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。
我国教育部于2003年4月正式颁布《普通高中技术课程(实验)标准》，首次在"通用技术"科目中设立了"简易机器人制作"模块，它是基于计算机技术的学习平台、将机械传动与单片机的应用有机组合的一个选修课程模块。该模块为学生提供了运用当代先进技术和先进思想方法进行设计、制作，以解决实际问题的机会。与此同时，新的高中课程标准在"信息技术"科目中也设立了"人工智能初步"选修模块，迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。
3.机器人竞赛
开展各种展示和竞赛活动是普及机器人教育的一个重要途径，机器人竞赛项目的内容、规则及评分办法等的创意设计都极富创造性和挑战性。通过组织丰富多彩的青少年机器人竞赛，可以激发广大青少年对科技的兴趣，提高青少年的科学素质，并为机器人研究和开发储蓄后备人才。国际、国内几项影响较大的机器人竞赛包括:
FIRA机器人足球赛，由国际机器人足球联盟FIRA(https://www.doczj.com/doc/981492136.html,)举办，自1995年以来，FI- RA在全球每年举行一次机器人世界杯比赛（FIRA Cup)，同时举办学术会议(FIRA Congress),供参赛者交流他们在机器人足球研究方面的经验和技术。
机器人足球世界杯赛RoboCup(https://www.doczj.com/doc/981492136.html,),这是为促进人工智能技术以及相关领域的发展而设立的一个国际性的研究和教育组织，选择了足球赛作为基本领域来促进人工智能和机器人的研究。目前RoboCup包括小型机器人、中型机器人、四腿机器人等比赛项目，在比赛的同时还开展其它相关活动。
机器人灭火比赛（https://www.doczj.com/doc/981492136.html,/events/robot/）、FLL机器人世界锦标赛（http:// https://www.doczj.com/doc/981492136.html,/）、机器人迷宫（https://www.doczj.com/doc/981492136.html,/）也是较有影响的机器人国际赛事。
2006年10月，由中国自动化学会、RoboCup中国委员会和科技部高技术研究发展中心联合主办的2006中国机器人大赛及2006 RoboCup中国公开赛在苏州举行。
中国青少年机器人竞赛"是2001年起由中国科协青少年工作部积极创意并组织开展的一项青少年科技活动，该赛事每年一度，己相继在广东、河南、广西、陕西举办，第六届中国青少年
机器人竞赛于2006年7月在云南昆明举行，竞赛分为"智能机器人单项竞技""机器人工程设计""机器人足球杯""FLL机器人世锦赛中国区赛"四个类别，按照高中、初中、小学三个组别进行比赛。
每年一度的"广茂达杯"中国智能机器人大赛开创于2000年，第七届"广茂达杯"中国智能机器人大赛于2006年8月在上海华东师范大学举行，竞赛共设14个项目，包括机器人灭火、机器人足球、机器人擂台赛、机器人排雷、创新项目展示和机器人论文等。
三、机器人教育面临的问题
目前，机器人教育已经越来越被人们所关注，机器人教育的各项活动也在学校中得到一定程度的开展，但是所存在的问题也不容忽视:
1.机器人教育的教学目标尚欠科学。小学、初中、高中机器人教学的分阶段目标的划分不够明确与合理，导致相关教材的区分度低、特色不强。
2.缺乏科学规划与教学设计。目前机器人教学的"教材"质量不高，大多属于"产品说明书"或"用户指南"式的，缺少课程与教学专家的参与和指导。
3.教育机器人产品缺少规范。目前教育机器人的品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低。另一方面，适应于不同学段的性能价格比高的教育机器人产品却很少。
4.教育行政部门不够重视，缺少从教育视角进行的研究。当前中小学机器人教育的开展，在一定程度上是由教育机器人企业在推动。虽然企业在初期为此做出的贡献应当予以肯定，但是随着机器人教育的逐渐深入与普及，目前亟需教育行政部门、教学研究机构给予充分的关注、协调与引导。
四、推进机器人教育的几点思考
1.关于教育机器人的研究与开发
目前国内外教育机器人的品牌较多，并有不同特色。但总体而言，教学适用性强、性能价格比高的教育机器人产品仍然比较匮乏。教育机器人的功能有限及设计陈旧，易导致人们对其兴
