孫青鋒

(1.安徽機電職業(yè)技術學院 電氣工程學院，安徽 蕪湖 241002；2.天津職業(yè)技術師范大學 自動化與電氣工程學院，天津 300222)

一、引言

在人工智能時代背景下，各國正加緊推進機器人技術對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級改造，面臨著“機器換人”引發(fā)的勞動力結構性調(diào)整，職業(yè)人才能力結構與素質(zhì)要求將發(fā)生變化。面對企業(yè)對復合型人才的需求和全民機器人技術認知與應用水平缺乏的矛盾，需要學校從人才供給側實施改革。

技術是變革教育的主要推動力量。以機器人及相關技術作為教學項目構建平臺，在培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型、個性化人才方面已被證實具有良好效果。為了培養(yǎng)適應社會經(jīng)濟和科技發(fā)展需要的機器人領域相關人才，普及機器人技術知識，促進機器人技術應用事業(yè)的發(fā)展，很多國家正在各層次教育中開展各種形式的機器人教育，搶占人工智能發(fā)展人才高地。在這樣的背景下，順應時代發(fā)展要求，研究基于機器人技術的機器人教育理念，明晰機器人教育內(nèi)涵特征，確立機器人教育人才培養(yǎng)目標，是實施機器人教育的基礎與核心，具有重要意義。

二、機器人教育價值分析

機器人是智能制造的代表性產(chǎn)品，其研發(fā)、制造、應用成為衡量一個國家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平、國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志，引起了世界制造強國的高度重視[1]。2015年5月，國務院發(fā)布《中國制造2025》，從戰(zhàn)略高度強調(diào)工業(yè)機器人、特種機器人、服務機器人的應用與關鍵技術突破。產(chǎn)業(yè)發(fā)展，人才先行。為保障機器人產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略順利實施，培養(yǎng)機器人相關領域人才，提高機器人時代的人才素養(yǎng)，開展機器人教育尤為重要。

教育的基本要素包括教育者、受教育者和教育影響(具體指教育內(nèi)容、教育手段)，教育的本質(zhì)是服務社會發(fā)展與促進個體成長[2]。機器人代表了先進的技術，其應用于教育活動，能豐富教學內(nèi)容和手段，改善教學主體與客體的關系，具有教育價值。

(一)機器人教育符合社會發(fā)展趨勢

每一個時代都賦予時代新人必須具備的基本素養(yǎng)，或者說具備時代特征的公民素養(yǎng)。具有代表性的，比如在信息化時代，計算機的使用是融入新時代必須具備的基本技能。在這樣的背景下，我國開展了自上而下的技術研究性教育，同時開展了自下而上的計算機普及教育。作為伴隨著計算機技術發(fā)展與應用的“80后”一代，我們見證了計算機教育的推進過程，也享受到了計算機教育普及下融入社會的便利性。開展機器人教育，有利于提升人工智能時代公民對機器人技術、機器人應用、機器人倫理與文化方面的認知。

(二)機器人的教育性分析

彭紹東指出：“機器人教育是指學習、利用機器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動方式的理論與實踐?！盵3]這體現(xiàn)出以機器人作為教育實施工具或載體的有效性。機器人是多技術集成、可操作、可編程、可重復的機電裝置，具有智能性、通用性、自動性，能夠模擬人類技能，完成指定任務。作為技術的集合體，為機器人用于學習提供了前提。也就是說，機器人作為技術生成物，具有應用于技術教育的一般性。可編程、可重復，說明機器人功能的可重復定義與功能實現(xiàn)的多樣性，能夠應用于多種場合，是機器人作為學習對象的內(nèi)容保障；模仿人類、完成任務，既說明了機器人項目化教學的可行性，也蘊含了機器人作為工程項目的潛在性；人工智能是機器人發(fā)展的趨勢，通用性是機器人標準化的訴求，其應用于教育領域，能保障教育的先進性。機器人在教育領域的應用有無可比擬的教育價值和發(fā)展前景[4]。

