国内外高校机器人教育现状与发展状况分析
一． 国外高校机器人教育现状
1. 从日本，韩国，美国，欧洲等开展情况讨论。主要从开展机器人教育的目的，教学方法，
教学模式等方面（教学模式----是设置的课程还是专业，怎么开展的，以怎样的形式） 开展机器人教育，普及机器人文化
机器人是人类历史上所有创造和发明的结晶。它把人的智慧与机器融为一体，是人类最完美的工具。机器人正在向我们走来，它将成为人类的一个重要组成部分。
美国基础教育领域中的机器人教育主要有四种形式：一是机器人技术课程，一般开设在技术类课程中，其中教育计划与项目占大多数；二是课外活动，类似我国的综合实践活动课程；三是机器人主题夏令营等定期活动；第四种形式与前几者不同，它主要利用机器人技术作为辅助性工具来辅助其他课程的教学或者作为一种研究工具来培养学生能力，与此同时学习机器人技术知识，也可以归为特殊的机器人教育形式。
美国高校的机器人教育主要呈现出两个趋势：一方面，美国高校愈来愈多地开设了机器人相关的课程，另一方面机器人作为课程的学习平台，已经慢慢应用于高校其他课程中。 麻省理工学院的机器人教育
麻省理工学院（MIT）是美国私立研究性学院，世界著名的科学技术教育和科研中心。该学院在机器人技术领域成果颇丰：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)，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；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的内容。（源自于《《计算机世界报》》，作者 王树国）
麻省理工学院涉及机器人教育的课程有认知机器人学、机器人学导论、自控机器人设计竞赛、机器人编程竞赛，结合各个专业所需以及当今机器人技术的应用领域，分别开设在航空航天学、机械工程学和电气工程与计算机科学中。 (1)课程开设
麻省理工学院提供的机器人课程主要有两类，一类是在整个学期中开设，例如，认知机器人学、机器人学导论；另外一类是在麻省理工学院的独立活动期间(1AP)开设的，IAP是MIT从一月的第一个星期到月底为期4周的特别学习期，例如，自控机器人设计竞赛和机器人编程竞赛。在独立活动期开设的课程没有定期的课堂安排，学生只需要在规定的时间内完成相关的项目就可以了，并且部分课堂教学的参与也是自愿的。灵活的课程安排，学生有了更多的自主活动时间，并且能根据自己的需要选择性的参与课堂学习来补充知识。 (2)课程评价
除了常规考试外，MIT机器人课程的学习都要求有实质性的成果，例如，在“自控机器人设计竞赛课程”中，要想获得学分，学生必须建立网页来展示自己设计的机器人，陈述总体设计与独到之处，完成作业并最终制作一个实体机器人。在“机器人编程竞赛”课程中，要获得6个选修学分，学生必须提交一个Robocraft选手作为自己的“实质性成果”，随后根据该成果做出评价。如果要获得6个工程设计分，团队提交的选手必须打败Robocraft软件发布时自带的参考选手对战。在“机器人学导论”课程中，学生除了完成作业，参加期中、期末两次考试以外，还必须完成相关的实验与设计项目，在学期的不同时间需要搭建两个不同功能的机器人：① 采矿机器人， 目标是建立一套搜寻算法能够让机器人自动搜寻、而且在找到矿藏后暂停在矿物上方；②圣诞老人机器人，它能沿着一条弯曲的路径通过玄关进入机器人实验室，用它的机械手臂将礼物送到多个房间， 以及从每个房间拿取饼干。在“认知
机器人学”课程中，学生需要完成两个项目：①选择一个与机器人相关的主题做一份报告；②对认知机器人和嵌入智能系统中涉及的一两个方法深刻认识后在这些方法的基础上改进并创新应用。
俄勒冈州立大学的机器人教育
机器人作为学习平台，已经慢慢应用于大学的课程中，俄勒冈州立大学电子工程与计算机科学系，分别在电子设计概念导论、电子基础、数字逻辑设计、信号与系统、计算机原理与汇编语言、机械设计课程中使用TekBots机器人作为学习平台。把TekBots整合进课程中，可以把课堂上学习的理论应用到机器人中，加深对理论的理解。例如在计算机原理与汇编语言这门课程中，让学生使用TekBots调试自己的程序，观察自己写的程序及运用的概念是如何在实际设备中产生作用的。利用学习平台有以下几个作用：①加强课程连贯性：帮 助学生理解各个学科之间的联系，能让学生综合自己所学知识。② 提供理解课程的情境：通过学习平台，使概念变的具体，并提供学生以解决复杂问题的情境。③形成学习共同体： 有着共同兴趣的学生形成学习共同体。④增加动手经验：能为学生提供动手操作的空间。⑤模拟工程实践：平台提供一个工程实践的模拟环境。 美国学校机器人教育的特点 （1）机器人教育形式多样
