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教育机器人,有兴趣了解一下?

已有 616 次阅读 2020-11-18 08:40 |系统分类:科研笔记

目前,国家高度重视机器人产业和人工智能产业发展,出台了《机器人产业发展规划(2016—2020年)》《新一代人工智能发展规划》等政策文件,大力推进机器人和人工智能。教育机器人是机器人应用于教育领域的代表,是人工智能、语音识别和仿生技术在教育中应用的典型。2017 年,大量教育机器人走进小学和小学生家庭,堪称教育机器人元年。意识领先的中小学已经在创客教育、STEAM教育、社团活动等率先开设了机器人教育课程。此外,机器人技术等级考试受到青少年的青睐。然而,当前中小学缺乏机器人教育师资成为制约教育机器人事业发展的关键性障碍。因此,亟需编写教育机器人教材,面向教育技术学专业、科学教育专业等开设教育机器人课程,加快培训教育机器人师资,建立教育机器人人才培养体系。鉴于此,王运武博士面向教育技术学专业本科生开设了教育机器人课程,适时撰写了《教育机器人》一书。


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课程改革思路


高等教育具有“人才培养、科学研究、社会服务、文化传承与创新”四大功能,其中人才培养是核心,只有培养出高素质的创新人才,才有利于高等教育功能和价值的彰显。瞿振元先生指出“高等教育由大向强转变的根本标志是人才培养质量的整体提升,目前我国高校教学中存在的诸多‘教与学’问题,出路在于扎实的教育教学改革”。然而,从全球来看,高等教育评价指标侧重于科研成果的数量和质量,学术界普遍重视科研成果而不是教学经验,“重学术而轻教学”的大学文化成为世界各国大学普遍存在的问题,高等教育人才培养质量并未受到应有的重视。


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目前,高校课堂教学频现“低头族”“逃课族”,“教学与需求脱节”“理论与实践脱节”“考试评价办法单一”“教学方式单调乏味”“以体制机制改革代替教学改革”等已成为高校课堂教学改革中的现实问题,课堂教学已经不能很好地满足学生的个性化学习需求,高校课堂教学变革的呼声不断。


为解决高校课堂教学改革中的现实问题,提升学生的学习兴趣,促进学生深度学习,进行了课程教学改革探索。王运武老师的“教育机器人”课程倡导“设计思维”“创课”“成果导向”三大金课建设理念。用风靡全球的创造力培养方法——设计思维重塑课程体系。基于设计思维重塑的课程体系,提升了课程的高阶性、创新性和挑战性,强化成果导向教育(Outcomes-based Education,简称OBE)理念,致力于打造“金课”,提高了课程的“含金量”,改变了传统课程教学形态,激发了学生的创新欲望,点燃了课程教学改革的星星之火。创课的核心理念是“创新”,创新课程教学形态。“创课”教育理念践行“主导-主体”教学模式,突出学生的主体地位,突出个性化教学,教师的重要作用是“导”而不是“教”;以“师生共创课程教学内容、共同探讨教学方式、共同分享学习经验、共同创新课程作品”为基本指导思想;教学过程中采用了讲授法、研讨法、任务驱动、问题探究、模拟教学、案例教学、线上与线下相结合等灵活多样的教学方法;强化研创活动设计,重点培养学生的教学能力、表达能力、资源创作能力、文献检索能力、数字化学习能力、创新思维能力、创新能力、科学研究能力等。


课程以“开拓学术视野,培养创新思维,提升创新能力、研究能力和实践能力”为指导思想,突出课程的创新性、综合性、应用性和挑战性特点,以培养学生的科学研究能力和科学素养为目标,以建立符合学生认知规律和知识结构的体系、内容为重点,以改革教学模式、学习模式、考核模式为手段,创新课程形态和人才培养模式。


课程培养目标强调能力和创新导向;课程内容强调开拓学术视野、扩大知识容量、注重能力提升;创新课程考核方式,课程考核突出创新思维、创新能力和创新成果考查,注重形成性评价;课程教学方式和学习方式灵活、新颖。创设条件,为学生开展国际化学习、跨学科学习、自主性学习、个性化学习、联通式学习、发现式学习、探究式学习、融合式学习、社会化学习、案例学习、智慧学习等提供有力支持。


