不可少的。崇尚科學(xué)意識是指熱愛科學(xué)、積極探索科學(xué)，試著把科學(xué)融入實際的學(xué)習(xí)和生活中。
隨著科學(xué)的發(fā)展，機器人教育也發(fā)生變革。因此，機器人創(chuàng)客教師要實時關(guān)注先進的理念和技術(shù)，對機器人教學(xué)目標、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)評價不斷創(chuàng)新，樹立創(chuàng)新意識是機器人創(chuàng)客教師必要的素養(yǎng)之一。終身學(xué)習(xí)意識是指機器人創(chuàng)客教師要關(guān)注教育改革，不斷學(xué)習(xí)機器人的知識和技能，探索研究機器人。通過學(xué)習(xí)，提高自身的知識水平和各項技能，成為優(yōu)秀的機器人創(chuàng)客教師。
知識與技能
有關(guān)機器人的知識和技能是機器人創(chuàng)客教師應(yīng)該具備的最基本的能力。知識與技能維度包含機器人基礎(chǔ)知識、機器人組裝技能以及編寫調(diào)試程序。機器人基礎(chǔ)知識是對機器人的初步認識，要理解機器人的相關(guān)定義，機器人的發(fā)展、分類、結(jié)構(gòu)特點，機器人的工作原理等。機器人組裝技能具體指進行機器人組裝、卸裝以及改裝的技巧和能力。機器人創(chuàng)客教師不僅要掌握理論知識，也要熟練掌握機器人組裝等操作技能。熟練掌握這些技能，才能很好地指導(dǎo)學(xué)生進行機器人組裝等操作。不僅如此，還應(yīng)了解Arduino等軟件編程平臺，要了解編程語言，掌握程序設(shè)計原理，能夠編寫程序、調(diào)試程序。
設(shè)計與準備
設(shè)計與準備模塊包含機器人教學(xué)設(shè)計、獲取資源的能力、分析與解決問題的能力等三個方面。
機器人教學(xué)設(shè)計主要是指學(xué)情分析、教學(xué)目標分析、教學(xué)內(nèi)容分析、教學(xué)方法選擇、教學(xué)過程組織、教學(xué)評價等。機器人創(chuàng)客教師能夠獨立完成每一堂課的機器人教學(xué)設(shè)計，并能夠通過實際教學(xué)，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，完善機器人教學(xué)設(shè)計。機器人創(chuàng)客教學(xué)必須具有創(chuàng)新點，機器人創(chuàng)客教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)情特點，合理安排教學(xué)內(nèi)容，采用先進的教學(xué)方法和教學(xué)模式，設(shè)計出具有獨特創(chuàng)新的教學(xué)設(shè)計。
獲取資源的能力是指機器人創(chuàng)客教師能夠?qū)Υ罅康臋C器人學(xué)習(xí)資源進行分析、鑒別、評價，選擇有用的學(xué)習(xí)資源，并在此基礎(chǔ)上進行加工，使學(xué)習(xí)資源更加有效精致。
機器人創(chuàng)客教師應(yīng)具備分析與解決問題的能力。在機器人教學(xué)和參賽過程中會發(fā)生很多問題需要解決，機器人創(chuàng)客教師要主動發(fā)現(xiàn)知識或技術(shù)上的問題，分析問題，善于解決問題，也要引導(dǎo)學(xué)生解決學(xué)習(xí)過程中的問題。
管理與評價
管理與評價包括組織與管理學(xué)生的學(xué)習(xí)和活動、實踐與創(chuàng)新能力、評價與判斷能力以及指導(dǎo)參賽能力等四個方面。
組織管理學(xué)生的學(xué)習(xí)和活動，是指機器人創(chuàng)客教師要設(shè)計學(xué)生自主或合作學(xué)習(xí)機器人的環(huán)境與資源，設(shè)計機器人教學(xué)任務(wù)，合理安排小組，進行協(xié)作學(xué)習(xí)，并能引導(dǎo)學(xué)生形成良好的人際關(guān)系。機器人創(chuàng)客教師要引導(dǎo)學(xué)生在師生和生生之間不斷地溝通交流，樂于傾聽他人的建議和想法，也要引導(dǎo)學(xué)生善于與他人分享知識、技術(shù)、學(xué)習(xí)資源、經(jīng)驗和成果。機器人教育中，協(xié)作是至關(guān)重要的。遇到困難，機器人創(chuàng)客教師要成為學(xué)生之間相互溝通交流、不斷磨合、形成共識的引導(dǎo)者，使學(xué)生的協(xié)作能力發(fā)揮到極致。
實踐能力是指機器人創(chuàng)客教師要有較強的動手能力，機器人創(chuàng)客大部分是通過一系列的動手實踐來完成的。創(chuàng)新能力是機器人創(chuàng)客最基本的素養(yǎng)，機器人創(chuàng)客教師要能夠獲取新型的教學(xué)資源，采用創(chuàng)新的教學(xué)方法，設(shè)計有創(chuàng)意的機器人教學(xué)設(shè)計，也要引導(dǎo)學(xué)生積極參與機器人創(chuàng)新比賽。
評價與判斷的能力包括機器人創(chuàng)客教師合理地選擇評價工具實施教學(xué)評價，發(fā)現(xiàn)機器人教學(xué)問題，提出改進方案。引導(dǎo)學(xué)生利用評價工具進行自評和互評，機器人創(chuàng)客教師也能夠及時反饋，做好對機器人教育的過程性和總結(jié)性評價。
指導(dǎo)參賽是指機器人創(chuàng)客教師要指導(dǎo)學(xué)生參加各項機器人大賽（如州內(nèi)機器人比賽、吉林省機器人大賽），知道機器人比賽的規(guī)章制度，掌握比賽流程，能夠及時解決比賽過程中的突發(fā)情況，能使學(xué)生順利完成比賽，獲得優(yōu)秀的成績。
8 結(jié)語
創(chuàng)客教育的不斷發(fā)展，對師資的要求也不斷提升。師范生作為未來的機器人創(chuàng)客教師，不僅要具備機器人創(chuàng)客意識、機器人知識與各項技能，而且要能夠設(shè)計出較好的機器人教學(xué)設(shè)計，具備獲取機器人資源的能力、解決問題的能力、組織管理能力、實踐創(chuàng)新能力與評價判斷能力。與其他創(chuàng)客教育不同的是，機器人創(chuàng)客教育包含參加各項機器人大賽，因此，教師也必須要有指導(dǎo)學(xué)生參賽的能力。依據(jù)社會發(fā)展需求、國家政策、中小學(xué)課程標準內(nèi)容，通過了解中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動的課程內(nèi)容，分析中小學(xué)生的學(xué)習(xí)特征，分析中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動組織形式，了解中小學(xué)機器人創(chuàng)客活動評價等內(nèi)容，建構(gòu)出機器人創(chuàng)客素養(yǎng)模型，以期機器人創(chuàng)客素養(yǎng)模型能為師范院校的機器人教師培養(yǎng)提供借鑒。