趣的衰减。为了避免这种僵化现象，就要求在现有的教育机器人产品的基础上，不断推陈出新，研究开发出各种新的产品。从技术角度上看，教育机器人应有更好的开放性和可扩展性，具有更强的交互性，良好的人机界面对教育机器人来说也很重要。同时，应当深入挖掘教育机器人的教育应用途径，更有效地发挥它的作用。此外，有必要研究与发挥教育机器人在幼儿园、中小学甚至大学学科教学中的作用以及相应的应用方式。
2.关于教育机器人的教育应用
在基础教育领域，教育机器人应该和当前的基础教育课程改革相结合。例如，在小学和初中阶段，可以将研究机器人与"综合实践活动"有机结合;在高中阶段，可以将教育机器人与"人工智能初步""算法与程序设计""简易机器人制作""电子控制技术" 等技术类课程进行结合，有条件的学校可以开设"人工智能与机器人"校本课程。事实上，教育机器人所体现的知识的综合性使它不仅能成为信息技术教育的载体，也可以成为信息技术与中小学课程整合的载体。
在高等学校中开展智能机器人学科教学，进行多层次的机器人教育，既可以普及机器人知识，加强机器人专业建设，也可提高机器人的应用水平。应当在教师教育相关的专业，例如教育技术学、信息技术教育专业中开设与人工智能、机器人教育相关的课程。
各种形式的机器人竞赛是全球范围内教育机器人应用的重要形式之一，目前这些机器人竞赛大都集中在诸如灭火、迷宫、足球等等竞技类项目上。要注重通过此类活动培养学生的创造力、协作能力和技能，为此需要关注竞赛项目的创新性。例如，竞赛项目的设计可以更加关注人工智能与机器人的结合点。
3.关于教育机器人的相关标准
目前教育机器人产品繁杂、质量差异甚大，各个厂商的产品自成体系，互不兼容，缺少教育机器人的相关标准，在一定程度上影响了教育机器人的健康应用与发展。所以有必要组织、研制一系列相关的标准(或规范) ，用于指导教育机器人产品的开发和学校开展机器人教育活动的实践。
笔者认为，教育机器人标准可以从以下两个方面考虑:(1)对教育机器人产品的规范:教育机器人企业生产的产品应适合于不同年龄段儿童的认知水平，对不同的使用者提供合适的功能、配
件以及人机界面，该标准可供企业研发教育机器人产品、学校选用教育机器人设备时参考;(2)对教育机器人教育教学活动的引导:阐述对于不同层次学习者的不同教学内容，应选用的机器人类型和规格，适合他们参加的比赛，以及通过这些活动可以达到的预期教学目标，该标准可供学校开展教育机器人课程教学、课外活动时参考。
制订教育机器人标准，不仅有助于解决教育机器人产品的开发、选用、教学实施等当前机器人教育中所存在的问题，而且有利于中小学机器人教育资源、实施经验的共享，对于推动我国机器人教育健康、规范、可持续发展有着积极的作用。
4.关于开展机器人教育的协作研究
机器人教育的深人开展，需要广大中小学校、高等院校、教学研究部门的协作研究与共同努力，需要教育行政部门的重视，需要相关企业的支持。目前，中国教育技术协会信息技术教育专业委员会正在策划、组织以中小学、高校、教研部门、企业为主体的"人工智能与机器人教育"协作组织，并研制相关的"课题指南" (https://www.doczj.com/doc/981492136.html,/ai-robot)。上述工作的目的在于:一方面，在借鉴国外中小学人工智能与机器人教育理念与经验的基础上，为我国中小学开展人工智能与机器人教学提供可操作的教学与学习模式、教学评价方法，推进我国中小学人工智能与机器人教育的健康发展;另一方面，探索机器人在人工智能教育中的应用问题，更好地与基础教育课程改革相结合，充分体现课程改革理念，充分发挥机器人在培养学生创新能力方面的作用。
平昌县土兴小学 2016年度“机器人教育”工作方案 一、机器人教育推广的宗旨和推广意义 根据市、县教科体局的有关精神，为加强科学技术普及教育，针对不同年龄段的学生，设立与之相应的教育机器人创意项目课程，使学生通过理论与实践相结合的方法，进一步学习掌握机械、电子结构、信息技术、电脑应用等综合知识，让他们在探究科学知识的实践中，结合所学的综合知识，运用科学创新的方法，分析和解决创意活动中所遇到的问题。从小树立他们的团队意识、社会意识、科学意识、以及创新意识，为提高青少年的科学素质，适应未来社会发展的需要打下良好的基础。 二、机器人教育的功能 1、增加学校的品牌科技教学特色，成为学校的亮点。 2、丰富学校的科技活动项目，建立起学校机器人教育活动基地,成为学生学习、活动的乐园,学校开设特色课程，成为教学亮点； 3、展示学校教育成果与形象，进行更多教育研究探索； 4、辅助多种基础课程教学，如信息技术、研究性学习、通用技术课程、综合实践课等； 5、学校开展科技小组活动、机器人竞赛 6、个人学习软件编程、电子技术、单片机设计、机械工程设计等,增加学生接触高科技的机会，培养学生动手实践能力，让他们掌握基本的程序编程方法。 三、机器人教育领导小组 组长：刘建平
