机器人教育为什么在美国备受重视

当今世界各国都在大力提倡科技创新,科技教育也因此倍受重视。学习科技离不开学习STEM知识,也就是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)。根据牛津大学2015年的研究,在今后的20年中,美国47%的工作将实现自动化,将导致劳动力的转化并产生新的工作机会。这意味着美国将需要大量受过良好STEM教育的人才,而其他国家也看到了同样的趋势。

但是很多学校发现学生对这些课程往往不感兴趣,教授和学习的过程也让学生感觉非常乏味艰涩。随着机器人技术从生产领域向人类生活领域拓展,这类技术也开始应用在教育、环境、社会服务等领域。人们开始思考是否可以通过机器人教育更好的实现学习STEM知识的目的。

与传统教育方式不同,机器人教育是一个DIY过程,学生通过组装、搭建、运行机器人,能够接触和了解现代工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件、硬件、人机交互、人工智能等诸多领域的先进技术,在学生获得科技知识和实践能力的同时激发他们的创新意识和创造发明的潜能。美国前总统奥巴马2015年接受科技网站Re/code采访时就表示必须重视科技教育:“我们需要让孩子们参与数学和科学,而这不仅仅是一小部分孩子,而应该是所有人。所有人都应更早地学习如何编程。” 他甚至认为编程应该和学习ABC字母一起开始。

在机器人教育课堂上,人们发现学生感觉学习过程很有趣,因而表现出浓厚的学习兴趣,而学会控制机器人需要学习程序设计,在这个过程中,学生能够明白机器人可以做哪些和不能做哪些事情,从而学会给予明确指令。更重要的,机器人教育是一个学习STEM知识的过程,而这将对他们未来的就业产生积极作用。

中国学生虽然数理水平要好于欧美学生,但是很多研究也指出,中国学生在解决实际问题的能力上并不占优。此外,经济合作与发展组织(OECD)的PISA调查发现,华语地区学生的数学水平主要得益于更长的学习时间和课外辅导,虽然可以提高应试成绩,但未必提升学生的主动学习兴趣,反而可能使学生对数学和科学产生厌恶情绪。

越来越多的家长开始重视子女早期的科技教育,他们期望不再依靠传统强迫的教育方式给孩子灌输科技知识。在美国,根据BSM 和Digital Kids Media的联合调查,多达六成五的家长表示,相对于传统的玩具,他们更愿意把钱花在能够提升STEM 知识的智能型玩具上。美国玩具行业联合会发布的2016儿童玩具年度趋势也指出,具有科技教育性质、寓教于乐的玩具正越来越赢得年轻家长的喜爱。

美国作为科技强国,在中小学、高中、大学均已开展机器人教育,并具有了一定的系统规模。

那么美国的机器人教育都有哪些特点呢?

首先,教育形式非常丰富,包括机器人技术课程、课外活动、机器人主题夏令营、以及将机器人作为辅助教学工具等。

比如很多学校的机器人课程归属于技术教育课程体系,南卡罗来纳州要求学生了解自动技术与机器人技术;美国加利福尼亚州高中工程与技术联盟在为高中生开设的工程与技术选修课程中,提供了ROBOTICS课程,主要介绍机器人技术历史,基础,术语,微控制,传感器,程序控制等方面的知识等。还有的学校组织各种机器人竞赛结合达到科技教育的学习目的。

其次,机器人教育多以团队的形式作为活动单位,教师指导学生来进行活动。这样可以保证学生有较大的自主发挥空间,提高学生的自主学习意识、动手操作能力以及团队合作的能力。

而课程的评价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。

此外,美国的机器人教育具备跨学科、交叉性强的特点。中小学的机器人课程设置和活动安排往往需要与其他一些学科知识结合在一起,从而增强学生的整合能力和全面理解知识的能力。

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。

最后,美国在中小学生教育中会加入机器人技术的最新成果,让青少年从小就了解科技新进展、新动向,培养对科学的探知欲望。

借助先进的科技和教育理念,美国在机器人教育方面与其他国家比起来是比较成熟的,相比我国的强调竞赛性,美国更重视灵活多样的活动组织和评价方式,在增强学生STEM知识学习的过程中,注重提高学生项目管理能力、小组协作能力和交流能力,机器人因此也称为素质教育的一个重要平台。美国的这些经验对于我国的机器人教育都有很多借鉴意义。

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