机器人教育有望孕育出统整识能应用的新学习生态（上）

刘党生+王珂

我们正遭遇发展的瓶颈

随着国家基础教育新课程改革的不断深入实施，我国中小学机器人教育有了较快发展，其教育价值已逐步获得社会的认可，特别是《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》将培养学生的创新能力提升到了国家战略的高度，为中小学机器人教育的普及开展提供了新的契机。最近，创客空间与创客教育备受社会各界关注，其基本内容也是围绕机器人的设计与创作展开的，这为中小学机器人教育提供了新的发展平台和外在动力。我们可以毫不夸张地说，机器人教育是今天科技教育、创新教育、创客教育的鼻祖，它与三模（车模、航模、船模）一起，在过去的十余年里成就了大陆校外特色教育的半壁江山，也最先引进了大批量的相关赛事。中国青少年在这些竞赛中所取得的骄人成绩不仅为祖国争了光，也让世界领略到了中国青少年素质教育的水平；即便是校外众多面向中小学生的培训机构，也赢得了焦虑的家长们的认可，成为家长们在学业功课之外舍得投入的选择之一。即使到了多元教育大发展的今天，机器人教育不仅仍然被定位为创客教育的基本三件套（编程、3D打印和机器人）之一，而且就创客元素的综合体现，创客思维的全面架构，以及创客课程和创客课程资源的多元化而言，它都立于编程与3D打印之首，成为最熟悉又最具有挑战性的项目！

然而，我们尝试通过七个纬度来揭示机器人教育的现状及其短板（需要声明的是，本篇引用的有关调研数据，将以《中国机器人教育蓝皮书》的形式正式向外发布，这里只是引出某些相关的议论，下同）。

1.就机器人校内课程而言，作为一种具有鲜明时代色彩和技术特点的教育模块，以课程为载体开展机器人普及教育的进展如何？面临何种困难？为了获得一手数据，我们主要围绕机器人教学的现状、教师对机器人教学的认知两个方面展开调研，具体内容涉及教师的基本情况、教师对机器人进课堂的态度、机器人教学的基本情况、学生对机器人的态度、教师对所用机器人的态度，以及对中小学机器人进课堂的意见和建议。

调研结果显示，在机器人走进学校这么多年后，机器人课程走进课堂却成了一种期待。机器人教育是否应该以课程的形式开设，以便让广大学生都有学习的机会？或者机器人教育是否应该进入课堂？来自教师们的呼声表明，认为每位学生都有必要（或非常必要）学习机器人课程的教师占被调查教师总数的83.8%；然而，我们不该为此高兴得太早，因为调研样本均来自正在从事机器人教育的一线师资人群，所以比重数据难免耐人寻味。综观大家的担心不外乎是担心机器人进课堂的可行性。一方面，在影响机器人进课堂的主要障碍中，认为机器人价格高的教师有79.5%，接下来是缺乏国家政策和课程标准，占到51.4%；在机器人课程的开设方式方面，68.6%的教师认为应该以选修课的方式开设，只有29.5%的教师认为应该以必修课的方式开设；34.8%的从业教师认为校领导对此不够重视或不重视；等等。另一方面，教师们普遍反映机器人教学缺乏积淀，虽有尝试但尚待规范和改进，主要涉及教材、教学方法、小组规模和教学评价，尤其是在使用了统一采购的教材后，有26.8%的教师反映，所谓统一采购的教材多是机器人厂家编写的类似产品说明书式的教材，缺乏精心的设计，有别于一般意义上的课堂教材。显然，这是缺乏课程标准的一种必然反应。

2.针对社会较为聚焦的机器人竞赛话题，RoboCup青少年机器人世界杯中国组委会主席李实博士曾经这样总结到：“经过长达十年左右的发展，机器人竞赛的状态已经和其他传统竞赛完全一样了，主要特点：是注重成绩，忽视过程；为达目的，不择手段；商业气息过浓，比赛被公司所操纵。”

