陳染

2017年5月，中國圍棋烏鎮(zhèn)峰會在烏鎮(zhèn)互聯網國際會展中心召開，重出江湖的人工智能程序AlphaGo以4：0的戰(zhàn)績再一次戰(zhàn)勝人類頂尖棋手。據AlphaGo的開發(fā)者DeepMind表示，經過升級的AlphaGo的版本比1年前的版本提高二子水平，這再次標志著人類的“智慧堡壘”不僅被攻克，而且已經無法追趕人工智能發(fā)展的腳步了。隨著人工智能時代的來臨，越來越多的職業(yè)正在被具有人工智能的機器人所取代，給人們帶來危機的同時，也帶來了更多的機遇。作為一項面向未來的事業(yè)，只有讓學生在基礎教育階段掌握一定的機器人知識，才能在未來世界中抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)。認識機器人、學習機器人的最好方式，就是通過動手，讓教育機器人幫助學生建立起自己的知識。

顧名思義，教育機器人就是應用于教育領域的機器人，有廣義和狹義之分。廣義的教育機器人是指具有輔助教學、管理教學、處理教學事務乃至主持教學等功能的機器人（彭紹東，2002）。而狹義上的教育機器人是指以面向教育領域專門研發(fā)以培養(yǎng)學生分析能力、創(chuàng)造能力和實踐能力為目標的機器人（黃榮懷，2017）。一般來說，面向基礎教育領域的教育機器人是指狹義上的教育機器人。

狹義上的教育機器人有不同的形態(tài)、技術和面向群體。從形態(tài)上看，由主板、傳感器、運動模塊和功能模塊組成，它的形態(tài)可以是有定型的，也可以是無定型的積木式機器人；從技術上看，機器人融合了機械設計、單片機、傳感器、人工智能等方面的技術，學生在參與機器人活動的時候能夠得到多項知識技能的鍛煉和提升。

作為使用教育機器人的方法，機器人教育培養(yǎng)學生對機器人的設計和操作。它的使用群體涵蓋了小學、中學、大學，以及成人群體，每一個使用群體包含不同的教育主題。在基礎教育階段，不同類型的教育機器人的培養(yǎng)重點各不相同，有的著重培養(yǎng)學生的動手制作能力，有的著重培養(yǎng)編程能力，還有的著重于人工智能、人機交互等不同方面。

教育機器人50年：從一枝獨秀到百花齊放

20世紀40年代末期，美國生理學家、機器人專家威廉·華爾特（William Grey Walter）設計了機器人小海龜（Turtle），用于機械工程培訓。1968年，在麻省理工學院媒體實驗室工作的西摩爾·派普特（Seymour Papert）決定開發(fā)面向兒童的教育機器人套件。派普特在小海龜上加裝了一支筆，學生可以使用他開發(fā)的Logo兒童編程語言控制小海龜繪圖，成為教育機器人的起源。

1980年，派普特將他的思想寫成《頭腦風暴：兒童、計算機及充滿活力的創(chuàng)意》（Mindstorms：Children，Computers and Powerful ideas）一書。派普特在書中闡釋了對于“做中學”的建構主義學習理論，讓孩子去理解編程及機器人。派普特的思想啟發(fā)了時任樂高（Lego）公司首席執(zhí)行官的克伊爾德·克里斯丁森（Kjeld Kirk Kristiansen），樂高決定與麻省理工學院媒體實驗室合作，開發(fā)智能積木，將計算機程序與樂高融合起來，并于1998年發(fā)布了第1代頭腦風暴（Mindstorms）教育機器人。從此，教育機器人逐漸從實驗室走進學校、社區(qū)，成為一種被教師、家長和學生廣為認同的教學工具。

隨著教育機器人技術的成熟和發(fā)展，樂高先后在2006年推出第2代Mindstorms NXT，2013年推出第3代Mindstorms EV3，進一步刺激越來越多的創(chuàng)業(yè)者投入到教育機器人產業(yè)的生產、研發(fā)、服務中，各家開發(fā)出不同特色的機器人，形成百花齊放的產業(yè)格局。

機器人教育15年：從方法探索到理念融合

自教育機器人誕生起，機器人教育就成了教育者致力研究的主題。從2000年到2003年，我國的少數學校開始對機器人教育進行初步嘗試和探索，取得了一定的成效。2003年4月，教育部正式發(fā)布《普通高中技術課程（實驗）標準》，首次將“簡易機器人”制作納入通用技術課程選修模塊，正式啟動了我國的教育機器人的發(fā)展。

從2003年起，我國以機器人競賽的形式推動機器人教育的發(fā)展，積極參與并承辦國際機器人比賽，如2006年在南寧舉行的國際機器人奧林匹克大賽、2008年蘇州及2015年合肥舉行的機器人大賽。在國內，面向中小學舉行機器人競賽也受到了眾多學校的歡迎，例如中國科學技術協會主辦的中國青少年機器人競賽，設立了機器人綜合技能比賽、FLL機器人工程挑戰(zhàn)賽、VEX機器人工程挑戰(zhàn)賽、機器人創(chuàng)意比賽、WER工程挑戰(zhàn)賽等比賽項目。經過十幾年探索，機器人教育得到了長足進步，一批批學生以校本課程或興趣小組的形式，得到了綜合能力的鍛煉。

近幾年，隨著創(chuàng)客運動的深入，越來越多的科技教師將創(chuàng)客教育理念與機器人教育相融合，為機器人教育賦予了多樣化的方式。學生學習機器人的動力從單純的比賽任務驅動，擴展到創(chuàng)客項目的學習，拓展了機器人教育的深度。

在創(chuàng)客運動的背景下，教育機器人成為創(chuàng)新課程的載體。教育機器人是學生實現創(chuàng)客作品智能化的工具，且能更好地服務于STEAM學習。在創(chuàng)客理念之下，機器人教育中教師的角色從主導者轉變?yōu)橹С终?；學生的學習形式更加多樣化，動手時間更充足；課程更加注重分享與交流，學生分享想法和資源，還可以在其他同學的作品基礎上繼續(xù)創(chuàng)作。這些教學理念上的轉變，讓教育機器人發(fā)揮更大的作用。

創(chuàng)客教育為機器人賦予更多可能的形式，打破了材料運用的局限。例如，運用3D打印機等工具，與機器人主板和基本構建結合起來，方便學生更好地完成機器人項目。這種理念也悄然改變了機器人比賽，比如廣州市中小學電腦機器人競賽活動的競賽項目“智能機器人垃圾分類”，就要求參賽學生必須用3D打印機完成機器人配件的制作。

教育機器人的多樣化發(fā)展產生了更加豐富的機器人教育活動，機器人教育的理念變化則挖掘了更多教育機器人的潛能，成為面向未來的工具和方法。

本文圖片提供：廣州中鳴數碼科技有限公司

參考文獻

[1]彭紹東.論教育機器人（上）.電化教育研究，2002（6）

[2]黃榮懷等.教育機器人的發(fā)展現狀與趨勢.現代教育技術，2017（1）

[3]北京師范大學智慧學習研究院.2016全球教育機器人發(fā)展白皮書

[4] Fred Martin. To Mindstorms and Beyond：Evolution of a Construction Kit for Magical Machines， 2001

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