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①機(jī)器人學(xué)科教學(xué)(Robot Subject Instruction,簡稱RSI)。②機(jī)器人輔助教育(Robot-Assisted Education ,簡稱RAE)。有人將機(jī)器人輔助教育細(xì)分為:

1、機(jī)器人輔助教學(xué)(Robot-Assisted Instruction,簡稱RAI)。2、機(jī)器人管理教學(xué)(Robot-Managed Instruction,簡稱RMI)。

3、機(jī)器人輔助測試(Robot- Assisted Test,簡稱RAT)。

4、機(jī)器人輔助學(xué)習(xí)(Robot- Assisted Learn,簡稱RAL。

5、機(jī)器人代理(師生)事務(wù)(Robot-Represented Routine,簡RRR)等。

③機(jī)器人與傳統(tǒng)學(xué)科相互滲透。

分類

教育機(jī)器人分為面向大學(xué)和面向中小學(xué)的機(jī)器人。大學(xué)機(jī)器人又分為教育性機(jī)器人與比賽型機(jī)器人,例如:

亞太機(jī)器人大賽、FIRA等等;同樣小學(xué)機(jī)器人也分為教育性機(jī)器人與比賽型機(jī)器人,例如:青少年機(jī)器人大賽、世界教育機(jī)器人大賽(WER) 。 學(xué)習(xí)型機(jī)器人提供多種編程平臺(tái),并能夠允許用戶自由拆卸和組合,允許用戶自行設(shè)計(jì)某些部件;比賽型機(jī)器人一般提供一些標(biāo)準(zhǔn)的器件和程序,只能夠進(jìn)行少量的改動(dòng)。適用于水平不高的愛好者來使用,參加各種競賽使用。教育機(jī)器人也用于教學(xué)。

由于知識(shí)層面的不同,大學(xué)、小學(xué)教育型機(jī)器人有很大的差別。大學(xué)生可以根據(jù)大學(xué)所學(xué)的編程知識(shí)去編譯自己想要實(shí)現(xiàn)的任何代碼或者指令;小學(xué)生由于受到編譯能力的限制,只能使用已編譯好的命令來進(jìn)行指令模擬。因此,加強(qiáng)小學(xué)生編譯知識(shí)的學(xué)習(xí)將會(huì)顯得越來越重要。

市場現(xiàn)狀

國內(nèi)已有一些企業(yè)和公司可以生產(chǎn)教育機(jī)器人或教學(xué)平臺(tái)。不同種類的教育機(jī)器人將不斷涌現(xiàn),如北京水木寰虹教育公司的i奇機(jī)器人,有著自己獨(dú)創(chuàng)的易學(xué)編譯平臺(tái),并將機(jī)器人教育理念深入到小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)各個(gè)層次。針對(duì)不同的人群采用功能不同的實(shí)驗(yàn)室教學(xué),最大化的發(fā)揮學(xué)生的潛質(zhì)。SmartCar、SUUNY618、博思威科教育機(jī)器人等均已投入市場。上海颯昂機(jī)器人科技有限公司是一家專業(yè)提供教育機(jī)器人產(chǎn)品和服務(wù)的高科技機(jī)器人公司,代理了多家國內(nèi)外知名的教育機(jī)器人產(chǎn)品,并有著自己的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)和研發(fā)基地。少昊科技(北京)有限公司的模塊化教育機(jī)器人所有模塊均為自主研發(fā),面向本科生研究生教學(xué)。

教育機(jī)器人雖然已經(jīng)有了不少,但是對(duì)于廣大的機(jī)器人愛好者來說,這并不是他們的首選。他們喜歡自己選擇零件,自己設(shè)計(jì)電路板,自己編寫程序,從頭到尾自己搞出一套機(jī)器人來。

經(jīng)過四十多年的發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)已取得長足發(fā)展,隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,機(jī)器人除了智能程度在持續(xù)提高,其應(yīng)用范圍也從工業(yè)向各個(gè)行業(yè)滲透。專家認(rèn)為:智能機(jī)器人將成為繼家電和個(gè)人電腦后,第三個(gè)以超常規(guī)速度走向我們?nèi)粘Ｉ�活的產(chǎn)品。比爾.蓋茨在2007年就預(yù)言:機(jī)器人將重復(fù)個(gè)人電腦的崛起之路,邁入家家戶戶,改變?nèi)祟惖纳�活方式。我們掌握的不再是高端技術(shù),而是必須技能。提前學(xué)習(xí),你就是走在時(shí)代最前列的人。