的确，由于商业功利的驱动，使得原本充满活力的机器人教育，异变成某种交易。竞赛这一本应是最佳的创新平台，却被锦标主义所蒙蔽，在竞赛现场，我们不止一次地观察到有不少只会按动机器人的开关键，其他一概不知的“按键学生”。然而，要是一味把板子打在商业公司的介入上，我们反倒觉得有欠公允，因为我们不能忽略一个事实：各类教育机器人公司的产品，大多数都是从早期设计和开发教育机器人，逐步发展到竞赛机器人，经过策划、设计、组织赛事这样一步一步走过来的。利益驱使的作用力方向一定不是厂家（赛事组织方）一厢情愿的事情，来自家长的要挟、来自学校采购的前提条件、来自相关部门对锦标的过于看重，甚至于成绩对学生升学的影响，都构成了赛事市场混乱的影响因子综合体，其结果可想而知。

同样，我们无法苟同李实博士关于“我国的机器人教育，是完全脱胎于机器人竞赛”的说法。我国中小学机器人教育的实践可以追溯到2000年，当时北京市景山学校以科研课题的形式将机器人教育纳入到信息技术课程中，在国内率先开展了中小学机器人课程教学。2001年，上海市西南位育中学、卢湾高级中学等学校开始以校本课程的形式进行机器人普及教育的探索和尝试。我们只能说，在星火燎原之后，国内基础教育领域有关机器人教育的现状是，竞赛模式或兴趣小组模式依然占据绝对的主导地位，这多少辜负了当前这样一个绝好的时机。让我们欣慰的是，同样是竞赛，正有越来越多的迹象表明，真正的国际项目正在被引进到国内，他们先进的竞赛设计理念，正在影响着真正的国内赛事组织机构的办赛思想，反倒是一些原本就是“伪国际”的赛事，因为与海外合作者的利益纠葛而掉头不易。

3.我们认可在机器人教育领域，校外相关培训机构风生水起的现象客观存在。调查发现，目前全国约有一万家机器人培训机构。数据表明，2011年至2016年期间，“机器人培训”媒体搜索指数在2015年曾经达到峰值，但进入2016年以后，这个数值明显被“创客教育”的风头所压制，进入到第四季度，这样的指数变化又有峰回路转的迹象……

我们注意到，相关认证考级机构的数量在今年有较大增长，但全国尚没有一个得到市场公认的考级体系。目前，主要有以下几类考级体系：全国青少年机器人等级考试、山东省机器人等级考试、2016年全国青少年机器人等级考试、2016年WTRA国际青少年机器人等级考试、全国青少年机器人技术等级考试和LUPA青少年机器人创客培训等级。

再从机构的全国分布规律来看，明显呈现出东部、中部、西部三级递减的差异度。其中，上海、江苏的占有率最高，北京、浙江、广东等地紧随其后，而辽宁、河南、湖南，以及随后的黑龙江、河北、山西、四川、贵州、湖北、福建等地彼此分布均匀。

在“与公办学校合作联手”的相关调查中，接近60%的机构已经达成合作，还有超过30%的机构正在着手合作，只有8%的机构表示“难以合作”。多数厂商已经在和公办学校合作推广自己的产品，每年也在积极参与政府或公办学校的招标活动，参与的招标金额多在50万元以内。如此高的达成度直接得益于越来越多的地方教育行政部门的松绑，以及“向社会购买服务”政策的推出。

培训机构的连锁规模，往往决定了其生存质量和品牌效益，因此，机构学校数量的多少往往左右着机构的活力。从数据上看，拥有10家以上分校规模的机构约占调查样本的6%，5～10家规模的约在11%左右，3～4家分校业态的比例在28%，其余55%的机构属于新办（1～2家）。并且我们注意到，大区域覆盖的机构少之又少；这种规模在一定程度上决定了（或反映出）现阶段教育培训机构整体发展还处在初级阶段。关于“机构办学最大难点”的调研结果似乎也印证了以上判断，数据表明，难易程度依次递减的原因分别是招生难、教师教学水平低、活动器材贵、课程与器材配套不理想等。

4.再来梳理一番统领机器人教育的业务条块这根暗线。

首先是政策层面的导向。2001年，教育部对以“分数论英雄”的高考制度改革，实行高校自主招生试点，包括北大、清华、人大等名校在内的80多所高校拥有自主招生权，纷纷青睐有科技创新潜质的学生；2002年，出版了《信息技术-智能机器人》小学、初中、高中版，以及华东师范大学著名教授编写了《小学信息科技》《初中信息科技》教材，首次在中国把机器人教育编入到中小学课程中；2006年，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》正式发布；2012年，《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》正式发布；2013年，国家发改委、财政部、工业和信息化部共同发布《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》；2014 年，北京市海淀区拥有“2014小升初特长生招生计划”的16所招收科技特长生的学校中，有13所均显示招收机器人专业；2015年3月，国务院总理李克强在第十二届全国人大三次会议政府工作报告上提出中国制造2025规划；2016年，关于创客教育的两个大文件，一个来自教育部，一个来自国务院，其主要任务都是深化信息技术与教育教学的融合发展，从服务教育教学拓展为服务育人全过程。

