机器人教育

机器人教育:现状、问题与推进策略

张剑平，王益

(浙江师范大学教育技术系，浙江金华321004)

【摘要】教育机器人是进行信息技术教育的有效载体，机器人教育旨在培养学生的创新精神和综合实践能力。随着我国基础教育信息化的发展，机器人教育正越来越被人们所关注。本文在阐述教育机器人概念和角色定位的基础上，分析了机器人教育的现状和面临的问题，并从产品研发、教育应用、标准研制、协作研究等方面提出推进机器人教育的若干设想。

【关键词】教育机器人；机器人教育；标准；现状；问题；推进策略

一、教育机器人及其角色定位

机器人是一种能够通过程序控制，自主完成某类任务的机器系统，机器人的应用范围十分广泛，可以用于工业、农业、医疗、空间探测、教育领域等等。教育机器人则是一类应用于教育领域的机器人，它一般具备以下特点:首先是教学适用性，符合教学使用的相关需求;其次是具有良好的性能价格比，特定的教学用户群决定了其价位不能过高;再次就是它的开放性和可扩展性，可以根据需要方便地增、减功能模块，进行自主创新；此外，它还应当有友好的人机交互界面。

事实上，教育机器人也是一种十分典型的数字化益智玩具，适用于各个年龄阶段的人群，并且能够以不同角度、通过多样的形式发挥其教育功能，达到"寓教于乐"的目的。

1.教育机器人作为家庭的益智玩具

(1)作为幼教工具

孩子是天生的学习者，孩子们在"玩"的过程中，探索、体验着属于他们的世界。玩具直接影响到孩子的性格、兴趣和爱好。使用教育机器人作为幼教工具，可以让孩子承担更错综复杂的探索并促成其全面发展。传统的幼教工具，如电子书，与孩子的交互有限，而且大多是固定的，

孩子一般只是简单地使用这些工具，而不能对工具本身做任何政动。与传统的幼教工具相比，教育机器人有较强的交互性，交互形式多样，对于儿童来说也不容易产生厌烦感。

教育机器人作为幼教工具，使用形式灵活多样:

它可以作为儿童的伴侣，独生子女没有兄弟姐妹共同生活，容易形成感情上的"自我中心，不善于交流，不善于同情，不善解人意，缺少助人为乐的品质和行为。而教育机器人可以充当儿童伴侣，在一定程度上缓解独生子女的以上问题，例如索尼公司的"AIBO机器狗"，玩偶欣帝(Cindy Smart)等等。教育机器人还可以作为知识获取工具，例如诺博特公司的"智能故事佬"。教育机器人也可以作为培养创新能力的工具，例如乐高公司的机械系列、能源系列等等。

(2)作为成人的玩具

教育机器人也可以开拓成年人的思维。时代志2006年2月的封面文章是"透视GOOGLE 这个一千亿美元的公司，他们的奥秘在哪里? "该杂志的记者在采访GOOGLE的创始人Sergey Brin和Lar-ry Page时，他们的会议桌上堆满了乐高积木，两位创始人均为乐高机器人的爱好者，Page小时候曾使用乐高搭建出了一台打印机，他说这件事给了他无限的自信心。在与记者交谈过程中，Page的于一直没有离开他正在设计的乐高楼梯，同时Brin也在用乐高机器人套装设计一个原子能发电站·…..该杂志所发表的这篇文章的第一句话就是"……GOOGLE是否还可以继续他们的发展两位创始人希望从乐高积木中得到更多的灵感·…"

2.教育机器人作为学校课外活动的载体

研究表明，传统的学校教育是对科学达到概念性理解的主要渠道，但课外的非正式教育即课外活动对于科学知识的学习也有相当大的影响。课外活动不受教学计划、教学大纲和教育形式的限制，活动的范围比较广泛，内容也很丰富。教育机器人作为学校课外活动的载体，不仅使课外活动同时具有科学性和趣味性，而且可以培养学生的创新精神、综合实践能力和协作能力。

当前，教育机器人相关的课外活动形式主要包括:课外兴趣小组，以小组为单位，进行组装与程序的编写，组成完成某种功能的机器人;各种层次和类型的机器人竞赛等等。该类活动对于学生创新精神、创新意识与创新能力的培养有着积极的意义，通过该项活动孩子们可以进行计算

机编程、工程设计、动手制作与技术构建，同时也可以结合他们的日常观察、积累，去寻求自己最完美的解决问题的方案，发展自己的创造力。

3.教育机器人作为基础教育课程教学的载体

机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，机器人涉及到信息技术的多个领域，它融合了多种先进技术，没有一种技术平台会比机器人具有更为强大的综合性。引入教育机器人的教学将给中小学的信息技术课程增添新的活力，成为培养中小学生综合能力、信息素养的优秀平台。

有专家认为，"智能技术是信息技术领域的一个学术前沿，智能机器人的开发与应用全面涉及感测技术、通信技术、智能技术和控制技术，是进行信息技术教育的最佳载体，也是全面培养学生信息素质提高其创新精神和综合实践能力的良好平台。"

4.教育机器人产品据不完全统计，目前国内的教育机器人产品近20种，其中常见产品的如下表所示(排列不分先后)。

二、机器人教育及其现状

1.概况

所谓机器人教育，通常是指学习机器人的基本知识与基本技能，或利用教育机器人优化教育教学效果的理论与实践。2002年在北京召开的"关注中国未来的竞争力一一儿童数字化启蒙"

研讨会上，与会专家一致认为，将数字信息技术介入到传统的幼教方式中去，利用有效的手段与工具对儿童进行数字化启蒙，关系到儿童未来的成长和中国未来的竞争力。

在国外，机器人教育一直是个热点:早在1994年麻省理工学院(MIT)就设立了"设计和建造LEGO机器人"课程(Martin) ，目的是提高工程设计专业学生的设计和创造能力，尝试机器人教育与理科实验的整合;麻省理工学院媒体实验室"终身幼儿园"项目小组开发了各种教学工具，通过与著名积木玩具商乐高公司的紧密合作，该项目组开发出可编程的乐高玩具，帮孩子们学会在数字时代怎样进行设计活动。同时，国外的一些智能机器人实验室也有相应的机器人教育研究的内容。

新加坡国立教育学院(NIB)和乐高教育部于2006年6月在新加坡举办了第一届亚太ROBO-LAB国际教育研讨会，通过专题报告、论文交流和动手制作等方式，就机器人教育及其在科技、数学课程里的应用进行交流，以提高教师们开展机器人教育的科技水平与应用能力。

近年来我国的机器人教育有了很大的发展。教育机器人逐步成为中小学技术课程和综合实践课程的良好载体。教育机器人与学科教育相结合，可以帮助科学、数学、力学等等学科的教学，在国内已经有学者提出机器人与理科教学整合的想法。

2.机器人教学

教育机器人作为教学内容进入中小学，无论国内还是国外，目前都处于起步阶段。从各地情况来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是由学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程教师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。目前，只有极少数的地区和学校将机器人教学纳入了正规课堂教学。

2000年，北京市景山学校以科研课题的形式将机器人普及教育纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学机器人课程教学。2001年，上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开始以"校本课程"的形式进行机器人活动进课堂的探索和尝试。2005年，哈尔滨市正式将机器人引人课堂教学，在哈尔滨师范附小、60中、省实验中学等41所学校开设了"人工智能与机器人"课程，用必修课形式对中小学生进行机器人科学方面的教育。此外，香港在高中及高等教育新学制的改革中，也在高中"设计与应用科技"课程中增设了机器人制作的课程。