簡介
所謂的機器人教育，則通常指學習機器人的基本知識與基本技能，或利用教育機器人優化教育教學效果的理論與實踐。機器人教育走進中小學，開發機器人教育功能和教育價值，對推進素質教育，培養中小學生的信息素養和技術素養，提高中小學生的創新和實踐能力，具有重要的現實意義和戰略意義。“學生們通過設計、組裝各種機器人，不僅加深了對電學、力學、機械原理等知識的了解，還能掌握日常生活所需要的各種技能，這将使孩子們受益終生。”教育部信息技術課程标準專家組組長李藝說。
（一）可以培養學生信息素養和技術素養
在現代信息社會，培養學生的信息素養和技術素養已經成為國家教育改革的主流取向，而中小學的機器人教育綜合了計算機、機械、電子、通訊、控制、聲、光、電、磁等多個學科領域的知識和技能，學生通過查閱并學習機器人知識、親手組裝機器人、調試傳感器、設計并編寫程序、完成任務等活動，可以進行大量的信息活動和技術鍛煉，從而有效的提高了信息素養和技術素養。
1、機器人知識的教學可以培養學生的信息素養
所謂信息素養，是指利用利用信息技術手段（如Internet，計算機等）積極主動地開展收集信息、判斷信息、處理加工信息、表現信息、創造信息、合情合理地發送或傳播信息能力的培養。
集計算機和計算機語言、通信、網絡、傳感技術、自動化技術、人工智能等為一體的教育智能機器人的出現，為中小學信息科技教育提供了一個生态學習環境。從智能機器人系統的結構和功能要素看，由于智能機器人的信息獲取模塊、信息加工、處理模塊、信息應用模塊的功能與人類的感覺器官、大腦、四肢是一一對應的，以此作為中小學生全面接觸、學習信息科技，理解信息科技内涵的智能化學習平台，有利于中小學生信息素養、想象力、創造力的全面提高。通過機器人知識的學習，學生需要不斷的去查閱各類資料，整理并分析出有效材料，這個過程學生就掌握了更多的獲取信息的手段和方法，當然也就可能了解和掌握更多的信息加工和處理的知識、方法和能力，逐漸的培養和提高學生的信息素養。
2、機器人技術的教學可以培養學生的技術素養
技術素養是指的是使用、管理、評價和理解技術的能力。[3]技術素養首先要求學生具有一定的基本技能，同時對于技術與設計的原則要有明确的思想認識；在情感上要樂意學習技術、掌握技術、從事技術活動；技術素養還表現在學生具有一定的技術創新能力和創造才能；技術素養還表現在學生能在學習、掌握技術的同時，感悟到技術的文化内涵等人文因素。
在機器人技術的教育中，學生需要将具體的活動抽象為編程的思想，再用圖形化編程語言或代碼程序語言在計算機上編成程序，然後通過計算機和機器人的通訊，将程序下載到機器人的微處理器，通過觀察機器人的運行情況來調試、驗證、反思、改進程序。并且在機器人的組裝調試過程中，學生需要不斷熟悉操作技術，反複動腦動手嘗試，這個過程可以加深學生對技術的認識和理解，有效提高技術的設計和創造能力，從而提升了技術能力和技術素養。
（二）機器人教育可以培養學生創新能力
在多數情況下，學生表現出的創新，是他們想出了解決問題的辦法或策略，盡管這些方法或策略對老師來說是早已熟悉的，但對學習者本人來說卻是新鮮的獨特的，是有意義或具有社會價值的，這就是學生的創新。
學生通過親手組裝機器人、調試傳感器、編寫程序、完成任務等活動，可以使動手能力、邏輯思維能力、綜合應用能力、創新能力等都得到全方位的訓練和提升。機器人活動還能激發學生充分發揮想像力、創造力，有利于培養學生的開放性思維。在開展機器人活動時，所設定的機器人活動主題不但具有一定的挑戰性和趣味性，而且對其問題的解決方案不限定，都是開放性的，對機器人的組裝和編程也不規定統一的模式、統一的答案，可以用不同的方法達到同一個目标，完全靠學生運用自己的聰明才智去創造。同樣的模塊組裝成不同的樣式，相同的機器人采用不同的編程方式，也使得機器人有了異樣的思維。