副组长：张文智梁宏毅 成员：李渊明朱军军李继林李霞李崇王倩林李正法李海峰李中永裴毅毅李亚平 四、机器人教育的团队建设 指导教师：小学组、初中组各1名（待定）。 裁判员：小学组、初中组各1名（待定）。 学生：小学组、初中组各15名（待定）。 2016年3月中旬组织指导教师、裁判员参加集中培训。 五、机器人教育器材购置 2016年3月上旬完成器材购置（购置清单见附表） 六、机器人教育工作室 小学组、初中组各安排一间教室 二0一六年二月二十五日
机器人教育可以采用哪几种方式 在科学技术突飞猛进的今天，机器人教育变得越来越重要，为什么我们要了解机器人教育？机器人教育究竟有哪几种类型呢？接下来，格物斯坦小坦克来说说。 机器人技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术，为学生能力、素质的培养承载着新的使命。机器人教育在教学中体现了以下几个方面的作用：让学生了解机器人的发展和应用现状，理解机器人的概念和工作方式，为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础。让学生了解机器人各个传感器的功能，学习编写简单的机器人控制程序，提高学生分析问题和解决问题的能力。通过机器人竞赛和完成各项任务，使学生在搭建机器人和编制程序的过程中培养动手能力、协作能力和创造能力。 充分体现了学生的主体地位和老师的主导作用，有目的的培养学生的科学素养。实现与国际接轨的需要。日本、美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响，已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。我国要赶超世界教育先进水平，必须大力加强机器人教育。机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调整。开展机器人教育，有助于使我们在机器人时代走向世界前列。 机器人的发明、研究及应用实践是以科学研究和社会生产为需求的，进入到教育是其领域的扩大与发展。但是，由于它所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性，这都使的机器人对教育而言具有更多的价值。根据有关机器人教育专家的研究与实践，机器人教育的应用可以分为五种类型。机器人学科教学，是指把机器人学看成是一门科学，在各级各类教育中，以专门课程的方式，使所有学生普遍掌握关于机器人学的基本知识与基本技能。
如何在中小学开展机器人教育课程 机器人教育课程是一门跨学科的综合性的科学技术。它涉及自动控制、计算机和网络技术、传感器、人工智能、微电子技术和机械工程等多个学科领域。格物斯坦小坦克认为面对当下人工智能技术的发展和创新人才的培养，在大力实施中小学信息技术教育战略的进程中，抓住时机在中小学引入机器人教育，提升学生对现代科技和信息技术的全面认识和理解，激发对创意和创新的兴趣，并作为一种培养创意思维和创新人才的新载体。 机器人教育作为创新人才培养的新模式，在目前的教育教学实践中，还仅处在活动层面，机器人教育大多是以课外活动和各种兴趣班、培训班的模式开展的。也的确有相当数量的中小学校能够积极组织学生参加各类智能机器人的活动或竞赛，但作为课程引入到教学中的却很少。为了让更多的学生能够接触机器人，培养学生的创新意识和动手能力以及团队合作意识，应该积极开展中小学机器人教育课程。 根据机器人教育课程的特点，我们课程教学的方法统一为：任务驱动、新知教授、实践应用。任务驱动，教师根据每节课的学习内容，合理地设计教学任务。课时安排为每周两节课，两个课时已经足够学生完成一个作品的制作。学生根据任务要求，进行问题分析、问题解决、小组讨论等环节，让学生发现问题，引起认知冲突，以便引入新知。 新知教授，学生将任务进行仔细剖析，并填写学生工程册（学习工程册是学生学习的一个凭证，也是学生进行任务分解、问题解决过程的记录）后，教师就可以根据学生反映的问题，引出本节课的教学内容。由于机器人课程的特殊化，可以将每个新知（一般的传感器的应用）分为“是什么、有什么作用、怎么使用、应用了哪些学科知识”几个部分。学生通过以上几个部分可以较为深入地认识每一个固件，也可以扩展学生思维，促进学生进行创作。由浅入深、理论联系实际，让学生能更多地将学习贴近生活，将生活的问题搬进学习中来。 实践应用，在一段时间的教学内，积极组织学生进行小组竞赛。教师应设计与生活相关的主题，让学生将生活与学习有效联系起来，达到培养学生体会生活、观察生活的目的，激发学生热爱科学、探索科学的精神。