科技教育伴隨時(shí)代發(fā)展而進(jìn)步。從手工勞動(dòng)課程里的折紙飛機(jī)到現(xiàn)在普及開展的電腦課教育是一個(gè)重要的發(fā)展手段,到今天,從單純的電腦基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)進(jìn)入融合多種學(xué)科知識(shí)的機(jī)器人教育學(xué)習(xí),科技教育正迎來又一次新的飛躍。

相關(guān)評(píng)論

聯(lián)合國2002年《教育中的信息與通訊技術(shù)中小學(xué)課程框架和教師發(fā)展綱要》:信息技術(shù)素養(yǎng)是人類繼讀、寫、算后的第四素養(yǎng),為人類的第二文化。

蓋茨:我看著多種技術(shù)發(fā)展的趨勢開始匯為一股推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)前進(jìn)的洪流,我完全能夠想象,機(jī)器人將成為我們?nèi)粘Ｉ�活的一部分。機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖纳�活方式�?/P>

苗逢春(聯(lián)合國教科文組織亞太教育局信息技術(shù)部主任、全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心(北京)主任、全國"中小學(xué)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)"項(xiàng)目發(fā)起人與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 ):

1、機(jī)器人教學(xué)即將進(jìn)入中小學(xué)信息技術(shù)課程體系。

2、機(jī)器人教學(xué)集中承載著中小學(xué)信息技術(shù)教育的諸多核心價(jià)值。

3、中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)是最具持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ闹行�學(xué)信息技術(shù)領(lǐng)域之一。

4、信息技術(shù)教育還處于應(yīng)用層面,與其他學(xué)科的整合成熟后,信息技術(shù)課程應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域應(yīng)回歸到屬于信息技術(shù)技術(shù)特有的技術(shù)層面:算法與程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)。機(jī)器人教育的開展對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)教育的發(fā)展具有歷史價(jià)值。

郭善渡(全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心研究員,中國教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)理事兼機(jī)器人學(xué)組負(fù)責(zé)人):智能技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)學(xué)術(shù)前沿,是進(jìn)行信息技術(shù)教育的最佳載體,也是全面培養(yǎng)學(xué)生信息素質(zhì)提高其創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐能力的良好平臺(tái)。這無疑會(huì)會(huì)為信息技術(shù)學(xué)科帶來新的活力,對(duì)信息技術(shù)教育重軟件應(yīng)用輕編程開發(fā)的局面會(huì)有所改善。

彭紹東(湖南師大教育技術(shù)學(xué)系教授 碩士生導(dǎo)師):人工智能技術(shù)是信息技術(shù)發(fā)展的一次重大飛躍。信息技術(shù)教育未來發(fā)展的趨勢必然是向機(jī)器人教育重心轉(zhuǎn)移。并代替人類學(xué)習(xí)或工作。

惲為民(教育機(jī)器人學(xué)創(chuàng)始人):教育機(jī)器人是訓(xùn)練成功能力的最佳平臺(tái),是培養(yǎng)科技素養(yǎng)的最佳平臺(tái),也是青少年最喜歡的玩伴。

目前,全球已有50個(gè)國家和地區(qū)的40,000多所學(xué)校與培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、1,200多個(gè)學(xué)校教育機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室、200多家教育機(jī)器人活動(dòng)中心(Abilix home)以能力風(fēng)暴教育機(jī)器人為平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)、競賽以及科技活動(dòng)。

在國外,機(jī)器人教育一直是個(gè)熱點(diǎn):早在1994年麻省理工學(xué)院(MIT)就設(shè)立了 "設(shè)計(jì)和建造LEGO機(jī)器人"課程(Martin),目的是提高工程設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)造能力,嘗試機(jī)器人教育與理科實(shí)驗(yàn)的整合;麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室"終身幼兒園"項(xiàng)目小組開發(fā)了各種教學(xué)工具,通過與著名積木玩具商樂高公司的緊密合作,該項(xiàng)目組開發(fā)出可編程的樂高玩具,幫孩子們學(xué)會(huì)在數(shù)字時(shí)代怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)。同時(shí),國外的一些智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室也有相應(yīng)的機(jī)器人教育研究的內(nèi)容。

