为贯彻国家《全民科学素质行为计划纲要》，由教育部、科协等部门举办的全国青少年机器人竞赛、 青少年机器人交流会等活动蓬勃发展。人工智能已成为国际竞争的新焦点，为抢抓人工智能发展的重大战略机遇， 加快建设创新型国家和世界科技强国，国务院于 2017 年 7 月印发并实施《新一代人工智能发展规划》，明确规定要实施全民智能教育项目，并在中小学设置人工智能相关课程[1]。 各地中小学相应地开设了线上线下、 各具特色的科技创新能力培养课程、机器人技术课程、信息技术第二课堂等，其目的在于丰富中小学生学习生活， 培养青少年科技创新思维和科技创新能力，激发青少年学生的创新意识，培养实践动手能力，全面推进素质教育。
1 青少年科技创新能力培养现状及问题分析
根据中国青少年科技辅导员协会人工智能普及教育专业委员会于 2018 年 11 月 26 日发布的《中小学阶段人工智能普及教育现状调研报告》[2]， 目前学生对人工智能的理解程度还比较浅， 停留在感性和具象的水平，师资不足成为最大痛点。分析发达国家人工智能普及教育在基础教育阶段的布局时， 能够充分调动社会各方力量加强师资培训和能力提升、 注重跨领域跨部门的多方协作。 目前开展人工智能普及教育所面临的几大困难具体体现在 4 个方面：教材制定、评级机制、课程标准和课时保证。
同时由于区域发展不平衡、 科技辅导队伍参差不齐，甚至部分中小学校对青少年科技教育认识不足，或因资金等因素重视程度不够， 导致无法有效开展青少年科技创新能力培养。以广东省为例，机器人教学开展得比较好的城市为广州、深圳、佛山、东莞、中山等经济发达城市，而粤东、粤西、粤北等山区市则较差[3]。 这其中的原因有地区经济实力因素无法普及机器人设备，也有缺乏机器人教育的专职指导教师等方面的因素。
因此，以该院机器人青少年科技教育基地建设为依托，对青少年科技创新能力培养开展研究和实践， 提升青少年科技创新能力。
2 制定中小学机器人技术教学标准
从建构人工智能基础理论体系角度出发， 规划科学的、阶梯发展的、具有前瞻性的 5 个学习领域的青少年机器人教育方面的科技创新能力培养模型， 完善机器人教育的评价体系， 最后形成中小学机器人技术教学标准， 使青少年科技创新能力培养能够得到更加理想的效果。 具体模型[4]内容如下。
2.1 专业知识
举例描述机器人的知识、基本概念、工作原理及理解、应用情况，具备机器人设计和选择技能、搭建技能、调试技能等。
2.2 广泛和融合的知识
从科学、艺术、社会、人类服务、经济或科技等角度，描述并解释机器人对社会的重要意义，并对此做出评述。
2.3 智力技能
﹙1﹚利用机器人解决实际问题的能力、技术的决策能力和创造能力。
﹙2﹚通过信息资源检索，掌握当前机器人产品的更新情况，收集各种产品的型号、性能、规格、价格信息。
﹙3﹚能够在课内、课外一些专业活动或竞赛活动中进行口头言语交流。
﹙4﹚利用现有数据创建图表或其他视觉效果更好的方式，来诠释机器人产品领域的发展趋势。
2.4 应用和协作学习
﹙1﹚参与一个创新性活动或项目，展示或讲解其实践成果，并就其过程做出书面的总结，至少能重点突出这次经历中个人对创新精神的感悟， 进而能阐明其应用前景或价值。
﹙2﹚具有良好的合作精神，综合应用平时积累的科学知识，在精诚协作过程中，不断强化团队协作精神。
2.5 公民素养和思想品质
﹙1﹚具有精益求精、实事求是的态度。
﹙2﹚具有克服困难、解决难题的信心。
﹙3﹚形成积极尝试应用机器人解决实际问题的意识。
﹙4﹚设计制作的机器人作品能否体现关爱自然、珍视生命等积极向上的情感。
3 开发项目式机器人教学案例
创建现代化教育教学模式， 开发分层面的项目式机器人教学案例，将技术研发、科普宣传、科普讲座、科技体验、职业体验等统筹规划，实现理论知识及实践相结合，引导学生积极主动进行探讨，提升学生科技创新能力，取得更加理想的效果。 按照小学低年级、小学高年级、初中、高中划分其技术层次，把机器人知识、技术归入各层面，具体分层如下。