浅谈小学机器人课堂教学的实践策略 [内容摘要]机器人，我们现在都已经比较熟悉了，她作为信息技术学科的一个拓展平台已经得到各方面的认可：让机器人走进课堂，走向每一位学生，让更多的孩子了解机器人，培养孩子综合能力和信息素养。然而，当我们看到机器人这个特殊的课堂教学平台的亮丽风景的同时，我们还在思考：机器人课堂教学中到底要教什么采用怎么样的教学模式与策略学生才会感兴趣对机器人教学成效又该怎样评价本文就以这样的思路，谈谈我对机器人课堂教学实践策略的思考。 [关键词] 机器人课堂教学实践策略 随着机器人课堂教学活动的不断推进，实践中的我们都遇到类似的困惑：学生对机器人的兴趣很高很高，可是在短短几堂课的教学实践之后，学生的兴趣、学生的热情似乎大打折扣，到底是什么原因引起的这种变化，怎样才能让机器人课堂“活”起来，让学生能够灵活应用机器人学习中的各种知识，解决生活中的实际问题，真正地做到活学活用。 一、找准机器人教与学的支点：机器人课堂教学到底要教什么 1.机器人课堂教学需要准确定位 首先，我们必须清楚地意识到，我们所讲的机器人不是一门学科，他不是大学所学的机器人学科“下放”到我们中小学的学习中来。 其次，我们必须明确我们开展机 器人课堂教学的主要任务是培养学 生对机器人研究的兴趣，同时培养学
生分析问题、解决问题的能力。 如今，新课程提倡研究性学习，真正的研究性学习才能激发学生兴趣，提高学习的效率，而我们的机器人的学习属于真正的研究性学习。在整个学习过程中，学生得到多元的乐趣体验，与生活息息相关。 因此，我觉得我们的机器人课堂教学的核心应该是：程序设计初步知识，在此基础上培养孩子协作、创新的多元智能。 2.认清机器人课堂教学对教师提出的要求 作为机器人课堂教学实践的我们自身需要做好各项准备，这也是对我们参与机器人课堂教学实践所提出的具体要求，我们在实践过程中发现机器人课堂实践对我们的要求很高，主要体现在：1.有一定的耐心。2.有一定的动手能力。3.有一定的电子技能技术。4.有一定的程序编写能力。5.有一定的创造欲望。6.有一定的观察生活感受生活的激情。 由于机器人的教学还是处于起步阶段，我们都还在不断了解，也都在“摸石头过河”，我们自身的准备工作，对自身所提出的要求，做得踏实一点，要求严格一些，在教学中就可以做到游刃有余。 二、瞅准机器人教与学的时机：什么时候开始教学机器人 机器人的学习需要学生的生活经验作为基础，包括学生对问题的分析、解决问题的能力，都会影响机器人学习的积极性。 曾经也有学者提出“程序设计教学越早越好”但我个人认为也不能太早。必须切合学生的学习实际，跟学校信息技术教学整体协同，不过我们可以在早期的机器人课堂教学采用实体机器人，进行搭建研究学习，简单介绍相关机械原理，培养孩子的动手能力。
机器人教育现状 机器人看似高深的类人智能电子产品已经走进课堂，走向大众教育。格物斯坦小坦克来讲讲机器人进入教育，所具有的“五种类型”。 机器人的发明、研究及应用实践是以科学研究和社会生产为需求的，进入到教育是其领域的扩大与发展。由于它所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性，这都使得机器人对教育而言具有更多的价值。根据有关机器人教育专家的研究与实践，机器人对于教育的应用可以分为五种类型。 第一种方式，机器人学科教学是指把机器人教育看成是一门科学，在各级各类教育中，以专门课程的方式，使所有学生普遍掌握关于机器人教育的基本知识与基本技能。其教学目标如下。 （1）知识目标：了解机器人软件工程、硬件结构、功能与应用等方面的基本知识。（2）技能目标：能进行机器人程序设计与编写，能拼装多种具有实用功能的机器人，能进行机器人及智能家电的使用维护，能自主开发软件控制机器人。 （3）情感目标：培养对人工智能技术的兴趣，真正认识到智能机器人对社会进步与经济发展的作用。 机器人教育成为学科课程，尤其对中小学而言师资、器材、场地及活动经费、教学经验等都具有很大的挑战。 第二种方式，机器人辅助教学是指师生以机器人为主要教学媒体和工具所进行的教与学活动。与机器人辅助教学概念相近的还有机器人辅助学习机器人辅助训练，机器人辅助教育，以及基于机器人的教育。
