【銀河機(jī)器人】為什么科技強(qiáng)國(guó)美國(guó)會(huì)尤其重視機(jī)器人教育？

 

 

引言?

當(dāng)今世界各國(guó)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(xí)科技離不開(kāi)學(xué)習(xí)STEM知識(shí)，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(guó)47%的工作將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將導(dǎo)致勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生新的工作機(jī)會(huì)。這意味著美國(guó)將需要大量受過(guò)良好STEM教育的人才，而其他國(guó)家也看到了同樣的趨勢(shì)。

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美國(guó)總統(tǒng)——“STEM”的呼吁者

奧巴馬于2009年就任美國(guó)第43任美國(guó)總統(tǒng)之初，便并頒布《美國(guó)振興及投資法案》以及“競(jìng)爭(zhēng)卓越”計(jì)劃（Race to the Top），強(qiáng)調(diào)科學(xué)、科技、工程及數(shù)學(xué)（science，technology，engineering and mathematic，簡(jiǎn)稱(chēng)STEM）的重要性，并撥款大力資助STEM教育。隨后啟動(dòng)了“為創(chuàng)新而教”（Educate to Innovate）及“尊重項(xiàng)目”（Respect Project）。2012年又提出了新科技教育十年計(jì)劃。 

美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬2015年接受科技網(wǎng)站Re/code采訪時(shí)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(xí)如何編程?！?他甚至認(rèn)為編程應(yīng)該和學(xué)習(xí)ABC字母一起開(kāi)始。

 

從中可以看出，奧巴馬政府對(duì)STEM教育高度重視，這對(duì)確保美國(guó)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

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但是在推行STEM教育的時(shí)候，很多學(xué)校發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這些課程往往不感興趣，教授和學(xué)習(xí)的過(guò)程也讓學(xué)生感覺(jué)非常乏味艱澀。

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隨著機(jī)器人技術(shù)從生產(chǎn)領(lǐng)域向人類(lèi)生活領(lǐng)域拓展，這類(lèi)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用在教育、環(huán)境、社會(huì)服務(wù)等領(lǐng)域。人們開(kāi)始思考是否可以通過(guò)機(jī)器人教育更好的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)STEM知識(shí)的目的。

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機(jī)器人教育和傳統(tǒng)教育不同在哪里？

與傳統(tǒng)教育方式不同，機(jī)器人教育是一個(gè)DIY過(guò)程，學(xué)生通過(guò)組裝、搭建、運(yùn)行機(jī)器人，能夠接觸和了解現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟件、硬件、人機(jī)交互、人工智能等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，在學(xué)生獲得科技知識(shí)和實(shí)踐能力的同時(shí)激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造發(fā)明的潛能。在機(jī)器人教育課堂上，人們發(fā)現(xiàn)學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)過(guò)程很有趣，因而表現(xiàn)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而學(xué)會(huì)控制機(jī)器人需要學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生能夠明白機(jī)器人可以做哪些和不能做哪些事情，從而學(xué)會(huì)給予明確指令。更重要的，機(jī)器人教育是一個(gè)學(xué)習(xí)STEM知識(shí)的過(guò)程，而這將對(duì)他們未來(lái)的就業(yè)產(chǎn)生積極作用。

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中國(guó)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(guó)學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題的能力上并不占優(yōu)。此外，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）的PISA調(diào)查發(fā)現(xiàn)，華語(yǔ)地區(qū)學(xué)生的數(shù)學(xué)水平主要得益于更長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間和課外輔導(dǎo)，雖然可以提高應(yīng)試成績(jī)，但未必提升學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，反而可能使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)產(chǎn)生厭惡情緒。越來(lái)越多的家長(zhǎng)開(kāi)始重視子女早期的科技教育，他們期望不再依靠傳統(tǒng)強(qiáng)迫的教育方式給孩子灌輸科技知識(shí)。 

在美國(guó)，根據(jù)BSM 和Digital Kids Media的聯(lián)合調(diào)查，多達(dá)六成五的家長(zhǎng)表示，相對(duì)于傳統(tǒng)的玩具，他們更愿意把錢(qián)花在能夠提升STEM 知識(shí)的智能型玩具上。美國(guó)玩具行業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的2016兒童玩具年度趨勢(shì)也指出，具有科技教育性質(zhì)、寓教于樂(lè)的玩具正越來(lái)越贏得年輕家長(zhǎng)的喜愛(ài)。

 