课程教学过程中,教师和学生共同协商选择知识点、技能点,每个学生选择一个或多个知识点、技能点,创作课程教学资源,并在课堂上展示交流作品。让每个学生在课程学习过程中都有锻炼的机会和出彩的机会,通过学生的深度参与,提高课程学习效果。教师和学生对交流作品进行点评和评分,评价成绩将作为课程平时成绩。


《教育机器人》主要包含8章内容。


第1章机器人概述。介绍了机器人起源、机器人发展、机器人定义、机器人分类、机器人产业、机器人伦理、机器人学术平台、机器人竞赛等内容。期待学习者通过对机器人的深入理解和认识,培养从事教育机器人研究和利用教育机器人开展教学的兴趣。


第2章教育人工智能。介绍了人工智能的起源与发展历史、世界各国人工智能战略,以及人工智能的内涵、研究现状和未来发展等。期待学习者通过本章学习,能够学会深度分析世界各国教育人工智能战略、研究现状、典型教育应用案例,并能够创新设计教育人工智能应用案例。


第3章教育机器人发展现状。介绍了教育机器人政策、教育机器人的发展、教育机器人定义和分类、教育机器人学、教育机器人研究现状、教育机器人产业和教育机器人产品分析。期待学习者通过本章学习,全面掌握教育机器人的政策、起源与发展、定义与分类、理论体系,学会分析教育机器人研究现状、产业发展现状与趋势、产品优缺点等,并能够熟练使用教育机器人在线仿真平台。


第4章机器人教育。介绍了国内外机器人教育现状、机器人教育与创新人才培养、机器人教育定义和类型、机器人教师、全国青少年机器人技术等级考试、机器人创客教室等。期待学习者通过本章学习,能够了解国内外机器人教育现状,理解机器人教育对创新人才培养的重要作用,熟练运用机器人开展编程教育,培养机器人教育教学能力,掌握全国青少年机器人技术等级考试内容,并能够创意设计机器人教师应用案例、创意设计机器人创客教室。


第5章飞行机器人。介绍了飞行机器人及其关键技术、虚拟无人机飞行训练系统、无人机执照、无人机系统、无人机构成、无人机航拍技术、飞行教育机器人产品等。期待学习者通过本章学习,全面理解飞行机器人内涵及其结构演变历史,掌握无人机飞行原理,学会评估无人机性能,理解飞行机器人研制中的关键技术,熟练操作虚拟无人机飞行训练系统,理解无人机的管理和种类、无人机系统、无人机构成及其组装技术、航拍技术等。


第6章 早教机器人。介绍了早教机器人与早期教育,以及早教机器人市场分析、产品、设计开发和未来发展等。期待学习者通过本章学习,能够全面理解早教机器人的内涵和属性,学会分析早教机器人市场和用户需求,掌握早教机器人的的主要功能,并能够设计开发早教机器人,学会分析早教机器人的发展困境及其未来发展趋势。


第7章 模块化教育机器人。介绍了模块化理论、模块化机器人及主要产品、模块化机器人编程软件等。期待学习者通过本章学习,能够掌握模块化理论,理解模块化教育机器人,运用模块化机器人开展创客教育和STEAM教育,并能够熟练运用常见的模块化教育机器人编程软件。


第8章仿人机器人。介绍了仿人机器人、高仿真美女机器人、仿人机器人产品、仿人机器人机械手臂及其技术。期待学习者通过本章学习,能够理解仿人机器人的构成,预测仿人机器人的发展趋势,设计仿人机器人教育应用案例,并能够掌握高仿真机器人的功能和特点,深度分析仿人机器人产品、机械手臂,理解仿人机器人奔跑控制技术,理解舵机结构和舵机控制原理。