与机器人课程比较起来，机器人辅助于教学的特点是它不是教学的主体，是一种辅助。即充当助手、学伴、环境或者智能化的器材，起到一个普通的教具所不能有的智能性作用。 第三种方式，机器人管理教学是指机器人在课堂教学、教务、财务、人事、设备等教学管理活动中所发挥的计划、组织、协调、指挥与控制作用。机器人管理是从组织形式、组织效率等进行发挥其自动化、智能性的特点，即属于一种辅助管理的功能。第四种方式，机器人代理（师生）事务机器人具有人的智慧和人的部分功能，完全能代替师生处理一些课堂教学之外的其他事务。比如机器人代为借书，代为作笔记，或者代为定餐、打饭等。利用机器人的代理事务功能，目的是提高与学习相关的，能够促进学习效率、质量的提高。 第五种方式，机器人主持教学是机器人在教育中应用的高层次。在这一层次中，机器人在许多方面不再是配角，而是成为教学组织、实施与管理的主人。机器人成为我们学习的对象，这好像是遥不可及的事，但是人工智能结合虚拟现实技术、多媒体技术等让它成为实现并非太难，只是如何要越来越符合教育的发展才是更重要的。 纵观机器人进入教育的五大方式，很多功能也是相互辅助、相互关联、相互融合的，我们不易完全的把它们割裂开来，而是相互结合发展，共同营造一种丰富多彩的机器人教育。 机器人教育已经进入大学教育，列入了人工智能、自动化等相关专业的课程之中，从课程理论到课程实践已经都有一定的成熟。机器教育进入普通中小学的可能性和必然性已经初见端倪。
该论文于2016年10月在来宾市青少年科技创新大赛机器人竞赛项目研究会上交流。 对开展机器人教育活动的几点思考 武宣县第二中学韦友 本人从事信息技术教学十多年，在信息技术教学过程中，不断向学生渗透有关人工智能方面的知识以及有关机器人编程方面的知识，现谈谈在学校给学生亲自动手搭建有关机器人活动的几点思考。 一、智能机器人活动开设背景 在教学过程中，我深知自从20世纪60年代初世界第一台机器人诞生以后，机器人技术得到了迅速地发展。当今机器人技术的发展趋势主要有两个突出的特点：一个是机器人的应用领域的不断扩大；另一个是机器人的性能的不断提高。在21世纪，机器人技术的进步将会对科学与技术的发展产生重要影响。 而且教育部从2003年起，把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动中，机器人已经逐步走进了我们的课堂，全国有几千所小学课程中就开设了《智能机器人》，现在高中《通用技术》课程中就有机器人的原理、组装等知识。智能机器人以后将会向电脑一样的普及，人人都必须要学习。 我校是自治区首批特色普通高中，也是来宾市唯一一所区级特色办学学校，我校的办学之路是坚定走特色办学，以争创“一流的具有特色的示范高中”为办学目标。开展机器人教育，可以极大提高学生综合素质，使学生体会到学习科学，应用科学的巨大乐趣，增强学校的特色办学。普及机器人教育有利于培养创造型人才；有利于提高国民素质；有利于创新能力教育目标的全面实现；有利于全面贯彻党的教育方针,全面实施并推进素质教育；有利于迎接知识经济的挑战,全面实施科教兴国的战略；有利于学生自身创造潜能的开发,促进学生素质的全面发展、和谐发展、创新发展。 二、准备阶段 为了开展好“机器人”活动，从2015年开始我多次参加来宾市教育局、来宾市科协及区科技馆举行的机器人项目竞赛的培训活动，学习机器人的有关知识，如何开展智能机器人活动，参观了武宣县青少年活动中心、来宾市各个兄弟学校的机器人实验室，并向机器人辅导老师请教，为我校开展机器活动奠定了基础。 为了让学生对机器人有所了解，提高学生的学习兴趣，我校特聘请了武宣县活动中黄古会老师到学校讲课，并带来很多机器人让学生亲自动手操作，大大地提高了学生的学习兴趣，同时家长对智能机器人也有所了解，当时就有很多学生表示愿意参加
