关于青少年机器人教育行业的研究

刘帅克 陈丹 郭霆* 钟雄 张心成

（1.黑龙江工程学院机电工程学院 黑龙江哈尔滨 150050；2.黑龙江工程学院经济管理学院黑龙江哈尔滨 150050）

机器人教学首先是一个教学工具，而机器人就是一个教师为了实现教学目的而所利用的工具。机器人模型最重要的目的就是通过使用工具，发掘出其中的教学用途，使孩子们从机器人课程中学到实际可用的东西，才算是真正实现了机器人教学的目的［1］。机器人教学能够训练幼儿在许多方面的才能，如剖析提问、解决的才能、获取资讯、运用信息的能力、动手能力、团体合作的能力、语言表现、批判思维等才能。除此以外，还会有比赛环节，通过实战的对抗训练，如按竞赛设定情景搭建机器人，并对机器人完成的任务编程，掌握如何处理现实提问等，来培养幼儿们的综合技能。

机器人教学采用了设计、安装、编程、操作教学机器人，以调动学生的学习兴趣、训练学生综合创新能力的科技类综合课程教材［2］。教育机器人的教学将为中小学的信息化教学带来全新的生命力，作为培育中小学学生综合能力、信息素质的新平台，也担负着培育中小学生实际能力、创新能力和综合素养的新任务。因而，从中央政府教育政策支持层面，高校、中小学、社会等都非常重视发展机器人职业教育，建构一个合理的、完善的机器人职业教育资源体系十分有必要，且具有良好的社会现实意义。

早在20世纪90年代，欧美等国家就已提出了机器人教育。1994年，麻省理工学院设立了工程设计和施工建造等的机器人教育课程（martin），目的在于不断提高高校工程设计相关专业在校学生的工程设计和技术创造创新能力，这也是目前机器人教育课程进入到大学专业课堂的重要标志［3］。相较于美国，日本机器人教育发展稍微来得晚些，然而日本作为后起之秀，在机器人教育产业发展方面已经成功赶超了很多现在科技产业比较发达的新兴国家，在全国每年都会举办不同类别的机器人竞赛。关于青少年机器人应用教育，目前，我国已经拥有30 余年的发展经验，近10年越来越火，其主要原因在于我国科技创新水平的不断发展，人们生活品质不断提高等，从地方政府政策层面上的重视程度可见一斑。2017年8月，国务院办公厅印发了《新一代人工智能发展规划》［4］，规划明确指出加快实施今年全民人工智能编程教育试点项目，在中小学阶段至少设置一门人工智能教育相关学科课程，逐步深入推广编程智能应用教育。

1 青少年机器人教育行业的特点及优势

近年来，国家和社会对机器人自动化的关注程度越来越高，使机器人教育在一定范围内融入学科研究上［5］。并且近两年，在青少年教育上，机器人及自动化相关的教育地位已经隐约呈现出超过奥数的迹象，其特点主要体现在不可替代性和潮流趋势化两方面。迄今为止，青少年机器人教育因为其具有的重大意义从而一直未能被其他教育所替代，同时，不管未来如何改变，充分运用好机器人相关的自动化软件将成为必然趋势，它们是一个国家真正发展富强的主力军。

伴随着数码时尚席卷全球，与全球机器人发展相关的教育研究也愈卷愈烈，许多发达国家都已在基础教育中开设了大量关于机器人设计的选修课。其优势就是训练儿童计算机模型和创新性问题的处理模型；启发学生学习兴趣，培养自主探究精神，丰富设计思路；专业领域大融合，内容涉及范围广泛，知识灵活性强，符合现代教学的要求；培养学生观察、动手、应激、表达、团队协作能力，让其全方位发展。

2 青少年机器人教育市场概述

从宏观角度分析，利用PEST 模型对现在机器人教育产业的宏观环境进行扫描，发现如下信息，如表1所示。

表1 机器人教育产业的PEST 模型扫描

对于青少年机器人的教育，以基于市场数据的儿童编程为例，根据企业调查数据，2016年只有7个少儿编程项目，于2017年迅速增加到21 个，截至2018年，儿童节目资助活动数量增加至33个案例［6］，考虑到中国STEAM（科学Science、技术Technology、工程Engi⁃neering、艺术Art、数学Mathematics）教育市场42%的投资案例，如图1所示。

图1 近10年我国少年编程项目融资事件（图片来自互联网）

随着科技的高速发展，高端的科技产品逐渐出现在大众的视野之中，国家对于国民素质培养方案要求随之不断提高，对新型科技人才的培养持续给予重视。STEAM 教育理念就是从中孕育而出并且不断被给予新的时代意义［7］。

由美国政府首次提出的STEAM 教育［8］，是集科学、技术、工程、艺术和数学于一体的完整教育，强调跨境知识、不同场景、问题产生、关键构建和创新，它不仅反映了课程整合、实用性和活动性的许多特点，而且还反映了课程回归生活、社会和自然的本质诉求。