要想控制好機器人，必須要了解機器人軟件工程、硬件結構、功能與應用等方面的基本知識。隻有掌握了這些基本知識知識，才能發揮自己的聰明才智，構思出巧妙的機器人方案。這一過程是極其富有挑戰性的，最能培養學生創新能力的過程。
機器人教育以學生為主體，在教師的引導下以任務驅動進行個性化教育，因材施教，突出培養學生的創新精神和創新能力。因此，機器人教育是培養高素質創造性人才的好素材，是開展創新教育的重要方法。
（三）機器人教育為實施素質教育提供實踐平台
通過舉辦機器人比賽，為我國的中小學生提供了一個充分展示創造力的舞台，有利于激發青少年開發、研制高科技的興趣與愛好。通過研究設計、制作、調試機器人,激發學生的想象力，培養了學生的設計能力、創新能力、動手能力和跨專業的綜合應用能力，為全面素質教育的開展，開辟了新路，提供了好教材。把機器人教育引入中小學，不僅有利于信息技術教育的發展；有利于探索教育改革和人才培養的新途徑、新方法；有利于高素質人才的培養；同時将推動我國智能機器人知識和技術的普及；促進我國智能機器人事業的發展和專業人才的培養；促使新興的智能機器人産業的形成。可以說，智能機器人教育為實施素質教育提供了一個可操作性的實踐平台。
機器人教育作為一種新型技術類教育，承載着培養學生衆多能力的使命，結合其課程的實際情況，僅憑課堂教學難以使得學生完全掌握機器人知識和技術，研究性學習恰好可以為機器人教育提供良好的教學平台，機器人教育也可以為研究性學習提供具備研究性的課題内容。學生根據教師的指導、可以自主的對機器人的局部知識和技術進行課外研究、分析，在掌握所學知識和技術的基礎上，間接培養了自主研究、積極創造和通力合作精神，這也正符合了素質教育的要求和特征。
随着科學技術的發展和課程改革的深入，智能機器人的教學内容将滲透到越來越多的中小學校的多門課程和課外科技活動中，成為這些課程或活動的重要組成部分。中小學智能機器人課程的主要任務是，培養學生對智能機器人的興趣，讓學生了解和掌握以智能機器人為載體的通用技術與信息技術的基本知識和技能，了解技術的發展及其應用對人類生活和科學的深刻影響。通過智能機器人課程培養學生良好的信息素養、創新精神和實踐能力。教育學生正确認識和理解技術與文化、倫理和社會等問題，樹立正确的技術觀。
教學目标
智能機器人本身是高科技發展的産物，機器人教學也應該是技術的傳承和發展，中小學的機器人教學主要向學生傳播機器人的基本知識、基本操作和研究興趣，具體可以從知識、能力、情感三個維度進行闡述。知識目标為了解機器人軟件工程、硬件結構、功能與應用等方面的基本知識；能力目标為能進行機器人程序設計與編寫，能拼裝多種具有實用功能的機器人，能進行機器人使用維護，能有新的創意；情感目标為培養對人工智能技術的興趣，真正認識到智能機器人對社會進步與經濟發展的作用，積極參加機器人編程比賽、機器人滅火賽、機器人百科知識賽等各種課外活動。
教學内容
教育機器人作為教學内容進人中小學，無論國内還是國外，目前都處于起步階段。近年來我國的機器人教育有了很大的發展，機器人的教學目标也得到了逐漸的完善，機器人教學的内容自然也得到了不斷的充實和系統化。
教學模式