日本,美國等一些發(fā)達(dá)國家高度重視機(jī)器人學(xué)科教育對(duì)高科技社會(huì)的作用和影響,已在信息技術(shù)課與課外科技活動(dòng)開設(shè)了有關(guān)機(jī)器人的課程內(nèi)容。

自1992年開始,美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行"感知和認(rèn)知移動(dòng)機(jī)器人"計(jì)劃,高中生可免費(fèi)獲得70公斤重的一套零件,自行組裝成遙控機(jī)器人,然后可參加有關(guān)的比賽。

日本發(fā)展機(jī)器人起步比號(hào)稱"現(xiàn)代機(jī)器人故鄉(xiāng)"的美國晚了十年,但是在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)

展道路上,已經(jīng)走在了歐美國家的前面。這跟日本高度重視機(jī)器人教育和機(jī)器人文化的普及是分不開的。在日本,每所大學(xué)都有高水平的機(jī)器人研究和教學(xué)內(nèi)容,每年定期舉行各種不同層次的機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作大賽,既有國際性高水平比賽,也有社區(qū)性中小學(xué)生參加的比賽。

新加坡國立教育學(xué)院(NIE)和樂高教育部于2006年6月在新加坡舉辦了第一屆亞太ROBOLAB國際教育研討會(huì),通過專題報(bào)告、論文交流和動(dòng)手制作等方式,就機(jī)器人教育及其在科技、數(shù)學(xué)課程里的應(yīng)用進(jìn)行交流,以提高教師們開展機(jī)器人教育的科技水平與應(yīng)用能力。

中國的教育機(jī)器人發(fā)展也是在近20年間得到逐步完善,中國的教育機(jī)器人始于1996年,由惲為民博士率先在國際上提出了教育機(jī)器人概念并創(chuàng)建了第一個(gè)教育機(jī)器人品牌"能力風(fēng)暴"; 1998年惲博士創(chuàng)立了教育機(jī)器人學(xué)并發(fā)布首款教育機(jī)器人產(chǎn)品AS-M; 2000年中國第一個(gè)機(jī)器人大賽"能力風(fēng)暴杯"中國教育機(jī)器人大賽。 2004年,教育機(jī)器人滅火與足球機(jī)器人賽制成為"全國中小學(xué)電腦制作活動(dòng)"正式比賽項(xiàng)目,該賽事是國內(nèi)唯一具有高考保送、加分的機(jī)器人比賽。 首屆賽事中,能力風(fēng)暴包攬?jiān)擁?xiàng)目冠亞軍。 2013年,世界教育機(jī)器人大賽(WER)該賽事由"世界教育機(jī)器人協(xié)會(huì)"(Federation of World Educational Robot)發(fā)起并主辦。

競賽

1、FIRA機(jī)器人足球賽始于1995年 。

2、中國教育機(jī)器人大賽

3、TRCC太敬杯全國機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽

4、機(jī)器人足球世界杯賽RoboCup (RCJ)

5、機(jī)器人滅火比賽

6、FLL機(jī)器人世界錦標(biāo)賽

7、WRO世界機(jī)器人奧林匹克競賽

8、機(jī)器人迷宮

9、VEX機(jī)器人世界錦標(biāo)賽、VEX機(jī)器人泛太平洋地區(qū)公開賽

10、世界教育機(jī)器人大賽(WER)

每年都有來自加拿大、中國、丹麥、以色列、新加坡和美國等的100多支代表隊(duì)參加。

理論核心思想: 人的成功是通過分析能力、創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力的平衡以及有效運(yùn)用才能獲得。 成功能力的特征是能自我激勵(lì)、能以目標(biāo)為導(dǎo)向、能堅(jiān)持到底完成任務(wù)、不怕失敗、 從不拖延、具有獨(dú)立性、能將思想轉(zhuǎn)變?yōu)樾袆?dòng)等。