在美国高校中，机器人教育既可以通过课程来进行，也可以作为学习平台。 （2）为学生创设自主发挥空间
大多数机器人课程都是以团队为活动单位，在教师指导下以学生为中心开展活动。学生有较大的自主发挥空间。例如，MIT的“自控机器人设计竞赛”这个课程完全由学生来运作，没有教员来协助。“机器人编程竞赛”也几乎都是由学生操作，学生组成团队，编写机器人程序，参加比赛。学生自主性强，增加了学生的主动参与意识。 (3)评价方式多样
机器人课程的评价要注重学生在活动过程中的自我反思，多样化的评价方式有助于全面反映学生在课程中所获得的知识以及知识的灵活运用情况。评价可以根据学生的实验与设计项目的完成情况，也可根据学生的实质性成果来进行。 (4)课程具有明显的学科交叉性
由于机器人技术自身的综合性和机器人技术应用领域的广泛性，导致机器人课程跨学科、交叉性的特点十分明显。高校的机器人教育更是作了具体规定，学生往往需要预修过若干先修课程。例如，MIT的“机器人学导论”要求预先学习“动力学建模与控制”课程，课程内容涵盖了平面与空间运动学、动作规划、机械手臂和移动机器人的结构设计、多刚体动力学、3D绘图模拟、控制系统设计、传感技术、无线网络、人机接口、嵌入式系统等。有些机器人课程虽然没有明确指定相应的先修课程，但由于课程本身涉及的知识面广，如果没有一定的基础也是较难完成的，例如，MIT的“自控机器人设计竞赛”课程涉及设计与制造、电子运算结构、电路与电子学、计算机程序的结构与应用等课程； “机器人编程竞赛 课程要求有一定的JAvA编程基础： “认知机器人”课程则需要预先学习过机率系统分析和人工智能技术、人工智能，或自治和决策原则中的任一门课程。 (5)涉及机器人技术的最新成果
这个特点在美国高校的机器人教育中表现的十分明显。当今机器人技术在各个领域都发挥着它的作用，例如，美国航空航天局(NASA)的火星探测漫步者就是机器人技术在航空航天领域的一个典型应用。MIT航空航天学中的“认知机器人学”课程，正是通过对NASA的火星探路者、护士机器人、博物馆导游等实际例子的讨论来学习建模与算法， 以及研究算法是如何在这些系统中应用。该课程结合当前机器人技术的成果，加深了学生对相关理论和技术的理解。
(6)充满趣味的“做中学”
美国机器人课程几乎都有实验课，学生借助各种工具平台制作、组装实体机器人或编写、调试机器人程序，十分强调在做中学。例如，在“机器人编程竞赛”课程的学习中，学生组成团队开发机器人选手程序，在整个开发过程中结合了作战策略与软件设计，并用于参加比赛。“自控机器人设计竞赛”也是个需要动手的“做中学”课程，参与者设计和制作机器人，在月底参加比赛。该课程需要学生设计出一个机器人，能够在比赛场地行驶，识别对手。两者最大的不同在于，一个是使用非实体机器人，即编写一个机器人选手程序，一个是使 用实体机器人，即制作一个实体机器人，从而实现不同知识点的学习。
在大力提倡素质教育的今天，如何通过有效途径提高学生全面综合能力一直是教育界探讨的话题之一。机器人的出现为创新素质教育提供了一个崭新的平台。
日本的机器人教育水平和机器人文化普及水平是世界上最高的国家之一，不仅每所大学都有高水平的机器人研究会，而且每年定期举行机器人设计和制作大赛。大赛得到日本政府、企业界和教育主管部门的重视和支持。大赛，不仅加速了日本机器人文化的普及，而且调动了社会各方面的力量，开发了大量的机器人产品，增强了社会应用机器人技术的积极性。同时，为日本的创新教育提供了好教材，好课题，并培养了大批创新人才和机器人研究和应用人才。机器人技术的应用，促进了日本工业的发展，提高了社会劳动生产率和产品质量，为日本带来了巨大的经济效益和社会效益。《天津工程师范学院学报》第15卷第4期2005年12月《发展机器人教育 培养综合型创新人才的研究与实践》李春华，崔世钢，郑 桐，郝立果
日本是世界上机器人教育水平和机器人文化普及水平最高的国家之一。在日本不仅每所大学具有高水平的机器人研究和教学内容，且每年举行多种不同档次的机器人设计和制作大赛，通过大赛培养了大批机器人技术研究和应用人才，使日本的机器人技术走到了世界前列。机器人技术的应用，促进了日本工业的发展，提高了社会劳动生产率和产品质量，为日本带来了巨大的经济效益和社会效益。