其次是鼓励多元介入方面。刚刚三审通过的《民办教育促进法》（修正案）就明确允许民办教育可以以经营性模式介入培训领域；而上海等地陆续出台的鼓励学校向社会（当然也包括机构和企业）购买服务的政策，还有北京等地把有关学生素质教育的社会实践大门向社会开放，形成了全社会共营、共赢的局面。

5.再来看看作为机器人教育重要推手之一的器材厂商。

首先，从机构器材使用品种分布情况来看，我们发现，市场占有率最高的是“乐高”（当然也包括了众多“仿乐高”“类乐高”市场），约占到了近50%的份额，然后“乐博士”与“韩瑞”平分秋色，余下来依次递减的产品分别是“中鸣”“慧鱼”“未来伙伴”等。

在教具市场份额占比分析中，“乐高”所占比重最高，为27.53%，“乐博士”约为18%，“韩瑞”接近14%，“优必选”接近7%，而LASY、趣星人等众多开源教具在市场的占有率达到了接近35%的响应度。群雄争霸或者百花齐放的局面正在形成。另外，数据也表明，2016年的器材教具需求周期呈现出与学校学期（假期）分布同振的态势，值得注意的是，截止到今年9月的统计，其最高峰值出现在8月份（约百万规模），而9月份也并未随着开学而明显下跌；在利益方面，产品面向主要地区分布，除了上海的数值明显偏高外，北京、江苏、深圳、山东等地区的发货量几乎旗鼓相当。

其次，从产品年产值考核来看，超过2000万元的约占17%，1000万元～2000万元之间的约为17%，但半数的企业规模在100万元以下（以上数值与产品是不是独立产权，还是属于代工、贴牌有关）。产品销售难度原因依次为渠道拓宽力度不够、课程研发与配套不及时（尽管课程配套率达到了60%）、同行价格竞争激烈等。

6.对家长的调研数据也不容忽视。产品面向客户群体年龄表明，6～12岁是热衷机器人教育的主力军，而3～6岁的接触比例也接近20%，反倒是15岁以上的群体响应度表现不尽如人意，还不足10%。与之有着明显联动作用的另一组“校外培训家庭决策人”数据显示，父母在决定孩子报班的过程中起着绝对重要的作用（约占到了95%），其中母亲与父亲的决定比例，出乎意料地呈现出接近3∶1的局面，母亲的决定因素是不是影响家庭决策的因素我们不得而知，但是固有的男性偏爱机器机械的思维定势正被显示数据所挑战，却是不争的事实。另外，我们遗憾地发现，在所有决策人群中，家庭都几乎忽略了来自学校和教师的导向和建议，这不得不让人深思。所幸的是，在“希望孩子接受机器人培训后，哪些方面能力得以提高”的调查中，我们发现，动手能力、编程能力、表达能力和管理能力都成为家长报班的初始动机（另一项调查也显示了类似的结果，“锻炼能力”成了第一选择，然后是“放松为主，顺便锻炼能力”，选择“帮助学习”的家长也不在少数，而“参加竞赛有助于升学”的比重反倒是有限）。这表明，至少在子女的学前阶段和小学阶段，家长还是比较理智的，心中非常明白机器人教育的内涵与外涵覆盖是当今不多的素质教育、素养教育、成长教育的上佳选择之一。只不过，受到学业压力的影响，约有42%的家长止步于初中之前的相关学习，好在只投入1～2年就浅尝辄止的比例只有14%，而在高中之前的比重约为26%，高中阶段的选择人群比重继续降低至18%。