(三)機器人教育促進了“學生主體”地位的確立

“學生主體”的教育轉向，是傳授為主的教學觀向以學習為中心的轉變，是教育回歸學習本質(zhì)的體現(xiàn)。學習的本質(zhì)是不斷探究的過程，學習者在對問題的探求過程中，建構對事物的認知。學習科學與認知理論認為，基于實際問題情境的教育過程，更有利于學生認知的自我建構。無論是作為教育內(nèi)容與載體，還是教育實施手段，機器人教育都是以問題和項目為核心，圍繞機器人技術組織教育內(nèi)容和搭建教育平臺，提高學生科技知識和實踐能力，激發(fā)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)造發(fā)明的潛能[5]。在機器人為代表的新技術和新工藝主導下實施教學活動，是踐行創(chuàng)客教育、STEM教育[6]理念的有效形式，其建構的問題情境和應用情境，突出了學生探究學習的主體地位，有利于改進教育者與受教育者學習關系，提高教育多樣化水平。

總之，機器人既是技術集成體，其實現(xiàn)任務的過程也是工程項目的實踐過程；既可用作教育工具和手段，也可用于教學內(nèi)容；既代表了先進技術，也能滿足社會發(fā)展與個人發(fā)展的需求；既具有教育意義，也具備提升教學質(zhì)量的教育價值。圍繞機器人開展教育活動，是機器人時代背景下培養(yǎng)適應性人才、服務社會發(fā)展的歷史選擇。

三、機器人教育的內(nèi)涵特征

任何一種教育，只有面向了全體學生才能發(fā)揮它的真正價值。機器人教育走進課堂是大勢所趨。隨著機器人技術的發(fā)展，很多職業(yè)將消失，這是未來對教育界的考驗。開展機器人教育，是面向未來，滿足社會對人才結構性調(diào)整的現(xiàn)實需求，是滿足人的全面發(fā)展及個性化成長的內(nèi)在需求，是人才供給側改革的主動選擇。機器人教育本質(zhì)還是解決“培養(yǎng)什么人，怎樣培養(yǎng)人”的問題。厘清機器人教育的內(nèi)涵，是全面普及機器人技術教學，實施編程教育與智能教育理念，構建機器人教育教學體系的基礎。

(一)機器人教育以培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才為目標

在創(chuàng)新驅動發(fā)展的當今社會，學科交叉、知識融合、技術集成已成為一種趨勢與常態(tài)。社會、行業(yè)企業(yè)對人才的要求不再滿足于具備單一技能的人。另外，人的全面發(fā)展與個性發(fā)展及可持續(xù)發(fā)展也不再滿足于傳統(tǒng)的教育形式。社會發(fā)展和人的個體成長都需要一種更加多元的人才培養(yǎng)模式。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中指出，創(chuàng)新型、實用型、復合型人才緊缺。這是教育滯后于技術發(fā)展的事實體現(xiàn)，也是教育新理念執(zhí)行乏力的客觀反映。機器人多學科交叉融合的特性為培養(yǎng)寬口徑、高素質(zhì)、復合型工程人才提供了一個良好的平臺[4]。另外，從國內(nèi)外機器人教育研究與實踐來看，以機器人為載體，以技術應用與工程項目為內(nèi)容的教育形式，對學生技術應用能力、自信心、解決問題能力、社會技能[7]、STEM[8](科學、技術、工程、數(shù)學)綜合素養(yǎng)、21世紀技能[9]習得等有不同程度的正面影響，有利于激發(fā)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力 。

基于此，筆者提出機器人教育以培養(yǎng)復合型創(chuàng)新人才為目標。其中，對于復合型創(chuàng)新人才，我們作如下規(guī)定性定義：具備知識、技術、技能、人文等多元素養(yǎng)，具有創(chuàng)新思維與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，具有能動適應性與持續(xù)發(fā)展能力的綜合人才。

(二)機器人教育以信息技術教育為基礎

“信息技術是對信息進行收集、整理、分析、處理、表達、傳遞、評價等的有關技術?！毙畔⒓夹g教育的目標是培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)[10]。換句話說，信息技術是對信息利用與操作的技術，信息技術教育是將信息領域的知識、技能以及思維方法通過教育形式傳授給學生的過程。