教學模式是在一定的教學思維或教學理論指導下建立起來的，較為穩定的教學活動框架和活動程序。它應能較好的體現課堂教學的全部信息，諸如教學思想、教學方法、教學過程、師生關系等，具有牽一發而動全身的作用。隻有在機器人教學中以新的教學思想和教學理論為指導，研發機器人教學中教與學的新策略和新模式，才能充分發揮學生的潛在能力，達到教育目标。
目前機器人學科教學的模式主要有兩種。一是專門課程模式，該模式有如下特點：第一，在學校教學計劃與課程安排中有“機器人”方面的專門課程，如“機器人編程”、“機器人應用”、“機器人概論”、“機器人學”等。第二，配有專業教師。第三，每周按課表開展一系列的有關機器人的課堂教與學活動。第四，有課程評估考核要求。二是學科整合模式，該模式是指将機器人教學内容整合到其他課程的教學中，以其他課程的形式開展機器人學科教學。機器人教學的常見形式：
1、課外活動形式。傳統的學校教育是對科學達到概念性理解的主要渠道，但課外的非正式教育即課外活動對于科學知識的學習也有相當大的影響。課外活動不受教學計劃、教學大綱和教育形式的限制，活動的範圍比較廣泛，内容也很豐富。機器人教育作為學校課外活動的内容，不僅使課外活動同時具有科學性和趣味性，而且可以培養學生的創新精神、綜合實踐能力和協作能力。
2、技術課程形式。把智能機器人作為信息技術課的内容之一列入中小學信息技術教育課程，這種形式正在形成期，教材的編寫、課程的常規性開設正在起步。當然，這無疑會為信息技術學科帶來新的活力，對目前信息技術教育重軟件應用輕編程開發的局面也會有所改善。
3、研究性課程形式。機器人教育以研究性課程的形式進入中學，由于研究性學習課程越來越受到重視，也由于機器人教育的長期性、個性化，決定了如果通過研究性學習形式推廣，會更有利于對學生創新能力的培養。但是，由于研究性課程的課時不足，以及班額過大決定的組織難度過大，都會影響機器人教育的整體推進。
4、競賽形式。通過競賽，對學生的機器人設計能力、創新能力進行拉動，以一種模範的力量推動它全面地進入課程設置。通過學校、少年宮、少科站等單位吸收機器人愛好者，組成智能機器人學習小組，以學員制進行活動，并可代表地區參加各類競賽活動。這種形式是機器人進入中小學生視野最初、最多，也是最有效的方法。
教學方法
機器人學科教學的方法很多。各種基本教學方法與綜合性教學方法幾乎都可用于機器人學科教學。某一方法的具體選用中，應考慮教學目标的要求、教材内容的難度、教學對象的學習基礎與教學條件的差異。其中，機器人基本理論知識的教學可采用講授法，機器人編程的教學可采用實驗法、任務驅動法，機器人哲學内容的教學可采用讨論法，機器人應用内容的教學可采用參觀法、演示法，機器人設計、制作的教學可采用競賽指導法、自主探索法等。
競争是一種實驗性的學習方法，學生被置于一個不可預知的環境中，不可期待能夠獲得他人的幫助。在競争過程中，學生必須運用自己已經學過的知識，或者分析對手的優缺點，從對手的機器人中獲得信息，改進自己的機器人的不足。激烈的競争，可以極大地培養學生的分析問題、解決問題和應用知識的能力。
面臨的問題
目前，機器人教育已經越來越被人們所關注，機器人教育的各項活動也在學校中得到一定程度的開展，但是所存在的問題也不容忽視：
（一）教育部門的重視不夠，發展方向偏移
中小學開展機器人教育競賽的組織形式，目前大部分是由某些機器人制造商獨立或聯合舉辦，可以說機器人競賽在一定程度上是由教育機器人企業在推動。雖然企業在初期所為此作出的貢獻應當予以肯定，但是由于教育行政部門的監管力度不夠，在競賽規則、裁判确定、獎勵辦法等方面存在較大差異。随着機器人教育的逐漸深入與普及，目前亟需教育行政部門、教學研究機構給以充分的關注、協調與引導。