根据课程分类，中国STEAM教育可分为机器人教育和创客教育。根据上述材料，到目前为止，与其他两个项目相比，机器人教育的商业模式更简单，边际成本更低，已逐渐成为我国STEAM教育的主要发展部分。

2015年9 月，教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见〈征求意见稿〉》［9］首次明确提出STEAM教育。2014年以来，浙江、山东、山西、陕西、天溪、河南、四川、江苏、重庆等地将STEAM教育纳入教学和考试科目体系，并将“软任务”升级为“硬指标”，新的K12培训课程诞生，它已成为一门必修课，同时也参加了应试教育［10］。

（1）低幼及素质教育指针对3～18岁人群的在线启蒙及素质教育培训，包括APP 内容和课程等。（2）K12学科培训指以国内K12阶段的提分升学为目的的学科培训。（3）高等学历教育包含考研、留学等学历提升培训和成人继续教育培训。（4）职业教育包含职业资格培训和职业技能培训，但此处职业技能培训不包含美容美发、汽修驾驶、宗妊糕点等偏蓝领职业培训。（5）其他类目主要包含通识教育。

由图2可知，2016—2020年，儿童和优质教育在在线教育中的比例从3.7%上升至24.5%。

图2 2016—2020年中国在线教育细分结构（图片来自互联网）

如图3所示，机器人教育行业用户数持续增长，截至2020年7月，机器人教育行业用户数较2019年同期增长了2.51 倍。现在的家长对于孩子的教育多半是“不计成本”，而且现在青少年对于机器人等行业拥有自己的好奇心，而在校大学生也愿意多学一份技术来保障自己以后的就业。所以，采用设置网校APP 的方式以及充分利用现代教育线上与线下相结合的方式，会充分发挥“互联网+”的作用，实现利益最大化。这些人群会给网校带来巨大的收益，机器人教育这个项目也会在未来迸发出时代光彩。

图3 机器人教育行业用户增长趋势（图片来自互联网）

当前，青少年机器人教育师资培养力量也在不断加强。我国高等院校将实行“人工智能学科专业建立、培养、基础理论革新、科技突破和运用演示全面蓬勃发展”。该政策表明其培养模式的核心是以区域内的师范院校作为核心，联动作为政策保障的教育主管部门及当地中小学，为师范生提供职前培养至职后发展的一贯式培养方式，促进人工智能、少儿编程及机器人教育等紧缺学科教育师资培养的长效发展。为培养复合型应用型人才，满足社会对STEAM教育行业的人才需求，韩山师范学院2017年启动了“创客教育微专业”跨学科课程建设项目。“微专业”是指为了培养某一职业的核心专业技能人才，以快速、集中训练的方法，经过5～10门左右的核心专业课的修习，就可以迅速获得某一领域的岗位技术需求，让学习者迅速上岗，弥补了高校的学科设置和行业人才要求之间的匹配问题，微专业从学生就业岗位与市场需求的角度考虑，以学生职业发展为导向的专业课程。由于政府政策的大力支持，机器人教育行业的师资力量不断强大，在教育技能掌握方面也不断规范化、专业化，不断为机器人教育网校的发展注入新鲜活力。

自第三次工业革命以来，信息技术的快速迭代显著提高了生产率。到目前为止，这项技术通常与人工智能（a）、区块链（b）、云计算（c）、大数据（d）等流行关键词相关联，并已成为新时代科技发展的趋势。当前，新技术在中国传统产业中的广泛运用正带动着行业技术创新的全链条转化，并促进了各产业向现代化水平的全面飞跃。随着新科学技术的广泛应用，中国各个产业的计算机化步伐逐渐加速，这也催生了许多新兴行业。计算机化浪潮已经成为中国制造业现代化的有力引擎，对重要科技人才的需求量也不断扩大。高校除了加强计算机专业建设，增加大数据和人工智能专业外，科技人才的培养也在逐步向年轻化方向发展。

近年来，发达国家和地区政府制定的大量扶持人工智能教育及其他信息技术发展的政策措施，也自上而下地促进了中国机器人教育行业的蓬勃发展。同时，机器人工程也是教育轨道的重要组成部分，这一轨道与“五门学科同时发展”的概念和学生“全球发展”的框架保持了一致。同时，素质教育的有关内涵，也给机器人教学带来了好处。

3 结语

综上所述，随着“双减”政策的逐步落实，传统教育行业受到一定的冲击，而针对于青少年的机器人教育行业的机会慢慢到来，利用线上、线下相结合的教学模式，能够提高机器人教育的水平。同时，需要相应的硬件支持来提高青少年的学习热情，机器人教育行业需求量是逐渐增加的。