其他再比如一些欧美国家,亚太地区等都有该类项目的开设。
韩国充分认识到机器人教育的重要性,也加大投入开展机器人教育方面的研究。同时，新加坡、台湾、香港等国家和地区，也在机器人教育方面取得了长足的发展。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、论文交流和动手制作等方式，就机器人教育及其在科技、数学课程里的应用进行交流，以提高教师们开展机器人教育的科技水平与应用能力。
《天津工程师范学院学报》第15卷第4期2005年12月《发展机器人教育 培养综合型创新人才的研究与实践》李春华，崔世钢，郑 桐，郝立果
在美、日、德、法、韩等国，机器人产业的开发正在受到重视，一般采取所谓“官产学”形式。“官”即政府制定政策及倾斜支持，调整产业结构。据情报显示，日本政府正在调整全国的产业制造结构，名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业，以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主。东京地区以资讯情报化为中心，等等；“产”即产业界的自我分类的研究与开发，并将之变成产品，取得经济效益；“学”即学校设置专门的课程(学科)，教材既有大学教授编写的，也有产业研究所编写的。专门出售关于机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市，许多公司改变既有行业，转而生产为此服务的产品。虽然，断肓这一切将导致一场T业革命还为时过早，但可以预计的是，未来2O年，机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流，介入到综合国力竞争、现代化高科技战争以及青少年教育之中。
[1]ROBOCUP 2005，OSAKA[EB／OI ]．http／／www．robocup2005．org．2005—07—18． [2]ROBOCON Magazine[J]．机器人专门杂志2005(6)．日本．东京．
[3]韩国投巨资研制作战机器人[N]．大连日报，2005—09 22 (A9)．(责任编辑洪云)
===<<教育科学>>2005年12月第21卷 第6期陆文虎 ，曲庆彪 ，孙立川(香港)
2. 各国机器人教育的成功案例分析
为了使学生的天赋得到充分发挥，美国非常注重英才教育，美国政府于1993年发布的报告《全国性的杰出成就：培养美国人才的一个实例》中明确提出：学校必须推广有效的教育计划并把更高深的材料融合到常规课程中去；学校必须为所有学生提供机会，到现实生活中去学习、解决问题，分析材料和情境；学校必须在多种场合——一常规教室、特别课堂、社区、大学或博物馆、电脑前者任何出现需要的场合为具有杰出才能的学生服务；学校必须建立很灵活的体制，让所有学生，包括最有能力的学生，根据他们的兴趣和需要分正是由于较为自由的课程设置，为机器人教育的开展提供了便利。
美国的机器人活动一般是以项目为单元，并以团队为活动单位，从而可以提高学生项目管理能力、小组协作能力，提高组员的交流能力。这样的活动组织形式有利于充分发挥机器人平台的作用。在机器人教育中，应该考虑学生在活动中的组织形式来达到良好的教育效果。在条件有限的学校，可以通过机器人活动的组织规划来合理利用有限的机器人教育资源。
机器人产商是机器人教育的一个隐性推动者，在美国，部分课程的顺利实施得益于产商的支持，产商提供机器人产品供学校使用，有些颇具实力的产商甚至提供配套的机器人课程。在我国，机器人产商也在各个地区活跃着，积极和学校联系，推动着机器人教育的发展，利用好这股力量，可以为机器人教育提供条件。例如，产商提供产品给高校试用及研究，高校对产品进行分析后设计应用形式，随后与中小学合作开展教学实验，同时，在分析过程中对产商产品反馈意见，提供生产指导，使得产商产品尽量与教育应用需求吻合，这也是一种比较理想的合作方式。机器人教育活动作为素质教育的良好载体，以其先进的教学理念和独特的教学形式，成为开发和培养学生的创造能力、创新能力、团结协作、自主学习能力、语言交流能力等能力的一个重要手段。下面就加德纳的多元智能理论并结合自己几年的教学过程和经验来谈一谈——机器人教育活动到底改变了学生的什么。 一 严密的程序设计，提升学生的逻辑数学智能 二、多彩的结构搭建。锻炼孩子的肢体动觉智能 三、驱动的课堂形式．促进学生的积极内省智能 四、在模拟和想象中，发展学生的空间想象智能
