对机器人教育的反思与展望

摘要：2018年3月1日发布的《美国机器智能国家战略》中提到，机器智能可以融入课堂教学，为学生提供个性化的学习体验，并提升教师的教学效率与学生的学习体验。随着教育机器人的出现、创客教育的发展和STEAM教育的需求，机器人教育逐渐步入大众的视野。机器人教育的应用包括教育机器人产品、机器人教材、机器人竞赛与机器人教学活动，而相关机器人教育的学术研究主要集中在目的、技术与方法三个层面。实施从深度学习、研究体验、生涯指导三个维度设计的教学实践活动结果表明，机器人教育可以帮助学生学习多学科知识，培养学生的问题解决能力。未来的机器人教育将朝学科融合的方向发展，需将研究重点放在推进机器人教育评价研究与机器人教育师资培养以及加强“产政学”合作上。

关键词：机器人；机器智能；机器人教育；创客教育；教育机器人；人工智能；教学设计；机器人竞赛

我国机器人教育的发展还处于初级阶段，关于机器人教育的研究也没有国外深入，并且在教学实践中还有不少的问题亟待解决。2013年8月，美国教育部教育科学研究所和国家科学基金会颁布《教育研究和发展通用指南》指出，教育研究分为基础研究、早期阶段或探索研究、设计和开发研究、效用研究、有效性研究、规模化研究等六种类型[34]。针对机器人教育的发展，我们现已到了需要建设机器人教育的研究和发展的生态环境，不断加强教育的基础研究和探索研究这一新阶段。

（一）需要更多关键技术的支持

语音识别、人工智能和仿生科技是目前发展教育机器人的三个关键技术[35]。语音识别是机器人与人类沟通的重要手段；人工智能使教育机器人能够模仿人脑进行思维；仿生科技使教育机器人能够做出如人类或其他生物一样细腻的动作。2018年，自然基金信息科学部设立F070106教育机器人，用于解决教育机器人装备架构、教育机器人智能模式、教育机器人交互技术、教育机器人应用等方面的关键技术。智能性、互动性、角色性等是衡量教育机器人产品的重要指标，我们希望教育机器人具备像人一样思考和行动，从而能够更好地辅助教学，与学生进行互动，这离不开机器智能相关技术的支撑。

（二）开展机器人教育的难重点研究与师资培训

学术研究的重点应从现状分析向深入研究、从理论向实证进行转变，并且加强机器人教育的评价与师资培养方面的研究。目前，国内关于机器人教育的研究大多为研究综述和现状分析，而关于机器智能如何驱动教育发展、“人工智能+教育”对于学生素养培养的作用等内容，还缺乏深入的研究。我们需要对“人工智能驱动教育的基础理论与方法”进行相关研究与攻关。另外，关于教育机器人的教学设计、课程开发、实践应用之类的研究较少。今后的研究应该向实证研究方向倾斜，以教学实践为基础，切实推进机器人教育的发展。由于国内关于机器人教育的教学评价和师资培养方面的文献屈指可数，机器人教育的教学效果一般又是潜在的，利用目前的教学评价系统难以精确量化，因此，如何对机器人教育进行客观有效的评价仍是一个难题。同时，机器人教育的师资队伍也比较薄弱，专业的机器人教育教师相对匮乏，这在一定程度上也制约了机器人教育的发展。所以，加强机器人教育教师的培养，应成为今后一段时期机器人教育的研究重点[36]。

（三）教育应用从学科内容向能力转变

目前，国内的机器人教育正经历着由“竞赛导向→能力导向”的转变，机器人教育不再以竞赛为目标，而是以培养学生信息素养和综合能力为目标。由于机器人自身的综合性和应用领域的广泛性，机器人课程跨学科交叉的特征十分明显。在中小学教育中，机器人教育应该与创客教育、STEAM教育相结合，融入到日常的学科教学中，促进跨学科融合和课程改革。机器人教育不仅可以与信息技术课相结合，也可以与语文、数学、英语、物理、化学、生物等基础学科教学有机融合。比如，可以通过与人形机器人的对话互动，来帮助小学生提高语言技能；利用仿生机器人来学习生物知识和物理知识等。面向智能时代，机器人教育可以与3D打印技术、开源软件、开源硬件相结合，以拓展学生的知识面，培养学生面向21世纪的综合技能，有条件的学校还可以开设与机器人教育相关的校本课程。

（四）强化产品开发与教学应用的联系

机器人教育产业链涉及硬件制造、平台开发、应用服务提供等几类厂商，但目前很多机器人公司只负责教育机器人硬件的开发、制造、组装及测试，提供简单的产品说明和操作手册，并不参与课程开发和教学设计。这样的产业模式，显然不利于机器人教育发挥最大的作用。只有当教育机器人的制造商与学校教师共同参与课程开发和教学设计，设计开发出丰富的教学情境应用程序、服务与内容，才能使教育机器人真正满足教与学的需求。在普及推广机器人教育方面，可以借鉴日本“产政学合作”的经验，即政府、企业、学校三方加强合作，进一步完善机器人教育的产业链。

随着科学技术的不断发展、软硬件技术的不断成熟、制造成本的逐步降低，机器智能从根本上改变了我们现有的教育方式，教育机器人将会越来越广泛地应用到教学中去，开展机器人教育已是大势所趋。特别是在“教育信息化2.0”与“人工智能+教育”的背景下，机器智能与教育教学会不断融合，机器人教育本身高度的学科交叉与综合性，使之能在教育领域发挥重要的作用，不断推进教育创新与教学的变革。

参考文献：

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