馮·格拉斯費(fèi)蘭德:激進(jìn)建構(gòu)主義

理論核心思想:知識(shí)是由學(xué)生積極建構(gòu),而不是通過感覺或交流來被動(dòng)接受的。知識(shí)的功能是適應(yīng)自己的經(jīng)驗(yàn)世界,幫助我們?nèi)ソ鉀Q具體問題。

加登納:多元智能

理論核心思想: 人的智力是解決問題的能力,人的智能分為九個(gè)范疇。 分別是: 語言智能、數(shù)學(xué)邏輯智能、 空間智能、身體運(yùn)動(dòng)智能、 音樂智能、人際智能、內(nèi)省智能、自然探索智能、存在智能。 每個(gè)學(xué)生都是特別的,都有最適合自己的發(fā)展道路,必須因材施教。

我國的機(jī)器人教育在全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心及眾多知名專家以及一些發(fā)達(dá)省市的大力推動(dòng)下,有了很大的發(fā)展。(請參見一中的"專家論述")教育機(jī)器人逐步成為中小學(xué)技術(shù)課程和綜合實(shí)踐課程的良好載體。新的高中課程標(biāo)準(zhǔn)在"信息技術(shù)"科目中也設(shè)立了"人工智能初步"選修模塊,邁出了我國高中階段開展人工智能教育的第一步,這也意味著我國的人工智能教育在大眾化、普及化層面上躍上了一個(gè)新的臺(tái)階。

機(jī)器人教育提供了一種素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育與前沿科技緊密結(jié)合的生動(dòng)形式,系統(tǒng)專業(yè)的將素質(zhì)教育落實(shí)到位,著重培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法、科學(xué)知識(shí),這些正是科學(xué)素質(zhì)教育的初衷所在。因此,新一輪課程改革把"提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)"作為其目標(biāo)是不無道理的。在不久的將來,機(jī)器人將成為你課堂的伙伴,各級(jí)學(xué)校積極開展課題研究,利用機(jī)器人教育這一載體提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。機(jī)器人教育具有實(shí)踐性強(qiáng)、探索性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn),有利于迅速接觸前沿研究,并有利于提高同學(xué)的創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)。

機(jī)器人學(xué)習(xí)不單單是組織課堂授課,開展一次專題學(xué)生活動(dòng)或參加一次全國性、地區(qū)性的機(jī)器人競賽,而是利用科學(xué)的手段用科學(xué)探究的方法

去研究科學(xué)本身,進(jìn)而利用機(jī)器人課程上所學(xué)的知識(shí)和培養(yǎng)的科學(xué)方法來研究更多領(lǐng)域,相信這次科學(xué)進(jìn)程,將會(huì)讓中小學(xué)以前所未有的熱情期待即將到來的機(jī)器人課程的到來。

我國兩大主要研究部門:全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心北京部、全國中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育研究中心上海部。共舉辦了兩界"全國中小學(xué)程序設(shè)學(xué)計(jì)與機(jī)器人教學(xué)研討會(huì)"。2005年啟動(dòng)了"全國中小學(xué)機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)、實(shí)驗(yàn)學(xué)校"項(xiàng)目,由苗逢春主任擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主 。打造了機(jī)器人教育交流的全國性網(wǎng)絡(luò)平臺(tái):機(jī)器人教育在線。

從各地情況來看,較多的學(xué)校只是以課外活動(dòng)、各種興趣班、培訓(xùn)班的形式開展機(jī)器人教學(xué)。通常的做法,是由學(xué)校購買若干套機(jī)器人器材,由信息技術(shù)課程老師或綜合實(shí)踐課程教師進(jìn)行指導(dǎo),組織學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人組裝、編程的實(shí)踐活動(dòng),然后參加一些相關(guān)的機(jī)器人競賽。只有極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入了正規(guī)課堂教學(xué)。

