2017中小学机器人教育调研报告_41页_1mb

2017 中小学机器人教育调研报告总结

核心内容概述

本报告系统分析了国外和国内中小学机器人教育的发展现状、战略规划、课程体系、教具与教学平台，以及未来发展方向，旨在为中国中小学机器人教育提供借鉴与参考。

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一、国外机器人发展战略

1. 美国

• 战略背景：2016年发布《2016美国机器人发展路线图—从互联网到机器人》，涵盖制造业、医疗、教育等10个领域，强调机器人技术对社会的广泛影响。
• 教育推动：高等院校是机器人教育的重要推动力量，如麻省理工学院开设“设计和建造乐高机器人”课程，卡耐基梅隆大学推出覆盖K12的机器人课程体系。
• 课程与活动：课程设计系统化，涵盖机器人技术、编程、工程设计等内容。机器人竞赛如VEX、FIRA Cup等成为激发学生兴趣的重要方式。

2. 英国

• 战略背景：2012年将机器人和自主系统（RAS）列为八项关键技术之一，推动产业与教育结合。
• 教育推动：设立机器人和自主系统特指导小组（RAS-SIG），制定国家战略并提供财政支持。
• 课程与活动：技术夏令营等课外活动为学生提供机器人学习机会，课程内容涉及编程、机械制造、人工智能等。

3. 德国

• 战略背景：2011年提出“工业4.0”，机器人产业是智能制造的重要组成部分。
• 教育推动：依托工业4.0平台，推动机器人与制造业的结合，强调技术与工程教育。

4. 法国

• 战略背景：2001年启动“ROBEA计划”，持续投资机器人研发。
• 教育推动：2013年推出《法国机器人发展计划》，目标为成为世界机器人领域前五强。

5. 日本

• 战略背景：将机器人列为七大重点产业之一，2015年发布《机器人新战略》，强调创新与应用。
• 教育推动：课程体系覆盖从小学到大学，强调机器人与人工智能的结合。

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二、我国机器人发展战略

1. 国家战略

• 《中国制造2025》：将机器人列为重点发展领域，推动工业机器人与服务机器人发展。
• 《机器人产业发展规划（2016-2020）》：提出到2020年实现机器人产业规模增长、技术水平提升、关键零部件突破等目标。

2. 人才缺口问题

• 人才需求预测：2020年机器人人才缺口达300万，2025年预计达450万。
• 教育现状：中小学机器人教育尚未形成统一的课程体系与教材，主要依赖竞赛和企业资源。

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三、国外中小学机器人教育情况

1. 研究数量与角度

• 研究增长：2011年至2017年，机器人教育相关研究数量逐年上升，涉及心理学、工程教育、技术教育、编程、艺术设计等多个领域。
• 教学成果：如ASullivan和MU Bers的机器人课程项目，展示了机器人教育在基础教育阶段的潜力。

2. 教育推动力量

• 高等院校：如卡内基梅隆大学、麻省理工学院等，提供系统化的机器人教育课程。
• 课程体系：覆盖K12至大学阶段，注重跨学科融合与创新能力培养。

3. 课程设计多元化

• 机器人技术课程：如美国犹他州、南卡罗莱纳州等，课程内容系统化。
• 机器人主题活动：如技术夏令营、机器人竞赛等，丰富学生学习体验。
• 机器人辅助教学：如麻省理工的Tega机器人用于语言学习，宫城大学的Keepon用于自闭症儿童训练。

4. 教学装备多样化

• 实体教具：如乐高、Fischertechnik、VEX、NAO等，注重动手实践与创新能力培养。
• 虚拟平台：如SnapCAD、ROBOTC、Arduino等，提供图形化编程与虚拟仿真功能，降低学习门槛。

5. 赛事促进教育发展

• 竞赛平台：如VEX机器人世界锦标赛、机器人足球世界杯赛RoboCup、FLL机器人世界锦标赛等，激发学生兴趣与创新能力。

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四、我国中小学机器人教育情况

1. 教育研究发展

• 研究增长：2001年至2017年，机器人教育相关研究呈上升趋势。
• 研究角度：涵盖理论探讨、教学设计、课程与教材开发、技术工具、赛事活动等多个方面。

2. 教师队伍建设

• 现状问题：多数中小学机器人教师缺乏专业背景，需加强培训。
• 培训活动：如“全国青少年机器人创客师资培训”，提升教师教学能力。

3. 课程设计类型

• 理念导向：如北京景山学校将机器人课程纳入必修，注重创新能力与跨学科融合。
• 器材导向：如永泰小学、玛酷机器人等，依托特定器材或赛事设计课程。
• 大学借鉴：如易方科技、RoboCom课程体系，借鉴高校研究成果进行课程开发。

4. 教学资源丰富

• 机器人教室：分为通用教室与专用教室，如景山学校、泺喜实验室等。
• 教具种类：包括简易机器人器材、单片机或开源硬件、机器人套件、虚拟教学平台等，满足不同层次教学需求。
• 虚拟教学平台：如Kenrobot、LUBOT、泺喜3D数字化教学平台等，辅助学生学习与教师教学。

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五、中小学机器人教育建议

1. 建立连贯性课程体系

• 建议：构建从小学到高中乃至大学的连贯机器人课程体系，促进学生持续学习与能力发展。

2. 加强教师队伍建设

• 建议：依托政府政策与专业社团，提升教师专业素养，推动机器人教育普及。

3. 积极开展赛事活动

• 建议：组织全国性机器人赛事，如全国青少年电子信息智能创新大赛，提升学生实践与创新能力。