教材特色


第一,以智慧时代的新学习理论——联通主义学习理论为指导,建设适应学生泛在学习和教师泛在教学的教材。


第二,内容体系新颖。将教育人工智能和教育机器人的最新研究成果融合到教材之中。


第三,坚持“设计思维”“创课”“成果导向”三大金课建设理念,强化实践能力和创新能力培养。力争使学生通过本课程的学习,成长为教育机器人专家,在将来机器人教育中能发挥栋梁支柱作用。



作者简介


王运武,江苏师范大学智慧教育学院副教授,硕士研究生导师,江苏省教育信息化工程技术研究中心副主任。雄安新区“智慧校园”“智慧教室”专家、江苏省苏北发展特聘专家,北京师范大学未来教育研究中心特约研究员。


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《教育机器人》

王运武 编著

北京:科学出版社,2020.10

ISBN:9787030663641

责任编辑:乔宇尚 任俊红 孙曼


内容简介

“教育机器人”是教育技术学专业的新兴核心课程,倡导“创课”教育理念,创新课程教学形态,以“师生共创课程教学内容、共同探讨教学方式、共同分享学习经验、共同创新课程作品”为基本指导思想,强化研创活动设计,重点培养学生的教学能力、表达能力、资源创作能力、文献检索能力、数字化学习能力、创新思维、创新能力、科学研究能力等。本书主要内容包括机器人概述、教育人工智能、教育机器人发展现状、机器人教育、飞行机器人、早教机器人、模块化教育机器人、仿人机器人。


本书可以作为“教育机器人”课程教材或参考书,也可以作为教育机器人研究者和实践者的参考资料。


本书目录

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目录
前言
第1章 机器人概述 1
1.1 机器人起源 3
1.2 机器人发展 6
1.3 机器人的未来发展 17
1.4 机器人定义 19
1.5 机器人分类 21
1.6 机器人产业 22
1.7 机器人伦理 24
1.8 机器人学术平台 27
1.9 机器人竞赛 29
拓展资料 32
第2章 教育人工智能 34
2.1 人工智能上升为国家战略 36
2.2 国家高度重视教育人工智能 38
2.3 教育人工智能研究现状 40
2.4 教育人工智能典型应用 42
2.5 教育人工智能未来发展 48
拓展资料 50
第3章 教育机器人发展现状 52
3.1 教育机器人政策 54
3.2 教育机器人的发展 57
3.3 教育机器人定义和分类 59
3.4 教育机器人学 60
3.5 教育机器人研究现状 63
3.6 教育机器人产业 66
3.7 教育机器人产品分析 68
拓展资料 74
第4章 机器人教育 75
4.1 国内外机器人教育现状 77
4.2 机器人教育与创新人才培养 79
4.3 机器人教育定义和类型 83
4.4 机器人教师 85
4.5 全国青少年机器人技术等级考试 87
4.6 机器人创客教室 89
拓展资料 95
第5章 飞行机器人 97
5.1 飞行机器人概述 99
5.2 飞行机器人关键技术 105
5.3 虚拟无人机飞行训练系统 106
5.4 无人机执照 107
5.5 无人机系统 111
5.6 无人机构成 113
5.7 无人机航拍技术 117
5.8 飞行教育机器人产品 120
拓展资料 122
第6章 早教机器人 123
6.1 早教机器人与早期教育 125
6.2 早教机器人市场分析 126
6.3 早教机器人产品 128
6.4 早教机器人设计开发 137
6.5 早教机器人的未来发展 140
拓展资料 142
第7章 模块化教育机器人 144
7.1 模块化机器人与教育 146
7.2 模块化教育机器人产品 147
7.3 模块化教育机器人编程软件 163
拓展资料 166
第8章 仿人机器人 168
8.1 仿人机器人与教育 170
8.2 高仿真美女机器人 172
8.3 仿人机器人产品 179
8.4 仿人机器人机械手臂 189
8.5 仿人机器人技术 193
拓展资料 195
附录 197
附录1 教育机器人实验项目 197
附录2 教育机器人大事记 199
附录3 无人机专业术语 201
附录4 中国电子学会《全国青少年机器人技术等级考试标准(V3.0)》 203
附录5 中国专业人才库《全国青少年机器人技术等级考试大纲》 210



本期编辑丨王芳


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1 王运武

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