2000年,北京景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中,在國內(nèi)率先開展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)。2001年,上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級(jí)中學(xué)等學(xué)校開始以"校本課程"的形式進(jìn)行機(jī)器人活動(dòng)進(jìn)課堂的探索和嘗試。2005年,哈爾濱市正式將機(jī)器人引入課堂教學(xué),在哈爾濱師范附小、60中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)等41所學(xué)校開設(shè)了"人工智能與機(jī)器人"課程,用必修課形式對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)方面的教育。此外,香港在高中及高等教育新學(xué)制的改革中,也在高中"設(shè)計(jì)與應(yīng)用科技"課程中增設(shè)了機(jī)器人制作的課程。2012年,河北省部分城市也將機(jī)器人教學(xué)課程納入到信息技術(shù)課當(dāng)中,全國各地機(jī)器人教育遍地開花,足以證明我國對(duì)機(jī)器人教育的重視,相信不久之后我國的信息技術(shù)知識(shí)方面會(huì)有一個(gè)大的提升。

北京、上海、廣東、山東、湖北、黑龍江、浙江、遼寧、河北、陜西、等省市已經(jīng)開展了較大規(guī)模的機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)。這說明,我國青少年的機(jī)器人普及教育正在迎來一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期。

在國際上獲過獎(jiǎng)項(xiàng)的省市有:上海、山東、北京、廣州、成都、大連、西安。

影響

中國青少年機(jī)器人競賽

青少年機(jī)器人世界杯

全國GBC挑戰(zhàn)賽

全國中小學(xué)電腦制作活動(dòng)

全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)(NOC)

中國城際家庭機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

未來伙伴杯中國智能機(jī)器人大賽

石家莊首屆機(jī)器人大賽

機(jī)器人已經(jīng)成為呼聲很高的創(chuàng)新教育平臺(tái),并且正在大踏步地走向基礎(chǔ)教育。但是,主要還是處于綜合實(shí)踐活動(dòng)的層面,隨著各地中小學(xué)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的迅速建設(shè),它作為課程,各種活動(dòng)不成熟的表現(xiàn)也越發(fā)明顯,并且遇到了諸多方面的制約。

隨意性強(qiáng)

機(jī)器人進(jìn)入課程或者參與學(xué)科整合的經(jīng)驗(yàn)還很少,教育研究成果非常缺乏。尤其對(duì)中小學(xué)教師而言它是一種全新的事物,課程內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)業(yè)檢測等都很欠缺。雖然在高中信息技術(shù)新的課程標(biāo)準(zhǔn)中增加了人工智能部分,但是理論比重較大,機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)較少,非常不利于開展相關(guān)教學(xué)。在高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中,增加了簡易機(jī)器人選修課,但是由于受到課程地位和課時(shí)的局限,效果尚不明顯。雖然,有些教育較發(fā)達(dá)的標(biāo)尚欠科學(xué)

小學(xué)、初中、高中機(jī)器人教學(xué)的分階段目標(biāo)的劃分不夠明確與合理,導(dǎo)致相關(guān)教材的區(qū)分度低、特色不強(qiáng)。

教學(xué)設(shè)計(jì)

機(jī)器人教學(xué)的"教材"質(zhì)量不高,大多屬于"產(chǎn)品說明書"或"用戶指南"式的,缺少課程與教學(xué)專家的參與和指導(dǎo)。

嚴(yán)重

一方面,由于機(jī)器人競賽的組織形式,大部分是由某些機(jī)器人制造商獨(dú)立或聯(lián)合舉辦,教育行政部門的監(jiān)管力度不夠,在競賽規(guī)則、裁判確定、獎(jiǎng)勵(lì)辦法等方面存在較大差異。

規(guī)范

教育機(jī)器人的品牌十分繁雜,并且大多自成體系,互不兼容,開放度低。另一方面,適應(yīng)于不同學(xué)段的性能價(jià)格比高的教育機(jī)器人產(chǎn)品卻很少。

嚴(yán)重缺乏

資金嚴(yán)重缺乏,配套組件及設(shè)施不夠,給普及增加了難度。

不夠重視

教育行政部門不夠重視,缺少從教育視角進(jìn)行的研究。當(dāng)前中小學(xué)機(jī)器人教育的開展,在一定程度上是由教育機(jī)器人企業(yè)在推動(dòng)。雖然企業(yè)在初期所為此作出的貢獻(xiàn)應(yīng)當(dāng)予以肯定,但是隨著機(jī)器人教育的逐漸深入與普及,亟需教育行政部門、教學(xué)研究機(jī)構(gòu)給以充分的關(guān)注、協(xié)調(diào)與引導(dǎo)。

