刘平的日志

教育机器人起源与发展

已有 180 次阅读 2017-12-11 16:20

（1）教育机器人学的萌芽

工程新学科的起源特点是先有实践后有理论，如先有莱特兄弟的飞行实践，后有系统的空气动力学；先有Devol1954年发明的工业机器人，后有八十年代成熟的机器人学。同样，教育机器人学的萌芽也来源于直觉地把机器人用于教育的实践。

Parker，Martin，Sargent于1989年在麻省理工学院创办了名为6.270的课程。该课程实质是一个面向本科生的机器人设计竞赛，参加该课程的学生组成一个小组，运用统一的器材设计参加比赛的机器人。

该课程的影响深远，许多机器人比赛项目的灵感均来源于此课程，以及把机器人设计实践导入大学工程教育的思想也大多来源于此课程。

（2）教育机器人产品的研发与应用

教育机器人公司的产品研发和产品应用也成为教育机器人学萌芽阶段的重要力量。

（3）教育机器人比赛的起源

Jake Mendelssohn 于1993年创办的美国家用机器人灭火比赛是第一个面向全球、定位于教育的机器人比赛，也是第一个由大学生、中小学生共同参加的机器人比赛，对全球机器人进入科学、技术教育起到了巨大的推动作用。2000年，未来伙伴将灭火比赛引入中国，目前该项目是中国普及程度最高的青少年机器人比赛项目之一。

1997年开始来源于学术研究的机器人世界杯比赛（Robocup）逐步给大学工科教育带来越来越大的影响，该比赛目前是全球机器人学术领域最权威的机器人比赛。

2000年开始的初级机器人世界杯（Robocup Junior）也开始给中小学技术教育带来深远影响。

2013年，世界教育机器人协会推出了世界教育机器人大赛（WER），该赛事鼓励现场命题，学生现场动手完成比赛，这是机器人比赛的一场变革，突破传统，创造一种全新的竞赛模式。

如今，全球每年要举行一百多种机器人比赛，有力推动了教育机器人的教育实践活动。

（4）教育机器人教学实践的尝试

除竞赛之外，教育机器人应用于课程实践也成为重要的教育实践活动。

英国1998年就开始尝试在小学生中开设机器人课程；1999年，Beer等研究了如何把机器人用于科学和工程教学；以色列于2001年开设了高中教育机器人课程；2006年，智利的 Novales系统研究了在大学中导入教育机器人。2007年，Kao等研究了儿童如何在课程中运用机器人学习角度的概念。

2003年，我国把简易机器人制作列为高中《通用技术》的选修课。

（5）教育机器人学理论研究的起步

与丰富多彩的教育机器人学的应用实践相比，教育机器人学的理论研究比较散乱，尚缺乏学者系统地把教育机器人学作为全新的、独立的、自成体系的学科方向来研究，主要原因是教育学属于综合的社会科学，机器人学属于最综合的科学和工程学科，很难有学者同时精通教育学和机器人学，目前国际上尚没有真正的旗帜性的教育机器人学家。

目前的理论研究散布在教育学或机器人学的研究中。机器人的教育价值可以系统借鉴数学家、思想家、教育家Papert的经典著作“头脑风暴：儿童、计算机及充满活力的创意”，他的核心思想是做中学的建构主义理论，当然，机器人比计算机提供了更广更有趣味的知识和概念建构空间。

相关专家系统论述了智能机器人具有重大技术教育价值的四大原因，以及教育机器人必须具备的九大特征。Verner系统研究了机器人设计中基于项目的学习，研究了学习中的动机、问题解决、团队合作等问题，特别是发现基于项目的学习能有效自我内部激励。

在优化学习方式和重视技术教育的教育需求引导下，在廉价微控制器和传感器的技术成熟背景下，教育机器人学的应用实践从1989年开始戏剧性地得到了迅猛的发展，为教育机器人这一全新学科的诞生奠定了坚实的基础。

一个工程新学科的形成过程分萌芽、成长、成熟、稳定发展四个阶段。

萌芽阶段的特征是拥有丰富创新的实践活动，理论成果少，分散，不系统；

成熟阶段的特征是开始快速出现术语，大量的理论性论文；

成熟阶段的标志是出现一个集大成的学者，出一本奠基性质的专著，接着会有一系列的专著。

教育机器人学从1989年的萌芽算起，至今25年，开始进入新学科形成的萌芽后期，成长前期，教育机器人学将开始迎来理论上的快速发展。

教育机器人发展趋势

按照学科的一般发展规律，教育机器人学经过二十五年的丰富的应用实践积累，在理论研究上将出现喷发式的发展，教育机器人学理论的发展趋势如下：

（1）教育机器人学的社会价值，教育价值研究将系统深入。

（2）教育机器人学的教育理论基石将更加稳固、系统，激进建构主义、多元智能、成功智力的内在联系是什么？如何有效地指导教育政策，课程等的制订和设计？如何建立多元的动态的交互式的自我评价体系或多方评价体系？