把机器人教育引入校园，从发展的眼光来看，机器人肯定会越来越普及。有专家预言，从信息产业的角度看，本世纪第一个十年将是智能机器人时代。随着信息技术教育课程与教材改革的深入和人工智能技术的发展，在信息技术教育中渗透机器人学科知识与机器人应用前景方面的教育已势在必行。机器人最早只是在工厂里使用，现在已经在娱乐、医院和家庭等日常生活中使用。如韩国、日本将为将自己打造为一个高技术国家，他们预言说，到2020年，每一个韩国家庭里都将拥有至少一个机器人。将来机器人可能会像计算机、汽车一样家家都有，变成人类离不开的一个工具，那时人人都要进行机器人的学习，将来会有越来越多的中小学生接触到机器人。机器人教育也会越来越普及，而且可以学到比计算机更全面的知识，除了能够学到编程语言、程序设计以外，同时还能学到机电方面的知识，所以机器人进入中小学教育是当今科技发展的一个必然趋势。 机器人融合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识。在活动中，既教会学生去思考，又让学生通过动手、动脑，培养综合素质。学生通过亲手组装机器人系统、检测调整传感器、编制调试控制程序等工作，能够使学生的综合知识水平得到提高，使学生的动手能力、逻辑思维能力、综合应用能力、创新能力等都能得到全方位训练和提升，对进行学科知识渗透、培养素质全面的创新型人才具有重要的作用。机器人进课堂后学生的学习兴趣高涨、综合素质提高、创新思维活跃，这正是素质教育的重要内容。因此，机器人教育引入校园，对学生至少有以下三个方面的获益。 其一，丰富学科生活，培养动手能力。由于生活水平的提高,现在的青少年自己动手制作玩具及科学模具的能力日益降低，创造发明的意念也渐呈弱化趋势。所有令他们爱不释手的玩具均是玩具商生产出来的，亦即是需用钱买来的。长此以往，将使未来中国少年儿童的求生能力、自我创造能力不断减低、变弱，这对于一个民族的科学发展是十分不利的。自我组装、制造机器人不但会提升青少年的科学兴趣，同时也会从小培养学生养成凡事自己动手的良好生活习惯。 其二，锻炼意志品质,培养团队精神。机器人制作涉及相关领域多种门类的专门知识，青少年必须广泛涉猎，持之以恒，才能有所成就。机器人的制作过程，正是锻炼意志、培养
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
教育机器人的发展前景 定义：教育机器人是由生产厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。它除了机器人机体本身之外，还有相应的控制软件和教学课本等。 由于知识层面的不同，大学、小学教育型机器人有很大的差别。大学生可以根据大学所学的编程知识去编译自己想要实现的任何代码或者指令；小学生由于受到编译能力的限制，只能使用已编译好的命令来进行指令模拟。因此，加强小学生编译知识的学习将会显得越来越重要。 市场现状： 国内已有一些企业和公司可以生产教育机器人或教学平台。不同种类的教育机器人将不断涌现，如中山市大谷电子科技有限公司，拥有独立自主开发设计能力和国外先进技术的支持与合作，主营教学培训成品&套件、遥控车&平台车、服务机器人、二次开发线路板等等；北京水木寰虹教育公司的i奇机器人，有着自己独创的易学编译平台，并将机器人教育理念深入到小学、中学、大学各个层次。针对不同的人群采用功能不同的实验室教学，最大化的发挥学生的潜质；SmartCar、SUUNY618、博思威科教育机器人等均已投入市
场；上海飒昂机器人科技有限公司是一家专业提供教育机器人产品和服务的高科技机器人公司，代理了多家国内外知名的教育机器人产品，并有着自己的机器人实验和研发基地；少昊科技（北京）有限公司的模块化教育机器人所有模块均为自主研发，面向本科生研究生教学。 教育机器人虽然已经有了不少，但是对于广大的机器人爱好者来说，这并不是他们的首选。他们喜欢自己选择零件，自己设计电路板，自己编写程序，从头到尾自己搞出一套机器人来。 发展趋势： 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。 日本,美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。
