美國為何重視機器人教育？

當今世界各國都在大力提倡科技創(chuàng)新，科技教育也因此倍受重視。學(xué)習科技離不開學(xué)習STEM知識，也就是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）。根據(jù)牛津大學(xué)2015年的研究，在今后的20年中，美國47%的工作將實現(xiàn)自動化，將導(dǎo)致勞動力的轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生新的工作機會。這意味著美國將需要大量受過良好STEM教育的人才，而其他國家也看到了同樣的趨勢。

 

但是很多學(xué)校發(fā)現(xiàn)學(xué)生對這些課程往往不感興趣，教授和學(xué)習的過程也讓學(xué)生感覺非常乏味艱澀。隨著機器人技術(shù)從生產(chǎn)領(lǐng)域向人類生活領(lǐng)域拓展，這類技術(shù)也開始應(yīng)用在教育、環(huán)境、社會服務(wù)等領(lǐng)域。人們開始思考是否可以通過機器人教育更好的實現(xiàn)學(xué)習STEM知識的目的。

與傳統(tǒng)教育方式不同，機器人教育是一個DIY過程，學(xué)生通過組裝、搭建、運行機器人，能夠接觸和了解現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、機械、電子、傳感器、計算機軟件、硬件、人機交互、人工智能等諸多領(lǐng)域的先進技術(shù)，在學(xué)生獲得科技知識和實踐能力的同時激發(fā)他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造發(fā)明的潛能。美國前總統(tǒng)奧巴馬2015年接受科技網(wǎng)站Re/code采訪時就表示必須重視科技教育：“我們需要讓孩子們參與數(shù)學(xué)和科學(xué)，而這不僅僅是一小部分孩子，而應(yīng)該是所有人。所有人都應(yīng)更早地學(xué)習如何編程。” 他甚至認為編程應(yīng)該和學(xué)習ABC字母一起開始。

 

在機器人教育課堂上，人們發(fā)現(xiàn)學(xué)生感覺學(xué)習過程很有趣，因而表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習興趣，而學(xué)會控制機器人需要學(xué)習程序設(shè)計，在這個過程中，學(xué)生能夠明白機器人可以做哪些和不能做哪些事情，從而學(xué)會給予明確指令。更重要的，機器人教育是一個學(xué)習STEM知識的過程，而這將對他們未來的就業(yè)產(chǎn)生積極作用。

 

中國學(xué)生雖然數(shù)理水平要好于歐美學(xué)生，但是很多研究也指出，中國學(xué)生在解決實際問題的能力上并不占優(yōu)。此外，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）的PISA調(diào)查發(fā)現(xiàn)，華語地區(qū)學(xué)生的數(shù)學(xué)水平主要得益于更長的學(xué)習時間和課外輔導(dǎo)，雖然可以提高應(yīng)試成績，但未必提升學(xué)生的主動學(xué)習興趣，反而可能使學(xué)生對數(shù)學(xué)和科學(xué)產(chǎn)生厭惡情緒。

 

 

越來越多的家長開始重視子女早期的科技教育，他們期望不再依靠傳統(tǒng)強迫的教育方式給孩子灌輸科技知識。在美國，根據(jù)BSM 和Digital Kids Media的聯(lián)合調(diào)查，多達六成五的家長表示，相對于傳統(tǒng)的玩具，他們更愿意把錢花在能夠提升STEM 知識的智能型玩具上。美國玩具行業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的2016兒童玩具年度趨勢也指出，具有科技教育性質(zhì)、寓教于樂的玩具正越來越贏得年輕家長的喜愛。

 

美國作為科技強國，在中小學(xué)、高中、大學(xué)均已開展機器人教育，并具有了一定的系統(tǒng)規(guī)模。那么美國的機器人教育都有哪些特點呢？

 

 

首先，教育形式非常豐富，包括機器人技術(shù)課程、課外活動、機器人主題夏令營、以及將機器人作為輔助教學(xué)工具等。

 

比如很多學(xué)校的機器人課程歸屬于技術(shù)教育課程體系，南卡羅來納州要求學(xué)生了解自動技術(shù)與機器人技術(shù)；美國加利福尼亞州高中工程與技術(shù)聯(lián)盟在為高中生開設(shè)的工程與技術(shù)選修課程中，提供了ROBOTICS課程，主要介紹機器人技術(shù)歷史，基礎(chǔ)，術(shù)語，微控制，傳感器，程序控制等方面的知識等。還有的學(xué)校組織各種機器人學(xué)術(shù)活動結(jié)合達到科技教育的學(xué)習目的。

 

其次，機器人教育多以團隊的形式作為活動單位，教師指導(dǎo)學(xué)生來進行活動。這樣可以保證學(xué)生有較大的自主發(fā)揮空間，提高學(xué)生的自主學(xué)習意識、動手操作能力以及團隊合作的能力。

 

而課程的評價注重學(xué)生在活動過程中的自我反思，多樣化的評價方式有助于全面反映學(xué)生在課程中所獲得的知識以及知識的靈活運用情況。

 

 

此外，美國的機器人教育具備跨學(xué)科、交叉性強的特點。中小學(xué)的機器人課程設(shè)置和活動安排往往需要與其他一些學(xué)科知識結(jié)合在一起，從而增強學(xué)生的整合能力和全面理解知識的能力。

 

高校的機器人教育更是作了具體規(guī)定，學(xué)生往往需要預(yù)修過若干先修課程。例如，MIT的“機器人學(xué)導(dǎo)論”要求預(yù)先學(xué)習“動力學(xué)建模與控制”課程，課程內(nèi)容涵蓋了平面與空間運動學(xué)、動作規(guī)劃、機械手臂和移動機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計、多剛體動力學(xué)、3D繪圖模擬、控制系統(tǒng)設(shè)計、傳感技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)、人機接口、嵌入式系統(tǒng)等。

 

最后，美國在中小學(xué)生教育中會加入機器人技術(shù)的最新成果，讓青少年從小就了解科技新進展、新動向，培養(yǎng)對科學(xué)的探知欲望。

 

👇機器人教育從哪里來，美國的機器人比賽是怎么樣的？

 

借助先進的科技和教育理念，美國在機器人教育方面與其他國家比起來是比較成熟的，相比我國的強調(diào)學(xué)術(shù)活動性，美國更重視靈活多樣的活動組織和評價方式，在增強學(xué)生STEM知識學(xué)習的過程中，注重提高學(xué)生項目管理能力、小組協(xié)作能力和交流能力，機器人因此也稱為素質(zhì)教育的一個重要平臺。美國的這些經(jīng)驗對于我國的機器人教育都有很多借鑒意義。