機(jī)器人教育

　　機(jī)器人的發(fā)明、研究及應(yīng)用實(shí)踐是以科學(xué)研究和社會生產(chǎn)為需求的，進(jìn)入到教育是其領(lǐng)域的擴(kuò)大與發(fā)展。但是，由于它所涉及知識的廣泛性和涉及技術(shù)的綜合性，這都使的機(jī)器人對教育而言具有更多的價值。根據(jù)有關(guān)機(jī)器人教育的研究與實(shí)踐，機(jī)器人教育的應(yīng)用可以分為五種類型。

　　種方式

　　機(jī)器人學(xué)科教學(xué)（RobotSubjectInstruction，簡稱RSI）

　　機(jī)器人學(xué)科教學(xué)，是指把機(jī)器人學(xué)看成是一門科學(xué)，在各級各類教育中，以專門課程的方式，使所有學(xué)生普遍掌握關(guān)于機(jī)器人學(xué)的基本知識與基本技能。其教學(xué)目標(biāo)如下。

　?。?）知識目標(biāo)：了解機(jī)器人軟件工程、硬件結(jié)構(gòu)、功能與應(yīng)用等方面的基本知識。

　?。?）技能目標(biāo)：能進(jìn)行機(jī)器人程序設(shè)計(jì)與編寫，能拼裝多種具有實(shí)用功能的機(jī)器人，能進(jìn)行機(jī)器人及智能家電的使用維護(hù)，能自主開發(fā)軟件控制機(jī)器人。

　?。?）情感目標(biāo)：培養(yǎng)對人工智能技術(shù)的興趣，真正認(rèn)識到智能機(jī)器人對社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。

　　機(jī)器人教育成為學(xué)科課程，尤其對中小學(xué)而言師資、器材、場地及活動經(jīng)費(fèi)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)等都具有很大的挑戰(zhàn)。

　　第二種方式

　　機(jī)器人輔助教學(xué)（Robot-AssistedInstruction，簡稱RAI）

　　機(jī)器人輔助教學(xué)是指師生以機(jī)器人為主要教學(xué)媒體和工具所進(jìn)行的教與學(xué)活動。與機(jī)器人輔助教學(xué)概念相近的還有機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)（Robot-AssistedLearning，簡稱RAL），機(jī)器人輔助訓(xùn)練（Robot-AssistedTraining，簡稱RAT），機(jī)器人輔助教育（Robot-AssistedEducation，簡稱RAE），以及基于機(jī)器人的教育（Robot-BasedEducation，簡稱RBE）。與機(jī)器人課程比較起來，機(jī)器人輔助于教學(xué)的特點(diǎn)是它不是教學(xué)的主體，是一種輔助。即充當(dāng)助手、學(xué)伴、環(huán)境或者智能化的器材，起到一個普通的教具所不能有的智能性作用。

　　第三種方式

　　機(jī)器人管理教學(xué)（Robot-ManagedInstruction，簡稱RMI）

　　機(jī)器人管理教學(xué)是指機(jī)器人在課堂教學(xué)、教務(wù)、財(cái)務(wù)、人事、設(shè)備等教學(xué)管理活動中所發(fā)揮的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、指揮與控制作用。機(jī)器人管理是從組織形式、組織效率等進(jìn)行發(fā)揮其自動化、智能性的特點(diǎn)，即屬于一種輔助管理的功能。

　　第四種方式

　　機(jī)器人代理（師生）事務(wù)（Robot-RepresentedRoutine，簡稱RRR） 機(jī)器人具有人的智慧和人的部分功能，完多方面代替師生處理一些課堂教學(xué)之外的其他事務(wù)。比如機(jī)器人代為借書，代為作筆記，或者代為頂餐、打飯等。利用機(jī)器人的代理事務(wù)功能，目的是提高與學(xué)習(xí)相關(guān)的，能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)效率、質(zhì)量的提高。

　　第五種方式

　　機(jī)器人主持教學(xué)（Robot-DirectedInstruction，簡稱RDI）

　　機(jī)器人主持教學(xué)（RDI）是機(jī)器人在教育中應(yīng)用的高層次。在這一層次中，機(jī)器人在許多方面不再是配角，而是成為教學(xué)組織、實(shí)施與管理的主人。機(jī)器人成為我們學(xué)習(xí)的對象，這好像是遙不可及的事，但是人工智能結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)等讓它成為實(shí)現(xiàn)并非太難，只是如何要越來越符合教育的發(fā)展才是更重要的。

　　縱觀機(jī)器人進(jìn)入教育的五大方式，很多功能也是相互輔助、相互關(guān)聯(lián)、相互融合的，我們不易完全的把它們割裂開來。

　　技術(shù)融合了機(jī)械原理、電子傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件及人工智能等眾多先進(jìn)技術(shù)，為學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)承載著新的使命。機(jī)器人教育在教學(xué)中體現(xiàn)了以下幾個方面的作用：

　　1、讓學(xué)生了解機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，理解機(jī)器人的概念和工作方式，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)器人技術(shù)的有關(guān)知識打下基礎(chǔ)。

　　2、讓學(xué)生了解機(jī)器人各個傳感器的功能，學(xué)習(xí)編寫簡單的機(jī)器人控制程序，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

　　3、機(jī)器人競賽和完成各項(xiàng)任務(wù)，使學(xué)生在搭建機(jī)器人和編制程序的過程中培養(yǎng)動手能力、協(xié)作能力和創(chuàng)造能力。