在科技界,科學(xué)家會(huì)給每一個(gè)科技術(shù)語一個(gè)明確的定義,但機(jī)器人的定義卻至今沒有統(tǒng)一。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展,根本原因則是機(jī)器人涉及到了人的概念,使之成為難以回答的哲學(xué)問題。早在1967年日本召開的第一屆機(jī)器人學(xué)術(shù)會(huì)議上,就有專家提出了兩個(gè)有代表性的定義。之后又不斷涌現(xiàn)新的見解。我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是:"機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器,所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度協(xié)同性的自動(dòng)化機(jī)器。"

簡介

干國勝在其碩士論文中對(duì)教育機(jī)器人解釋如下:用在教育領(lǐng)域的以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。從學(xué)習(xí)角度講,"教育機(jī)器人是由生產(chǎn)廠商專門開發(fā)的以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生綜合能力為目標(biāo)的機(jī)器人成品、套裝或散件"。它除了機(jī)器人機(jī)體本身之外,還有相應(yīng)的控制軟件和教學(xué)課本等。

國內(nèi)已有一些企業(yè)和公司可以生產(chǎn)教育機(jī)器人或教學(xué)平臺(tái)。不同種類的教育機(jī)器人不斷涌現(xiàn),如SmartCar、SUUNY618、博思威科教育機(jī)器人、IOROBOX原型平臺(tái)等均已投入市場。

產(chǎn)生背景

機(jī)器人技術(shù)是在二戰(zhàn)以后才發(fā)展起來的新技術(shù)。1958年美國的Consolidated公司制作出了世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,由此揭開了機(jī)器人發(fā)展的序幕。1967年日本川崎重工公司從美國購買了機(jī)器人的生產(chǎn)許可證,日本從此開始了研究和制造機(jī)器人的熱潮。隨著機(jī)器人在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用,如何加強(qiáng)工人對(duì)機(jī)器人的了解從而提高他們對(duì)機(jī)器人的控制也就成為一個(gè)顯著的問題。機(jī)器人教育也就隨之產(chǎn)生。2003年4月3日到7日,日本橫濱舉行了2003年機(jī)器人博覽會(huì)。專門用于教學(xué)的教育機(jī)器人從此誕生了。

國外教育機(jī)器人的研究開展較早。早在上世紀(jì)六十年代日本、美國、英國等西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)相繼在美國大學(xué)里開始了對(duì)機(jī)器人教育的研究,到了六十年代他們在中小學(xué)也開始了機(jī)器人教學(xué),在此過程中也推出了各自的教育機(jī)器人基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)。我國的機(jī)器人研究在七八十年代就已開展起來,在我國的"七五"計(jì)劃,"863"計(jì)劃中均有相關(guān)的內(nèi)容。但針對(duì)中小學(xué)的機(jī)器人教學(xué)起步較晚,到上世紀(jì)九十年代后期才得到了初步的發(fā)展,發(fā)展仍不完善。

應(yīng)用現(xiàn)狀

教育機(jī)器人主要用于機(jī)器人競賽和課內(nèi)外教學(xué),現(xiàn)在又出現(xiàn)以創(chuàng)客教育為宗旨的機(jī)器人教育。

機(jī)器人競賽機(jī)器人教育對(duì)高科技社會(huì)的巨大影響已經(jīng)引起了美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和亞洲各國的高度重視,也得到了我國教育界的極大關(guān)注。國內(nèi)外機(jī)器人賽事不斷,引人注目。全球每年有一百多項(xiàng)機(jī)器人競賽,參加人員從小學(xué)生、中學(xué)生、大學(xué)生到研究者。

1)國際比賽。①機(jī)器人足球競賽。讓機(jī)器人踢足球的想法是在1995年由韓國科學(xué)技術(shù)院(KAIST)的金鐘煥(Jong-Hwan Kim)教授為了發(fā)展多智能體技術(shù)而提出的。1996年11月,他在韓國政府的支持下首次舉辦了微型機(jī)器人世界杯足球比賽(即FIRA MiroSot'96)。