如同我们预期的一样，在已经从事机器人教育的教师群体中，有93.1%的教师认为学生对机器人感兴趣。学生喜欢上机器人课主要表现在如下几个方面：61.1%的教师认为学生喜欢的是编写程序与调试机器人，51.4%的教师认为学生更喜欢探究机器人的硬件组装，44.4%的教师认为学生喜欢探究机器人的功能，29.2%的教师认为学生喜欢创造有智能的人造物。当然，机器人教育涉及多门学科知识，侧重于学生的动手实践能力，因此让学生的学习过程充满挑战性。

7.最后，我们环顾一番国内外锁定精英取向的机器人高端教育。

有这样几条主线在提醒我们国际机器人教育的发展趋势：1992年开始，美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划；1994年麻省理工学院（MIT）设立了“设计和建造LEGO机器人”课程（Martin）；1998年英国开始尝试在小学生中开设机器人课堂；2001年以色列开设了高中机器人教育课程；2006年智利研究应用在大学中引进机器人教育；2009年第19届国际机器人展览会在日本召开；2010年韩国将服务类机器人技术列为未来国家发展的十大“发动机”产业；2011年，奥巴马宣布启动《先进制造伙伴计划》，提出通过发展工业机器人提振美国制造业；2013年自动化和人工智能技术已经可以承担美国47%的工作岗位；2014年全球工业机器人销售额约为95亿美元，其中在亚洲的销量占到三分之二；2015年，升级版Atlas面世，最先进的机器人诞生；2016年世界机器人大会在北京召开。

在国际上比较热门的竞赛赛事，如RoboCup Junior（机器人青少年世界杯）、APRC（亚太青少年机器人竞赛）、机器人教育与竞赛基金会举办的VEX机器人竞赛、CARC（China Adolescent Robotics Competition）中国青少年机器人竞赛、FIRST LEGO League（FIRST机构与乐高集团组成的一个联盟组织）、全国大学生机器人大赛（Robocon）等中，大陆团队或学校均有涉猎。

我们正巧遇成长的机遇

说到这里，机器人教育的真正价值究竟在哪里呢？或者说我们应该将学生往哪个方向引导呢？对此，我们的指导思想和看法是：

首先，必须重新定义机器人教育，细分在体制内的校内、校外，社会层面的培训机构等不同的定位、边界和优势。社会都认可机器人教育是一个极佳的科学研究平台，蕴含了丰富的科学价值，在机器人平台上进行各种科学研究，特别是在数学和计算机科学领域，可以涉猎非常广泛和深入；对于青少年来说，机器人教育应尽量深入挖掘机器人平台的科学价值，让中小学生在机器人平台上完成科学任务，这样不仅能培养他们的动手能力，更能培养他们的科学研究能力，提升他们的科学计算与理解能力。这既是对我国现有教育现状的尊重，又契合了近年来各教育主管部门对多元教育力量整合的号召，更因应了国际通行的施力于青少年成长不同作用点位的优势和所长设计。

其次，机器人必须要与时俱进，我们不能满足于机器人对青少年所具有的吸引力。至少就目前的运作模式来说，机器人教育与十年之前刚刚兴起之时的表征形式没有大幅度升级；与日新月异的机器人产业发展相比，机器人教育的模式、教学风格，乃至机器人品种的变形等都缺少系统的规划和求新求变的开发，以至于机器人在内行看来，在曾经经历过的父母看来，在坚守教育行业的教师们看来，都显得单薄。大家心里都在思考：为什么不能在机器人平台上加载更多的教育目标呢？未来机器人教育的发展，能不能让学生享受到机器人教育的真正乐趣，体悟到机器人教育特有的教育价值？

最后有必要强调的是，在创客教育、STEAM教育、做中学、个性化教育等各路纷呈的情势下，怎样去凸显机器人教育在其中所具有的复合效应，特别是有没有可能动一动学科教材的奶酪，全新建构起以机器人教育为引领的学科成长模式、大学科综合教研模式、PBL项目解构模式的校内课程支撑系统，或是高起点地开发设计出以机器人综合实验为抓手的学科融合试验平台、学生潜力（能力）体验和展示平台等，这些将有助于打造出一个与新教改相匹配的深度学习生态。