　　4、充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和老師的主導(dǎo)作用，有目的的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

　　5、實(shí)現(xiàn)與國際接軌的需要。日本、美國等一些發(fā)達(dá)高度重視機(jī)器人學(xué)科教育對高科技社會的作用和影響，已在信息技術(shù)課與課外科技活動開設(shè)了有關(guān)機(jī)器人的課程內(nèi)容。我國要趕超世界教育先進(jìn)水平，必須大力加強(qiáng)機(jī)器人教育。

　　6、迎接機(jī)器人時代的需要。機(jī)器人的廣泛應(yīng)用將極大促進(jìn)社會生產(chǎn)力的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。開展機(jī)器人教育，有助于使我們在機(jī)器人時代走向世界前列。

　　為了適應(yīng)未來科技社會對技術(shù)型人才的需要，2003年頒布的普通高中新課程標(biāo)準(zhǔn)將“人工智能初步”與“簡易機(jī)器人制作”分別列入“信息技術(shù)課程”、“通用技術(shù)課程”選修內(nèi)容。教育部新制定的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》也提到“收集資料，了解機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用”的要求。由此可見對機(jī)器人教育的重視。機(jī)器人作為增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，創(chuàng)新能力訓(xùn)練的工具，在教育界逐漸得到認(rèn)同。

　　機(jī)器人教育進(jìn)入中小學(xué)的主要表現(xiàn)在于競賽，競賽體現(xiàn)機(jī)器人對學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行拉動，以模范的力量推動它全面地進(jìn)入課程設(shè)置。觀察各地中小學(xué)機(jī)器人教育的方式大體區(qū)分以為下四種：

　　，學(xué)校、少年宮、少科站等單位吸入機(jī)器人愛好的部分學(xué)生，組成智能機(jī)器人學(xué)習(xí)小組，以學(xué)員制進(jìn)行活動，并可代表地區(qū)參加各類競賽活動。這種形式是機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)生視野初次、奡多，也是奡有用的方法。

　　第二，把智能機(jī)器人技術(shù)學(xué)習(xí)放入綜合實(shí)踐活動課中普及，在大中型的城市中非常的普遍，開設(shè)情況相對與經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)較成熟。

　　第三，把智能機(jī)器人作為信息技術(shù)課的內(nèi)容之一進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)教育課程，這種形式正在形成期，教材的編寫、課程的常規(guī)性開設(shè)正在起步。但是，這無疑會會為信息技術(shù)學(xué)科帶來新的活力，對今天信息技術(shù)教育重軟件應(yīng)用輕編程開發(fā)的局面會有所改善。

　　第四，智能機(jī)器人教育作為研究性課程的形式進(jìn)入中學(xué)，由于研究性學(xué)習(xí)課程越來越受到重視，由于機(jī)器人教育的長期性、個性化決定了如果研究性學(xué)習(xí)形式推廣會更有利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但是由于研究性課程的地位決定的課時不足，以及班額過大決定的組織難度，這都會影響機(jī)器人教育的整體推進(jìn)。

　　早在上世紀(jì)70年代，中國學(xué)術(shù)界便開始對機(jī)器人教育開始研究。筆者對中國學(xué)術(shù)界所發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)做了統(tǒng)計(jì)，以“機(jī)器人教育”、“機(jī)器人教學(xué)”、“機(jī)器人競賽”為關(guān)鍵字和索引，在“中國全數(shù)據(jù)期刊網(wǎng)、中國學(xué)術(shù)會議全文數(shù)據(jù)庫、中國不錯碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫”進(jìn)行搜索檢索，時間為1979年到20l2年3月15日，篩選，剔除無關(guān)的條目，統(tǒng)計(jì)以“機(jī)器人教育”和“機(jī)器人教學(xué)”為關(guān)鍵字的文獻(xiàn)共有651篇，“機(jī)器人比賽或者機(jī)器人競賽”共有905篇。

　　上述數(shù)據(jù)對比可看出，研究人員從不同的角度對機(jī)器人教育進(jìn)行了研究，但在各個研究內(nèi)容的投入的力量明顯不均衡，并且中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)在中小學(xué)開展的活躍度與研究人員在此方面的研究力度明顯不對稱。研究人員把注意力都集中在了機(jī)器人比賽上面，直接造成了機(jī)器人教育理論研究上的匱乏，后來導(dǎo)致機(jī)器人教學(xué)缺乏理論指導(dǎo)，難以深入到課堂?？梢哉f，當(dāng)前“機(jī)器人教育”的發(fā)展?fàn)顩r明顯滯后于“機(jī)器人比賽”的發(fā)展。

　　同時，筆者針對有關(guān)機(jī)器人教育有關(guān)的文獻(xiàn)做了內(nèi)容分析研究，按文獻(xiàn)的內(nèi)容主旨將其分類：機(jī)器人教育的價值或意義、機(jī)器人教育中存在的問題(或者說阻礙機(jī)器人教育發(fā)展的因素)、機(jī)器人教學(xué)的開發(fā)設(shè)計(jì)、機(jī)器人教育的應(yīng)用現(xiàn)狀、機(jī)器人教學(xué)方法、機(jī)器人教育課程開發(fā)研究、國外機(jī)器人教育研究幾個方面。其中以研究“應(yīng)用狀況”和“教育問題”的內(nèi)容奡多。而奡為重要的課程設(shè)計(jì)方面的相關(guān)文獻(xiàn)僅有1篇。