（二）資金缺乏，配套組件設施不夠
機器人的價格比較昂貴，單機一般在萬元以上，各種主機模塊、傳感器及其他配件價格也不菲，少數人組隊比賽受到資金方面的壓力都很大，課堂的普及難度就更不用說了。究其原因，其中一個因素就是市場炒作模糊了機器人概念。尤其是對教學機器人而言，其結構相對簡單，可開發性也有局限，甚至作為智能玩具的優勢顯著，其造價是可以下降的。但是，由于競争的無序和商家的短期行為共同造成了原本教育資金就很欠缺的基礎教育對機器人的采購誤區，以至于不少地區建成了大量的機器人實驗室，但是相關配件及設施都很差，或幹脆沒有，實驗室的作用大打折扣。
（三）缺乏科學規劃和教學設計
目前機器人教學的“教材”質量不高，大多屬于“産品說明書”或“用戶指南”式的，缺少課程與教學專家的參與和指導。小學、初中、高中機器人教學的分階段目标的劃分不夠明确與合理，導緻相關教材的區分度低、特色不強。機器人教育的教學目标尚欠科學。小學、初中、高中機器人教學的分階段目标的劃分不夠明确與合理，導緻相關教材的區分度低、特色不強。機器人教學多采用的是課外活動小組形式展開，課外活動小組畢竟是小部分人的活動，雖然這對于特長教育有着不可否認的作用。但是，課外活動的系統性、普及性和公平性都得不到保證。随着新課程的進一步實施，機器人教育走進課堂成為一種必然的發展方向。向課堂教育發展，需要包括教材建設、教法研讨等幾個步驟，是一個持續發展、革新的過程。
（四）競賽活動呈現商業化、功利性
不正确的意識、不規範的行為對中小學機器人教育帶來的侵蝕較為嚴重。有些商家通過不當競争，人為通過競賽規則或功能實現等辦法來限制其他商家的産品，造成選手參加比賽受機型的局限性很大，而且由于競賽的功利化思想和比賽的管理方法不成熟，造成了比賽的“表演”傾向，即學生比賽成績要看課下的“準備”程度和機器本身的軟件、硬件裝備程度，這就造成了比賽的即時性和激烈程度受到影響，同時存在的“投機取巧”式的比賽準備也影響了學生創新能力的培養。
策略思考
随着教育課程改革的深入和人工智能技術的發展，在信息技術教育中加強機器人學科知識與機器人應用前景方面的教育已勢在必行。但是機器人教育若希望一路走好必須及時糾正不正确的意識、不規範的行為和解決衆多将會阻礙機器人教育健康發展的問題，筆者認為可以從以下幾個策略中找尋機器人教育的發展前景：
（一）加強機器人教育的重視度，引導其健康發展
機器人教育作為新型學科在不斷實踐過程中已經受到了各界的一緻好評，但是機器人教育要完全普及可能尚不具備一定條件，這就要引起我們的教育主管部門和學校的高度重視，需要教育相關部門能夠在經濟上和師資配置上給與一定的補給，同時需要教育相關部門和人員加大對于機器人教育尤其機器人競賽的監管力度和機器人教學的學科研究。機器人教育可能還是需要企業和社會的大力支持，但是教育行政部門必須要嚴格把關，掌握機器人教育的發展方向，促使機器人教育能夠朝着促進學生綜合能力提高的方向健康發展。
機器人教育的深入開展，需要廣大中小學校、高等院校、教學研究部門的協作研究與共同努力，需要教育行政部門的重視，需要相關企業的支持。
（二）注重機器人的研究與開發，提高其利用率
機器人的昂貴造價已經明顯阻礙了機器人教育的普及，很多學校、學生迫于經濟壓力對機器人教育望而生畏，筆者認為要改變這一現狀，讓機器人教育真正走進每一所學校每一個教室，首先就要求我們的廠家轉變理念，改進技術，按照機器人教育的需求生産适合機器人教育教學所需的功能獨立或者單一的各式機器人設備。從機器人教學目标和教學内容中可以清楚發現，機器人教學過程中，不需要每一次都使用功能齊備的完整機器人設備，必要時可以按照模塊性能要求采用單功能的機器人設備進行教學和練習，這樣既可以降低設備的采購費用，又可以消除幹擾功能對教學的影響。