好在我们现在处于机器人教育发展的最好时机，拥有着太多直接或间接的“尚方宝剑”，也取得了来自校内外、社会上下，乃至国内、国际各方面的理解、支持和援手。

1.机器人教育得到了来自包括教育部、中央电化教育馆、科委科协、相关产业部等各方面的大力支持。在教育部颁布的《普通高中技术课程标准（实验稿）》中，将“人工智能初步”和“简易机器人制作”作为选修模块加以规定，对人工智能和机器人教育的普及和推广具有明确的导向作用；教育部新制定的《普通高中物理课程标准（实验稿）》也提到“收集资料，了解机器人在生产、生活中的应用”的要求。在今年10月刚刚结束的第二届世界机器人大会上，得到国家授权的中国陶行知研究会新成立的校园文化专委会就授命承办了大会期间的机器人教育专题论坛；中国机器人教育联盟也在10月成立了“国际机器人教育（中国）研究院”；而北京师范大学智慧学习研究院正式发布了《2016全球教育机器人发展白皮书》，这是全球首次由教育权威机构针对教育机器人领域发布的白皮书；去年以来，但凡论及创客教育、STEM教育的正式文件，都并列地把机器人教育列入其中。

2.机器人实验室项目作为实施机器人教育课程的重要配套，很早就被列入教育部装备中心（现称教育部教育装备与发展中心）的目录，始终是各地学校创建创新实验室的优选项目。而教育部教育装备研究与发展中心定点帮扶宁洱已经三年，以消除素质型贫困、开发人力资源示范区为目标，把对滇西连片贫困地区的教育扶贫列为中心的重要工作，坚持问题导向、创新扶贫的工作方式，以科技支持、智力帮扶、项目支撑、人才培养为重点进行帮扶，做了大量卓有成效的工作，有效提升了当地的办学条件和教育教学水平。还有西部欠发达地区（如甘肃），也早在2005年就向全省中小学校发出了《关于选拔教师参加机器人比赛培训》的通知、江西省于都县等戴帽地区教育局也在2012年开始筹建机器人创新实验室……

3.2016年1月21日，由教育部组织召开的《机器人学中小学课程教学指南》专家论证会在北京成功举行，所有专家一致同意由教育部在全国学校范围内颁布《机器人学中小学课程教学指南》。该会议为今后全国中小学校开展机器人基础教育提供了教学规范、教学标准、教学大纲等，也为验证广大青少年的动手动脑能力提供了检验标准。2013年，教育部正式批准成立了全国学校体育机器人联盟，随后国家体育总局加以借鉴，总结了国际机器人运动的先进经验、先进理念，并将机器人运动纳入国家体育运动项目，制定了《中国素质体育机器人运动通用竞赛规则》，该规则在全国范围内颁布实施，标志着机器人运动的各级各类赛事在中国举办有了法律规范。

4.“机器人学中小学系列教材”分为机器人学小学教材（上下册），由空中机器人教材和陆地机器人教材组成；机器人学中学教材（上中下册），由空中机器人教材、陆地机器人教材、水中机器人教材组成。正如教育部政策法规司司长孙霄兵教授所指出的，“机器人运动是科技与教育的典范结合。推进机器人教育、编写机器人课程教学指南，对国家的科技发展、学生的教育都非常有意义，有助于将国家教育教学与社会发展、国家经济乃至国防等各方面结合在一起。让学生从小培养机器人意识、认识到机器人的重要作用非常重要”。

5.在国外，机器人教育一直是个热点：早在1994年麻省理工学院（MIT）就设立了“设计和建造LEGO机器人”课程（Martin），其目的是提高工程设计专业学生的设计和创造能力，尝试机器人教育与理科实验的整合；麻省理工学院媒体实验室“终身幼儿园”项目小组开发了各种教学工具，通过与著名积木玩具商乐高公司的紧密合作，该项目组开发出可编程的乐高玩具，帮助孩子学会在数字时代如何进行设计活动。同时，国外的一些智能机器人实验室也有相应的机器人教育研究内容。自1992年开始，美国政府有关部门在全国高中生中推行“感知和认知移动机器人”计划，高中生可以免费获得一套零件，然后自行组装成遥控机器人，参加有关比赛。日本每所大学都有高水平的机器人研究和教学内容，每年定期举行各种不同层次的机器人设计和制作大赛。新加坡国立教育学院（NIE）和乐高教育部于2006年6月在新加坡举办了第一届亚太ROBOLAB国际教育研讨会，通过专题报告、论文交流、动手制作等方式，对机器人教育及其在科技、数学课程中的应用进行了交流，以提高教师们开展机器人教育的科技水平与应用能力。