开展小学生机器人校本课程心得体会 沈莲 中国工程院院长指出：“机器人的进步和应用是21世界自动控制最有说服力成就,是当代学最高意义上的自动化。”的确机器人技术综合了计算机、机械、编程等代表了高科技的发展前沿。它在逐渐的影响着人们的生活，可喜的是我们国家青少年科技协会、教育部等每年都举行全国性的机器人比赛，让学校、科技站、少年宫等都组织学生参与进来，让孩子们更进一步接触了最前沿的科技，但是当前中小学机器人活动主要是限在学校兴趣小组、科技站、少年宫里进行，且绝大多数是为了组织学生参加机器人比赛。并没有在全体学生中普及开展机器人教学，让机器人教学走进课堂，走近每一位孩子身边，从而失去了机器人教学应有的更大意义。 一、小学生机器人教学活动开展的意义 现在的小学信息技术、课程标准主要还仅仅是提高学生的信息素养，一般都是写网上查找信息，用计算机进行文字、表格或图像声音视频等的处理。而事实上这些教材内容显得有些枯燥，从实际教学中我们可以感受到学生大部分提不起兴趣、厌学。实际上开展机器人教育的小学生情况看，这一活动益处很多。它能更好地培养学生关于信息的获取、加工和发布能力，更好的提高学生综合素质、思维方式变得丰富。因为机器人教学综合性较强，它将有关机械、电子、计算机、力学等技术与各学科有机地融合在一起。学生通过动手实践获取知识，针对项目课题进行研究、策划、设计、组装和测试。他们以小组为单位，使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计自己的机器人，并为机器人编写程序，让它完成自己想让它做的事情，将课堂上的理论知识有效地运用到实践中。学生进一步学会用理论联系实际，不断地去发现问题、解决问题，从单纯的理论学习升华到了具体的实践操作，从而培养了青少年学生的综合实践能力。
在中小学开展机器人教学的意义 陈震飞物理学（师范）100113198 随着信息技术的发展，智能机器人这一信息技术的前沿领域也得到了飞速的发展，有专家预言，从信息产业的角度看，本世纪第一个十年将是智能机器人时代。我国的中小学校应具有教育超前意识，为了适应未来科技社会对人才培养的需要,中国教育部门制订了首先在普通高中开设“简易机器人制作”课程。 一、智能机器人教学实验的必要性和可行性 教育今天的超前发展是为以后的经济和社会发展打基础的。为了使现在的学生能够适应未来信息时代的要求，在信息技术基础教育内容中及时地增加有关智能机器人知识的教学内容是有必要的。随着智能机器人市场的逐步形成，使得一些为适应青少年普及的智能机器人平台应运而生，为中、小学开展智能机器人的教学创造了物质条件。随着机器人技术的发展个人机器人将会成为学习、生活、娱乐的好伙伴。 二、智能机器人具有重大技术教育价值的原因如下： （1）技术的综合性。智能机器人集成了数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能等众多领域的科学与技术知识，没有一种技术平台比智能机器人更综合。 （2）技术的先进性。智能机器人是技术前沿之一，集成了许多领域的先进技术。 （3）技术的自我更新性。智能机器人发展的终极目标是类人机器人，需要人类几十年的努力，在此发展过程中，智能机器人能自主吸收众多技术领域的新发展，从而在本质上保证了智能机器人作为技术教育平台能持续走在时代前列，而大多数技术平台无良好的技术自我更新性。 （4）自主体验性。智能机器人非常便于设计各种项目或比赛，学生在实施智能机器人项目的自主体验过程中培养动手能力、创新力、综合能力、协作能力和进取精神等各种能力。 （5）兴趣激发性。智能机器人项目或比赛富有挑战性，趣味盎然，有效激发学生对技术的兴趣。 机器人对中小学生学习兴趣也有很多的好处，同时也有许多的优点。 1、机器人比赛是对教育的扩展，更是对信息技术教育的扩展 机器人之所以被称为“机器人”，它有两部分组成，包括硬件（机器）和软件（被称为智能的程序），它进入教育教学，是对教学的扩展和深化，是对实践操作的具体化，是对理论与实践的最现实的结合。对它的学习，需要学生具有多方面的基础知识，包括数学、物理、
教育机器人的发展前景定义：教育机器人是由生产厂商专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。它除了机器人机体本身之外，还有相应的控制软件和教学课本等。由于知识层面的不同，大学、小学教育型机器人有很大的差别。大学生可以根据大学所学的编程知识去编译自己想要实现的 任何代码或者指令；小学生由于受到编译能力的限制，只能使用已编译好的命令来进行指令模拟。因此，加强小学生编译知识的学习将会显得越来越重要。市场现状： 国内已有一些企业和公司可以生产教育机器人或教学平台。不同种类的教育机器人将不断涌现，如中山市大谷电子科技有限公司，拥有独立自主开发设计能力和国外先进技术的支持与合作，主营教学培训成品&套件、遥控车&平台车、服务机器人、二次开发线路板等等；北京水木寰虹教育公司的i 奇机器人，有着自己独创的易学编译平台，并将机器人教育理念深入到小学、中学、大学各个层次。针对不同的人群采用功能不同的实验室教学，最大化的发挥学生的潜质；博思威科教育机器人等均已投入市、SUUNY618、SmartCar 场；上海飒昂机器人科技有限公司是一家专业提供教育机器人产品和服务的高科技机器人公司，代理了多家国内外知名