其次，從技術角度上看，目前各類機器人較為獨立，機器人設備的采購需要按套為單位進行，但是必要時，機器人應該要可以根據零部件的要求進行重組或者更換，這需要教育機器人有更好的開放性和可擴展性，具有更強的交互性，良好的人機界面對教育機器人來說也很重要。同時，應當深入挖掘教育機器人的教育應用途徑，更有效地發揮它的作用。最後，目前國内外教育機器人的品牌較多，并有不同特色。但總體而言，教學适用性強、性能價格比高的教育機器人産品仍然比較匮乏。而且教育機器人的功能有限及設計陳舊，易導緻人們對其興趣的衰減。為了避免這種僵化現象，就要求在現有的教育機器人産品的基礎上，不斷推陳出新，研究開發出各種新的産品。
（三）加快機器人的學科建設，促使其教學規範化
智能機器人是信息技術發展的前沿領域，是一門具有高度綜合滲透性、前瞻未來性、創新實踐性的學科，蘊涵着極其豐富的教育資源。要充分開發機器人的教育資源，發揮機器人教育的衆多益處，機器人的學科建設迫在眉睫。現在機器人更多的是依附在信息技術或者通用技術的課程體系中，沒有自己的學科體系和學科标準。機器人學科需要組織相關課程教育專家進行仔細評估和研究，制定系列課程标準和相應的統一教材和評價考核标準，減小地區間的教學差異性，保證學校教師機器人教學有标準可依，有教材可參。
目前，中國教育技術協會信息技術教育專業委員會正在策劃、組織以中小學、高校、教研部門、企業為主體的“人工智能與機器人教育”協作組織，并研制相關的“課題指南”。上述工作的目的在于，一方面，在借鑒國外中小學人工智能與機器人教育理念與經驗的基礎上，為我國中小學開展人工智能與機器人教學提供可操作的教學與學習模式、教學評價方法，推進我國中小學人工智能與機器人教育的健康發展；另一方面，探索機器人在人工智能教育中的應用問題，更好地與基礎教育課程改革相結合，充分體現課程改革理念，充分發揮機器人在培養學生創新能力方面的作用。
（四）重視競賽規則的制定與統一，發揮競賽的功效
學科競賽對于機器人教育的發展有着突出的貢獻，但是機器人競賽的發展受到了商業化的侵蝕究其根本是由于機器人競賽的規則不夠統一規範。規則是競賽的靈魂和根本，對于機器人競賽的規則，可以從以下幾個方面考慮：第一，比什麼的問題。機器人競賽比的不是學生所擁有的機器人設備的先進與否，而是比對機器人的熟悉程度，機器人知識的掌握程度，機器人程序的熟練程度，機器人操作的熟練程度。這就要求我們的競賽規則對于比賽所有的機器人有一定的要求，保證能夠定期改變比賽采用的機器人類型，而且要應該做到讓競賽規則帶動機器人生産廠家的生産方向。第二，怎麼比的問題。機器人競賽比的是學生的當場技能，這就要求競賽規則對于怎麼比要有一個更加明确的說明，要保證學生都是要在比賽現場限時的完成某些指令或者操作，這樣可以避免機器人比賽比“學生賽前準備”的不當現象。第三，誰來比的問題。機器人競賽和其他競賽一樣，受到學生智力發展水平和技能掌握水平的影響，這就要求競賽必須要有明确的分組意識。地區、年齡等的差異都将導緻機器人競賽缺乏可比性的現象。
機器人競賽必然是繼續推動機器人教育發展的有力舉措，但是機器人競賽必須要有一系列規範、統一、科學的競賽規則來約束整個競賽活動，這樣才可以保證機器人競賽的公平公正，才能夠真正發揮以競賽帶動學科發展的理念，促進機器人教育的積極健康發展。