科学素养与科学教育改革的关系以及具有科学素养的人应具备的关键特质，从科学知识与技能、科学态度、情感与价值观、科学探究、科学技术与社会的系等多角度分析了机器人教育在培养学生科学素养中的作用，最后根据当前机器人教育的现状与条件提出了培养学生科学素养的几点策略。 1.科学素养与科学教育改革
2.具有科学素养的人应具备的关键特质
学生在参与机器人活动中掌握了最基本的科学研究过程、研究方法。同时学会了运用科学方法来解决自己生活中的各种问题，提高了他们使用科学的方法处理实际问题的能力，进而提升了学生的科学素养。
二． 国内高校机器人教育现状
1. 明确我国教育现状（教育政策，文献）
我国近年来，机器人教育得到普遍关注，组织大学生走出国门，参加多项国际机器人大
赛，并取得了较好的成绩。但创新教育和机器人教育的普及还很落后。因此，为了提高我国机器人技术水平和应用能力，使机器人技术更好地为经济建设服务，必须大力发展机器人教育，普及机器人文化，培养我国机器人技术开发的后备力量，为我国经济的腾 和可持续发展做准备。这需要政府的投入和全社会的重视和扶植 《天津工程师范学院学报》第15卷第4期2005年12月《发展机器人教育 培养综合型创新人才的研究与实践》李春华，崔世钢，郑 桐，郝立果
2.国外机器人教育对我国开展机器人教育的几点启示 （1）机器人教育的归属问题
在我国，机器人教育正处于起步阶段， 由于各个学校的条件限制，机器人教育没有在大范围内开展也没有十分明确的学科归属。在高校，从我国普通高等学校专业设置来看，并没有独立开设机器人学专业，机器人教育主要还是在其他专业中开展：在智能科学与技术专业中开展机器人教育；在机械设计制造及其自动化专业中开设机器人教育等等。部分高等院校在公共选修课程中开设机器人课程。
机器人教育到底应该归到哪类教育中比较合适且利于发展，这些问题都值得探索。美国的机器人教育没有明确的归位，它既作为技术教育的内容，普及机器人技术知识，也作为科学教育的工具，用于提高学生的科学素养，并利用夏令营、课外活动等深入开展。在机器人教育的起步阶段，可以不明确定位机器人教育的学科归属。在基础教育领域，各学校根据自己的实际情况开展各种机器人教育， 以普及机器人知识为主，以各种机器人活动来推动机器人教育的开展，各个学校可根据地方、学校条件开设校本课程或作为学校的特色项目来开展机器人教育：在高等教育领域，机器人教育的开展应结合社会的需要、各学科的需要、科技发展对人才培养的需要。总之，灵活的课程归属有利于机器人教育的进一步开展。 （2）机器人的活动组织形式
美国的机器人活动一般是以项目为单元，并以团队为活动单位，从而可以提高学生项目管理能力、小组协作能力，提高组员的交流能力。这样的活动组织形式有利于充分发挥机器人平台的作用。在机器人教育中，应该考虑学生在活动中的组织形式来达到良好的教育效果。在条件有限的学校，可以通过机器人活动的组织规划来合理利用有限的机器人教育资源。 （3）机器人课程的评价
国外有学者曾提出要降低机器人竞赛的“竞赛性”，注重学生在竞赛过程中的自我反思。评价要注重学生的学习过程，关注学生在学习过程中的体验。同时，机器人教育的评价方式不一定要采用常规的考试，可以从多角度进行评价，用作品或成果来评价，可以是一份报告，一个实物，也可以是一个方案。 （4）机器人作为素质教育的平台
借鉴美国俄勒冈州立大学的经验，把机器人作为程序设计、电子技术、机械与力学等课程的学习平台；更进一步，借助于通用型、插接式的机器人组件，可以将其作为信息技术环境下学生的创新设计平台。国内在这方面也有一些尝试，例如应用“慧鱼”创意组合在本科教学实验中，构建大规模工程模型，提高学生的设计与创造能力 。 （5）学校，企业协作推动机器人教育的健康发展
机器人产商是机器人教育的一个隐性推动者，在美国，部分课程的顺利实施得益于产商的支持，产商提供机器人产品供学校使用，有些颇具实力的产商甚至提供配套的机器人课程。在我国，机器人产商也在各个地区活跃着，积极和学校联系，推动着机器人教育的发展，利用好这股力量，可以为机器人教育提供条件。例如，产商提供产品给高校试用及研究，高校对产品进行分析后设计应用形式，随后与中小学合作开展教学实验，同时，在分析过程中对产商产品反馈意见，提供生产指导，使得产商产品尽量与教育应用需求吻合，这也是一种比