的教育机器人产品，并有着自己的机器人实验和研发基地；少昊科技（北京）有限公司的模块化教育机器人所有模块均为自主研发，面向本科生研究生教学。 教育机器人虽然已经有了不少，但是对于广大的机器人爱好者来说，这并不是他们的首选。他们喜欢自己选择零件，自己设计电路板，自己编写程序，从头到尾自己搞出一套机器人来。 发展趋势： 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。 日本,美国等一些发达国家高度重视机器人学科教育对高科 技社会的作用和影响,已在信息技术课与课外科技活动开设了有关机器人的课程内容。． 自1992年开始,美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划,高中生可免费获得70公斤重的
机器人教育研究报告 所谓的机器人教育，则通常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。机器人教育走进中小学，开发机器人教育功能和教育价值，对推进素质教育，培养中小学生的信息素养和技术素养，提高中小学生的创新和实践能力，具有重要的现实意义和战略意义。“学生们通过设计、组装各种机器人，不仅加深了对电学、力学、机械原理等知识的了解，还能掌握日常生活所需要的各种技能，这将使孩子们受益终生。”教育部信息技术课程标准专家组组长李艺说。 （一）机器人教育可以培养学生信息素养和技术素养 在现代信息社会，培养学生的信息素养和技术素养已经成为国家教育改革的主流取向，而中小学的机器人教育综合了计算机、机械、电子、通讯、控制、声、光、电、磁等多个学科领域的知识和技能，学生通过查阅并学习机器人知识、亲手组装机器人、调试传感器、设计并编写程序、完成任务等活动，可以进行大量的信息活动和技术锻炼，从而有效的提高了信息素养和技术素养。 1、机器人知识的教学可以培养学生的信息素养 所谓信息素养，是指利用利用信息技术手段（如Internet，计算机等）积极主动地开展收集信息、判断信息、处理加工信息、表现信息、创造信息、合情合理地发送或传播信息能力的培养。[2] 集计算机和计算机语言、通信、网络、传感技术、自动化技术、人工智能等为一体的教育智能机器人的出现，为中小学信息科技教育提供了一个生态学习环境。从智能机器人系统的结构和功能要素看，由于智能机器人的信息获取模块、信息加工、处理模块、信息应用模块的功能与人类的感觉器官、大脑、四肢是一一对应的，以此作为中小学生全面接触、学习信息科技，理解信息科技内涵的智能化学习平台，有利于中小学生信息素养、想象力、创造力的全面提高。通过机器人知识的学习，学生需要不断的去查阅各类资料，整理并分析出有效材料，这个过程学生就掌握了更多的获取信息的手段和方法，当然也就可能了解和掌握更多的信息加工和处理的知识、方法和能力，逐渐的培养和提高学生的信息素养。 2、机器人技术的教学可以培养学生的技术素养 技术素养是指的是使用、管理、评价和理解技术的能力。[3]技术素养首先要求学生具有一定的基本技能，同时对于技术与设计的原则要有明确的思想认识；在情感上要乐意学习技术、掌握技术、从事技术活动；技术素养还表现在学生具有一定的技术创新能力和创造才能；技术素养还表现在学生能在学习、掌握技术的同时，感悟到技术的文化内涵等人文因素。 在机器人技术的教育中，学生需要将具体的活动抽象为编程的思想，再用图形化编程语言或代码程序语言在计算机上编成程序，然后通过计算机和机器人的通讯，将程序下载到机器人的微处理器，通过观察机器人的运行情况来调试、验证、反思、改进程序。并且在机器人的组装调试过程中，学生需要不断熟悉操作技术，反复动脑动手尝试，这个过程可以加深学生对技术的认识和理解，有效提高技术的设计和创造能力，从而提升了技术能力和技术素养。（二）机器人教育可以培养学生创新能力 在多数情况下，学生表现出的创新，是他们想出了解决问题的办法或策略，尽管这些方法或策略对老师来说是早已熟悉的，但对学习者本人来说却是新鲜的独特的，是有意义或具有社会价值的，这就是学生的创新。