國際上最具影響的機(jī)器人足球賽主要是FIRA和RoboCup兩大世界杯機(jī)器人足球賽,這兩大比賽都有嚴(yán)格的比賽規(guī)則,融趣味性、觀賞性、科普性為一體,為更多青少年參與國際性的科技活動(dòng)提供了良好的平臺(tái)。

FIRA ( Federation of International Robot-soccer Association)是國際機(jī)器人足球聯(lián)合會(huì)的縮寫,于1997年第二屆微型機(jī)器人錦標(biāo)賽(MiroSot '97)期間在韓國成立的。FIRA每年舉辦一次機(jī)器人足球世界杯賽(FIRA Robot-Soccer world Cup),簡稱FIRARWC,比賽的地點(diǎn)每年都不同,至今已經(jīng)分別在韓國(三屆)、法國、巴西、澳大利亞(兩屆)、中國等國家舉辦了多屆賽事。

②機(jī)器人滅火競賽。機(jī)器人滅火的想法是在1994年由美國三一學(xué)院的Jack Mendelssohn教授首先提出的。比賽在一套模擬四室一廳住房內(nèi)進(jìn)行,要求參賽的機(jī)器人在最短的時(shí)間內(nèi)熄滅放置在任意一個(gè)房間中的蠟燭。參賽選手可以選擇不同的比賽模式,比如,在比賽場地方面可以選擇設(shè)置斜坡或家具障礙,在機(jī)器人的控制方面可選擇聲控和遙控,熄滅蠟燭所用的時(shí)間最短,選擇模式的難度最大,綜合扣分最少的選手為冠軍。雖然比賽過程僅有短短幾分甚至幾秒鐘的時(shí)間,用來滅火的機(jī)器人體積也不超過31立方厘米,但其中包含了很高的科技含量。機(jī)器人滅火比賽已成為全球最普及的智能機(jī)器人競賽之一。

世界教育機(jī)器人大賽(WER)是全球規(guī)模最大、項(xiàng)目最先進(jìn)、最具教育價(jià)值的國際性青少年機(jī)器人比賽。由世界教育機(jī)器人學(xué)會(huì)發(fā)起并主辦。 針對(duì)4-18歲青少年,每年吸引來自全球30余個(gè)國家的50多萬名選手報(bào)名參加各級(jí)比賽。 該賽事鼓勵(lì)現(xiàn)場命題,學(xué)生現(xiàn)場動(dòng)手完成比賽,這是機(jī)器人比賽的一場變革,突破傳統(tǒng),創(chuàng)造一種全新的競賽模式。

③機(jī)器人綜合競賽。國際機(jī)器人奧林匹克競賽。主要是亞太國家參與的一項(xiàng)國際機(jī)器人賽事,2002年中國北京成功舉辦了第四屆比賽,有包括韓國、新加坡、中國大陸、香港、臺(tái)灣、菲律賓、泰國在內(nèi)的七個(gè)國家和地區(qū)參加了這一賽事,比賽圓滿成功,第五屆比賽于2003年月11月6日~10日在韓國舉行。

FLL機(jī)器人世錦賽,1998由美國非盈利組織FIRST發(fā)起,目前有10多個(gè)國家(英國、法國、德國、北歐5國家、新加坡、韓國、中國)及美國的46個(gè)州參加該活動(dòng)。每年秋天,由教育專家及科學(xué)家們精心設(shè)計(jì)的FLL挑戰(zhàn)題目將通過網(wǎng)絡(luò)全球同步公布。各國/區(qū)域選拔賽在年底舉行,總決賽于4~5月在美國舉行。競賽內(nèi)容包括主題研究和機(jī)器人挑戰(zhàn)2個(gè)項(xiàng)目,參賽隊(duì)可以有8~10周的時(shí)間準(zhǔn)備比賽。

