顾名思义,教育机器人就是应用于教育领域的机器人,有广义和狭义之分。广义的教育机器人是指具有辅助教学、管理教学、处理教学事务乃至主持教学等功能的机器人。而狭义上的教育机器人是指以面向教育领域专门研发以培养学生分析能力、创造能力和实践能力为目标的机器人。一般来说,面向基础教育领域的教育机器人是指狭义上的教育机器人。
狭义上的教育机器人有不同的形态、技术和面向群体。从形态上看,由主板、传感器、运动模块和功能模块组成,它的形态可以是有定型的,也可以是无定型的积木式机器人;从技术上看,机器人融合了机械设计、单片机、传感器、人工智能等方面的技术,学生在参与机器人活动的时候能够得到多项知识技能的锻炼和提升。
作为使用教育机器人的方法,机器人教育培养学生对机器人的设计和操作。它的使用群体涵盖了小学、中学、大学,以及成人群体,每一个使用群体包含不同的教育主题。在基础教育阶段,不同类型的教育机器人的培养重点各不相同,有的着重培养学生的动手制作能力,有的着重培养编程能力,还有的着重于人工智能、人机交互等不同方面。
机器人教育15年:从方法探索到理念融合
自教育机器人诞生起,机器人教育就成了教育者致力研究的主题。从2000年到2003年,我国的少数学校开始对机器人教育进行初步尝试和探索,取得了一定的成效。2003年4月,教育部正式发布《普通高中技术课程(实验)标准》,首次将“简易机器人”制作纳入通用技术课程选修模块,正式启动了我国的教育机器人的发展。
从2003年起,我国以机器人竞赛的形式推动机器人教育的发展,积极参与并承办国际机器人比赛,如2006年在南宁举行的国际机器人奥林匹克大赛、2008年苏州及2015年合肥举行的机器人大赛。在国内,面向中小学举行机器人竞赛也受到了众多学校的欢迎,例如中国科学技术协会主办的中国青少年机器人竞赛,设立了机器人综合技能比赛、FLL机器人工程挑战赛、VEX机器人工程挑战赛、机器人创意比赛、WER工程挑战赛等比赛项目。经过十几年探索,机器人教育得到了长足进步,一批批学生以校本课程或兴趣小组的形式,得到了综合能力的锻炼。
近几年,随着创客运动的深入,越来越多的科技教师将创客教育理念与机器人教育相融合,为机器人教育赋予了多样化的方式。学生学习机器人的动力从单纯的比赛任务驱动,扩展到创客项目的学习,拓展了机器人教育的深度。
在创客运动的背景下,教育机器人成为创新课程的载体。教育机器人是学生实现创客作品智能化的工具,且能更好地服务于STEAM学习。在创客理念之下,机器人教育中教师的角色从主导者转变为支持者;学生的学习形式更加多样化,动手时间更充足;课程更加注重分享与交流,学生分享想法和资源,还可以在其他同学的作品基础上继续创作。这些教学理念上的转变,让教育机器人发挥更大的作用。
创客教育为机器人赋予更多可能的形式,打破了材料运用的局限。例如,运用3D打印机等工具,与机器人主板和基本构建结合起来,方便学生更好地完成机器人项目。这种理念也悄然改变了机器人比赛,比如广州市中小学电脑机器人竞赛活动的竞赛项目“智能机器人垃圾分类”,就要求参赛学生必须用3D打印机完成机器人配件的制作。
教育机器人的多样化发展产生了更加丰富的机器人教育活动,机器人教育的理念变化则挖掘了更多教育机器人的潜能,成为面向未来的工具和方法。
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