﹙1﹚个人体验层面：面向小学低年级阶段﹙1~4 年级﹚，主要是体验人工智能技术产品，激发小学生的科技兴趣。 采用平台教具进行演示，让机器人动起来，引导小学生的创新意识、创新思维。
﹙2﹚实践操作层面：面向小学高年级阶段﹙5~6 年级﹚，主要是感知人工智能技术产品。 采用平台教具进行简单组装， 让机器人动起来， 培养小学生的动手能力、简单操作能力。
﹙3﹚实践应用层面：面向初中生，主要是应用人工智能技术产品，可通过简单编程、组装，实现对智能设备控制。 采用平台教具进行组装，并进行简单编程，让机器人动起来，培养初中生解决实际问题的能力，并可口头表达或书面描述机器人的应用前景等。
﹙4﹚实现层面：面向高中生，在人工智能技术上进行较高层次的设计，学生可以完成移植、自主发挥、实现完整动作，改造优化实现新功能。培养高中生智力技能， 并可口头表达或书面描述并解释机器人对社会的重要意义。
4 构建机器人科技资源共享平台
构建机器人科技资源共享平台，降低投入成本，提高普及度，实现机器人教育的均衡化发展。为开展机器人教学购买实体机器人需要投入较大的经费， 对于经济欠发达地区的中小学很难承受， 而中小学机器人教育的重点是培养学生的动手实践能力， 是科普不是研究，需要把成熟的技术转换后传授给学生。所以该院嵌入式应用技术创新服务团队要发挥作用， 研发制作的机器人科普装置，结合虚拟机器人仿真平台，将优质科技教育资源的整合及利用作为入手点， 构建相应机器人科技资源共享平台， 便于下乡提供科普宣传和动手体验活动。
5 开展系列活动，实现机器人教育的均衡化发展
﹙1﹚开放型教学体验活动。 让青少年走进高校，借助学院“广东省高职教育电子信息工程技术实训基地”和 “省高职教育工业机器人公共实训中心” 的场地、设备、智力资源，依托智能机器人、语音控制设备、人脸识别等设备和器材，开展区域内的青少年参观、动手实践、交互式活动等科技体验教育活动。通过科普进中小学校园、科普进社区的科普宣传展示活动，传授科学知识和方法， 培养青少年的科学思维和科学实践能力。 尤其是针对农村青少年， 开展送科普文化下乡活动，实现机器人教育的均衡化发展。
﹙2﹚针对目前中小学机器人教师水平参差不齐、缺乏综合知识等问题，组建青少年科技辅导团队，深入中小学校园开展第二课堂指导， 引导和指导中小学校开展青少年科技创新工作。
﹙3﹚加强跨部门合作，社会组织发挥资源聚合平台作用。 高等院校提供教师资源， 教育企业提供产品资源，培训机构提供场地资源，充分调动社会各方力量加强师资培训和能力提升、 注重跨领域跨部门的多方协作，共同推进人工智能、机器人教育的发展。
﹙4﹚协助参与科技创新类竞赛。 中小学生通过参与竞赛过程，共同研究制定问题的解决方案，全面提升他们的科技创新能力，同时在竞赛中增强自信心，强化团队协作精神，促进青少年的全面发展。
6 结语
该文从中小学生科技创新能力需求分析出发，构建青少年科技创新能力培养模型， 研制中小学生机器人创新能力标准体系， 并开发实际教学案例和开展系列科技创新能力培养、研究活动，通过技术体验、职业体验、科技竞赛等实践，对青少年选择未来有所帮助，培养中小学生的科学观念、科学态度、科学思维以及科学实践能力，而为完善人工智能发展做出贡献。
参考文献
[1] 国发〔2017〕35 号.新一代人工智能发展规划[Z].2017-07-08.
[2] 中小学人工智能课程普及度报告：50%老师教学经验不到 1 年[EB/OL],中国教育智库网，2018-12-26.
[3] 张祺,李杭州.中小学机器人教育的问题与对策[J].教育信息技术,2014(9)：3-6.
[4] 何静. 基于 DQP 成果导向的人才培养探索与实践[M].广州:中山大学出版社,2017.