④其他比賽。在國外,1980年,第一屆全日本機(jī)器人走迷宮比賽;1992年,第一屆美國人工智能學(xué)會(huì)移動(dòng)機(jī)器人比賽;1998年,第一屆國際海洋機(jī)器人競賽;2001年,日本政府舉辦第一屆國際機(jī)器人節(jié),舉行了十幾項(xiàng)各種機(jī)器人比賽。教育智能機(jī)器人是歐美國家流行的用于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力,計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力,和創(chuàng)新思維的學(xué)習(xí)工具。

孫媛媛、何花撰文指出,國際機(jī)器人競賽有以下特點(diǎn):比賽規(guī)模不斷擴(kuò)大,比賽項(xiàng)目不斷完善,比賽的影響力不斷完善,推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,促進(jìn)學(xué)校教育。

2、國內(nèi)比賽。在國內(nèi),2000年,FIRA中國區(qū)比賽;2002年,CCTV杯機(jī)器人比賽;2004年,第五屆全國中小學(xué)電腦制作大賽;自2005年開始的全國青少年教育機(jī)器人競賽;中國科協(xié)主辦的中國青少年機(jī)器人競賽,中央電教館舉辦的中小學(xué)生電腦制作活動(dòng),教育部關(guān)心下一代工作委員會(huì)、中國發(fā)明協(xié)會(huì)舉辦的全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐活動(dòng)。還有近幾年各省、市組織各種類型機(jī)器人比賽。

3、機(jī)器人競賽的教育價(jià)值。何智等撰文指出中小學(xué)機(jī)器人競賽對(duì)當(dāng)前的教育會(huì)產(chǎn)生重大的作用:促進(jìn)教育方式的改革,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力;有利于建立一門新的標(biāo)準(zhǔn)課程;寓教于樂;培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和寬容為懷的人文品格。

北京科技大學(xué)的郗安民教授在接受訪談時(shí)指出,大學(xué)生機(jī)器人比賽是一項(xiàng)很好的科技創(chuàng)新活動(dòng),不僅易于激發(fā)興趣,而且綜合了多學(xué)科的知識(shí),是一項(xiàng)比較大的訓(xùn)練工程。張?jiān)浦薜忍接懥藱C(jī)器人競賽對(duì)于大學(xué)生教育的價(jià)值:機(jī)器人競賽活動(dòng)的開展有效激發(fā)了學(xué)生參與科技創(chuàng)新、開發(fā)與研制的興趣愛好,有利于其綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

5.2 學(xué)科及課外教學(xué),除將教育機(jī)器人用于參加各種比賽外,教育機(jī)器人還被用于課內(nèi)外教學(xué),以提高學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用機(jī)器人的能力和創(chuàng)新能力。北京、上海、廣東、浙江、江蘇、湖北等省市已經(jīng)先后將教育機(jī)器人納入地方課程或校本課程。到2005年底,我國已有76所中小學(xué)成為機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校。教育機(jī)器人正在逐步地走入我國的各類學(xué)校。

王立春撰文從知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等各個(gè)方面探究教學(xué)機(jī)器人所具有的獨(dú)特的教育價(jià)值,指出教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域的頑強(qiáng)生命力和巨大發(fā)展前景。

張興華以碩士論文的形式深入探究了基于機(jī)器人的青少年活動(dòng)的教育價(jià)值。她從親身體驗(yàn)的活動(dòng)案例出發(fā),把握了全國基于機(jī)器人的青少年活動(dòng)的形勢,在深入研究的基礎(chǔ)上認(rèn)為基于機(jī)器人的課外活動(dòng)的教育價(jià)值主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:對(duì)青少年各方面能力的培養(yǎng);促進(jìn)教育方式的改革;有利于建立一門新的標(biāo)準(zhǔn)課程。

WER世界教育機(jī)器人大賽理論委員會(huì)主席惲為民認(rèn)為:教育機(jī)器人是訓(xùn)練成功能力(分析能力+創(chuàng)造能力+實(shí)踐能力)的最佳平臺(tái),同時(shí)傳授有效運(yùn)用三種能力的方法。機(jī)器人競賽能引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽創(chuàng)造、動(dòng)手實(shí)踐、并激勵(lì)他們堅(jiān)持不懈地完成任務(wù),借此幫助學(xué)生強(qiáng)化成功能力的特征。