国内机器人教育综述

摘 要：机器人教育因其在培养创新型人才方面独具优势,引起教育者和研究者的普遍关注.文章通过“中国学术期刊网全文数据库”检索近年关于机器人教育研究的文章,按照内容和数量两个维度对其进行归类分析,结果表明目前机器人教育的研究主要集中在理论探讨、教学模式构建与实践应用和课程教材的设计开发方面,并开始关注机器人师资的培养.最后对机器人教育的研究趋势进行了初步展望.

关 键 词：机器人教育；发展综述；机器人；内容研究

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1673-8454（2012）12-0014-04

2003年颁布的普通高中新课程标准将“简易机器人制作”列入中小学选修内容,使得我国机器人教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶.近年来,涌现大量机器人教育方面的研究文献,对其进行综述分析有助于了解机器人教育的现状,把握其发展趋势,为机器人教育的研究与发展提供参考.

一、文献来源

在中国知网数据库中以主题“机器人教育”进行检索,截至2011年12月31号,共得到149条记录,剔除不相关内容后,①得到94篇样本文章,其中,硕士学位论文24篇,其余为学术论文.通过前期分析,发现学术论文和学位论文各有侧重点,学术论文代表了此领域的最新研究动态,学位论文则从一定深度探讨了机器人教育的相关情况.

二、研究综述与分析

为了解国内机器人教育的研究重心,选取文章内容和文章篇数两个维度,运用Excel分析工具统计,结果见图1.

从研究的目的及内容上看,样本文献主要从以下八方面展开研究：理论探讨、教学模式构建与实践应用、课程与教材的设计开发、技术工具、社会效益、机器人比赛、师资培养以及综述等.

从数量比例上看,上述八类不同侧重点的文献所占比例差别很大,理论探讨、教学模式构建与实践应用、课程与教材的设计开发是本领域研究的重点.

1.发展综述类

综述类文献是了解并把握整体研究动态的有力工具.［1］从图1可以看出,目前有关机器人教育综述类的文献比例较小.舒慧东通过中国知网搜集相关文献,从文献数量、研究内容、学校类型、研究的时间阶段等方面,回顾了国内中小学机器人教育发展的历程,梳理了机器人教育研究的情况,指出机器人教育研究速度在不断加快,并开始注重研究的实用性,中小学机器人的教育逐渐向深层迈进.［2］王吉岱等从教育机器人研制的角度,论述了国内外教育机器人的发展状况.

2.理论探讨类

针对机器人教育的理论探讨方面的文章所占比例最大,占总数的33%.主要探讨了机器人教育的概念及分类、相关理论指导下的机器人教学的模式、方法以及组织策略、机器人教育与学生创新意识、创新能力、科学素养之间的关系等.

概念界定方面的文献主要从机器人教育的概念和特征出发,对其进行分类.其中,彭绍东教授的论述最为详尽,他认为“机器人教育是指学习、利用机器人,优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践.”［3］并指出教学机器人具有教学性、人机友好性、高智能性、自主性、知识丰富性、多功能性、多形态性、专业性和安全性.

相关理论指导下的机器人教育的研究主要集中在STS教育理念、多元智能理论、模块化思想以及合作学习在机器人教育中的应用.王益以STS教育思想为架构,以中小学机器人教育为例,从教学目标、教学内容、教学策略、教学评价方面对如何在机器人教学中融入STS教育理念进行了探索与设计.［4］而胡卫俊则结合自身实际经历论述了多元智能理论对机器人教育的指导作用.王海芳等根据小学机器人教学特点,从教学目标、教学实施、教学评价三个方面进行了具体分析,指出模块化思想在小学机器人教学中的应用方式.赵加兴等通过归纳合作学习的相关概念及理论,结合机器人教学实际,提出了合作学习应用于机器人教学中的教室布置方案、优质二人组分组方式和“任务轮换—组内互教”合作学习模式.［5］

机器人教育与学生创新意识、创新能力、科学素养之间关系的研究主要探讨开展机器人教育在学生创新意识、创新能力的培养中的作用和可行性.例如,王荣良通过阐述工程思维的含义、本质特性,指出机器人教育培养中小学生开展工程思维培养的可行性和重要性.［6］

3.课程和教材设计开发类

国内机器人教育从《普通高中技术课程(实验)标准》中“通用技术”科目设立的“简易机器人制作”模块才正式开始,起步相对较晚,目前还没有形成自己的课程体系,没有统一的教材和课程标准,大多学校以机器人竞赛为背景或前提,以机器人产品说明书和编程软件为蓝本自编教材.［7］对此,一些学者进行了有针对性的研究,内容主要集中在校本课程建设、立体教材的设计开发、教学活动设计等方面.

4.模式构建与实践应用类

2007年以来机器人教学模式的构建及实践应用开始成为热点问题,此方面的文章大量涌现,关注的是机器人教育在创新人才培养方面的模式、方法、组织策略以及实践应用问题,主要集中在中小学机器人教学方面,少量涉及高职高专机器人教育的探索.

这类研究主要结合机器人教育教学的实践,针对遇到的问题或困惑提出解决策略或在相关理论指导下研究机器人教学模式和方法,并进行实践验证.例如,孙世杰结合机器人教学的实践,指出可以通过组织各种文化活动培养学生的兴趣,以任务驱动的形式开展机器人项目教学,加强机器人校本课程开发和学科整合,培养学生创新精神.齐元沂在“社会建构主义理论”、“群体动力学”、“集体智慧构建”等理论的指导下,结合Lego机器人教学,开发了适合于小学四年级学生学习的机器人教学案例,并与授课教师一起研讨教学方案,共同开展教学活动,探索小学生集体智慧的培养策略.

张存鹰则针对高职院校开展机器人教育的相关问题进行了探讨,在对高职院校开展机器人教学的可行性分析的基础上,提出了高职院校开展机器人教学的若干方案.

5.技术工具类

技术工具类文献主要研究教育机器人开发中的关键技术、创作工具、或机器人教学平台和软件设计,为教育机器人的研发和机器人教学提供必要的技术支持.