機器人教育是信息技術教育的新發(fā)展[3]。教育具有時代性特點，當前，信息技術進入以人工智能為代表的新時代。機器人技術作為信息技術集大成的具體體現(xiàn)，正成為時代潮流。類比于信息技術教育，機器人教育可以認為是將機器人領域的技術知識、技能以項目實踐的教育形式傳授給學生的過程，信息技術也是其傳遞知識的一部分。鄭立新指出，開展機器人教育，為信息技術教育的進一步發(fā)展開辟出了一條新路，有利于探索教育改革和人才培養(yǎng)的新途徑、新方法[11]。機器人技術的進步將會對科學與技術的發(fā)展產(chǎn)生重要影響，技術作為變革教育的主要推動力量，將為教育的變革搭建橋梁。教育作為推動科學與技術進步的重要方式，是科學與技術創(chuàng)造、傳播和傳承的重要渠道，開展機器人教育，能使我們不在機器人時代落伍，應對“機器換人”背景下人類生產(chǎn)關系的轉變。

可以說，機器人是信息技術的時代體現(xiàn)，機器人教育既是信息技術教育的繼承與發(fā)展，也是技術變革對教育理念更新的時代要求。

(三)機器人教育以工程實踐為手段

沈珠江指出，“科學是目的(成果)，技術是手段，而工程則是過程?！盵12]機器人作為一個平臺，是現(xiàn)代工業(yè)設計、機械、電子、傳感器、計算機軟件、硬件、人機交互、人工智能等諸多領域的先進技術的集合體。有研究者認為，機器人教育本質(zhì)上是一種工程教育[13]。以CDIO(構思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate))模式為代表的工程教育，通過模擬產(chǎn)品從方案構思到運行生產(chǎn)的工程實踐過程，培養(yǎng)學生站在工程師的角度，全程參與工程實施的各個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)構建知識獲得、技術應用、團隊協(xié)作和系統(tǒng)思維等能力。

回歸機器人本身，其本來就是一項復雜工程，應用于不同的問題場景中，可以很好地構建教學項目，豐富教學內(nèi)容。以工程作為機器人教育的實踐過程，讓學生參與項目實現(xiàn)的全過程，有利于學生對技術知識的應用與深刻領悟，有利于知識的遷移和復合能力的培養(yǎng)。

(四)機器人教育以教育人工智能為導向

根據(jù)機器人技術發(fā)展水平，機器人可劃分為示教在線機器人、感知機器人、智能機器人三代。按照這個思路，智能機器人將作為機器人技術發(fā)展的高級階段。機器人智能化程度取決于人工智能的發(fā)展，也就是說，隨著人工智能技術的進一步成熟，機器人將邁入智能時代。從教育的角度考慮，機器人教育也將經(jīng)歷普通機器人教育到智能機器人教育的演變。

教育人工智能是人工智能與學習科學結合而成的新領域。旨在通過人工智能技術，更深入、更微觀地窺視、理解學習發(fā)生的成因及如何受到外界因素影響，進而有針對性地提高學習效率[14]。人工智能的飛速發(fā)展，將加快教育與人工智能的融合，也將推進機器人教育的不斷優(yōu)化與提升。

2018年4月，教育部發(fā)布《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出要不斷推動人工智能與教育深度融合、為教育變革提供新方式。另外，在人才培養(yǎng)部分，明確提出構建人工智能多層次教育體系。在中小學階段引入人工智能普及教育，構建人工智能專業(yè)教育、職業(yè)教育和大學基礎教育于一體的高校教育體系?？梢钥闯?，“人工智能+教育”既是國家布局人工智能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略舉措，更是國家推動教育人工智能、培養(yǎng)個性化人才、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的戰(zhàn)略方針，實現(xiàn)人才儲備與產(chǎn)業(yè)發(fā)展互為保障、互為促進。智能是機器人技術發(fā)展的方向，而機器人可以作為智能教育的有效載體。從人才培養(yǎng)的梯度與層次考慮，機器人教育既可以作為普及中小學編程教育、實現(xiàn)人工智能基礎教育的手段，又可以進一步以此開展大學以上智能科學教育；機器人教育既能夠作為人工智能教育的準備與過渡，又能夠作為人工智能教育的階段來體現(xiàn)。因此，以教育人工智能作為機器人教育的發(fā)展方向，不僅符合機器人發(fā)展進程，也符合教育發(fā)展的趨勢。

機器人在教育學上的價值主要體現(xiàn)在技術知識學習、技能習得和創(chuàng)新能力、綜合素養(yǎng)的形成等方面。機器人教育是社會技術發(fā)展、人才結構調(diào)整、產(chǎn)業(yè)行業(yè)需求共同作用的結果，是時代的選擇。在后續(xù)的機器人教育實踐中，應繼續(xù)挖掘，不斷總結與豐富機器人教育理論。