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美國(guó)的機(jī)器人教育有什么特點(diǎn)呢？

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美國(guó)作為科技強(qiáng)國(guó)，在中小學(xué)、高中、大學(xué)均已開(kāi)展機(jī)器人教育，并具有了一定的系統(tǒng)規(guī)模。那么美國(guó)的機(jī)器人教育都有哪些特點(diǎn)呢？

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首先，教育形式非常豐富，包括機(jī)器人技術(shù)課程、課外活動(dòng)、機(jī)器人主題夏令營(yíng)、以及將機(jī)器人作為輔助教學(xué)工具等。比如很多學(xué)校的機(jī)器人課程歸屬于技術(shù)教育課程體系，南卡羅來(lái)納州要求學(xué)生了解自動(dòng)技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)；美國(guó)加利福尼亞州高中工程與技術(shù)聯(lián)盟在為高中生開(kāi)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(jī)器人技術(shù)歷史，基礎(chǔ)，術(shù)語(yǔ)，微控制，傳感器，程序控制等方面的知識(shí)等。還有的學(xué)校組織各種機(jī)器人學(xué)術(shù)活動(dòng)結(jié)合達(dá)到科技教育的學(xué)習(xí)目的。

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其次，機(jī)器人教育多以團(tuán)隊(duì)的形式作為活動(dòng)單位，教師指導(dǎo)學(xué)生來(lái)進(jìn)行活動(dòng)。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(xí)意識(shí)、動(dòng)手操作能力以及團(tuán)隊(duì)合作的能力。而課程的評(píng)價(jià)注重學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中的自我反思，多樣化的評(píng)價(jià)方式有助于全面反映學(xué)生在課程中所獲得的知識(shí)以及知識(shí)的靈活運(yùn)用情況。

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此外，美國(guó)的機(jī)器人教育具備跨學(xué)科、交叉性強(qiáng)的特點(diǎn)。中小學(xué)的機(jī)器人課程設(shè)置和活動(dòng)安排往往需要與其他一些學(xué)科知識(shí)結(jié)合在一起，從而增強(qiáng)學(xué)生的整合能力和全面理解知識(shí)的能力。高校的機(jī)器人教育更是作了具體規(guī)定，學(xué)生往往需要預(yù)修過(guò)若干先修課程。例如，MIT的“機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論”要求預(yù)先學(xué)習(xí)“動(dòng)力學(xué)建模與控制”課程，課程內(nèi)容涵蓋了平面與空間運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)作規(guī)劃、機(jī)械手臂和移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多剛體動(dòng)力學(xué)、3D繪圖模擬、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)接口、嵌入式系統(tǒng)等。

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最后，美國(guó)在中小學(xué)生教育中會(huì)加入機(jī)器人技術(shù)的最新成果，讓青少年從小就了解科技新進(jìn)展、新動(dòng)向，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的探知欲望。借助先進(jìn)的科技和教育理念，美國(guó)在機(jī)器人教育方面與其他國(guó)家比起來(lái)是比較成熟的，相比我國(guó)的強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)活動(dòng)性，美國(guó)更重視靈活多樣的活動(dòng)組織和評(píng)價(jià)方式，在增強(qiáng)學(xué)生STEM知識(shí)學(xué)習(xí)的過(guò)程中，注重提高學(xué)生項(xiàng)目管理能力、小組協(xié)作能力和交流能力，機(jī)器人因此也稱(chēng)為素質(zhì)教育的一個(gè)重要平臺(tái)。 

美國(guó)的這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于我國(guó)的機(jī)器人教育都有很多借鑒意義。在中國(guó)，與人工智能（AI）和機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)相關(guān)的理科教育市場(chǎng)日益升溫，中國(guó)未來(lái)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈程度預(yù)計(jì)會(huì)居全球第一。正因?yàn)槿绱?，越?lái)越多的中國(guó)家庭在機(jī)器人教育方面投入巨額教育費(fèi)用。 

香港編程教育服務(wù)創(chuàng)始人任遠(yuǎn)表示：“未來(lái)編程可能會(huì)成為一項(xiàng)必備基本技能。等以后他們找工作時(shí)，編程可能就像是讀寫(xiě)或語(yǔ)言能力一樣，屬于每個(gè)人都要掌握的基本技能。我們要做的就是讓孩子學(xué)好本領(lǐng)，長(zhǎng)大后有能力做現(xiàn)在還沒(méi)有的工作?！?/p>

 

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