一、中国中小学机器人教育概况
教育机器人可以分为两种产品类型:“机器人教育”和“教育服务机器人”。机器人教育是学习者自己组装小机器人和编写计算机程序的学习；教育服务机器人是一种具有教与学智能的服务机器人。中国的机器人教育主要包括机器人竞赛和机器人教学。
中国科协从2001年开始举办首届全国青少年机器人大赛，教育部和中央电子教育中心也从2004年开始将计算机机器人大赛纳入全国中小学计算机制作活动。
2003年4月，教育部颁布了《普通高中技术课程标准》，首次在高中“信息技术”和“通用技术”课程中设置了“初步人工智能”和“简易机器人制作”选修模块。《普通高中物理课程标准》提出了“收集数据，了解机器人在生产生活中的应用”的要求；
2015年9月2日，教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化的指导意见》提出“有效利用信息技术推动‘众创空建设”，探索STEAM教育、Maker教育等新型教育模式”。
2016年6月13日，教育部发布《教育信息化“十三五”规划》通知，将信息化教学能力纳入学校办学水平评价体系。在条件允许的情况下，积极探索信息技术在大众创造空、跨学科学习、制造者教育等新教育模式中的应用。
2017年1月19日，《国务院关于印发国民教育发展第十三个五年规划的通知》指出，“新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，互联网、云计算、大数据、智能机器人、3 D打印等现代技术深刻改变了人们的思维方式、生产方式、生活方式和学习方式。国际竞争日趋激烈，人才培养和竞争成为焦点。”
2017年7月8日，国务院颁布了《新一代人工智能发展规划》，其中指出:“实施国家智能教育工程，在中小学开设人工智能相关课程，逐步推进编程教育，鼓励社会力量参与开发推广寓教于乐的编程教学软件和游戏。支持开展人工智能竞赛，鼓励多种形式的人工智能科学创造。”
2018年1月，教育部颁布的《普通高中技术课程标准》将“初步人工智能”和“机器人设计与制作”分别作为选修必修模块4和6。机器人教育在普通高中技术课程标准中得到了很好的体现，为普通高中开展机器人教育提供了纲领性指导。普通高中课程也强调在学习方法上使用大数据、人工智能、“互联网+”等信息技术。同时，部分省市已将人工智能和机器人学的教学内容纳入初中、小学的信息技术、综合实践和科学课程。例如，2017年9月，教育部制定发布了《中小学综合实践活动课程指导纲要》，为3-9年级人工智能学习系统设计了25个主题活动，推荐学生学习，如“智慧大脑——走进单片机世界”、“‘Maker’空”、“趣味编程入门”、“程序世界里的多彩花园”、“走进程序世界”
2018年2月11日，教育部发布《2018年教育信息化和网络安全工作要点》。文件指出，要推动信息技术在教学中的深入、普遍应用，开展利用现代信息技术构建新型教学组织模式的研究，探索信息技术在大众创新空等新型教育教学模式、跨学科学习和制造者教育中的应用，逐步形成创新型课程体系。
2018年3月12日，教育部发布《教育部教育装备研发中心2018年工作要点》，表示积极探索新思路、新方法，持续关注STEAM教育、maker教育对中小学教育和课程开发的影响，开展移动学习、虚拟现实、3D打印等技术在教育中的实际应用研究。
2018年4月13日，教育部颁布的《教育信息化2.0行动计划》明确指出，要加强智能助教、教育机器人、智能学习伙伴等关键技术的研究和应用。完善课程计划和标准，丰富人工智能和编程课程内容，适应信息时代和智能时代的发展需求。推动各级各类学校实施信息技术课程，将信息技术纳入初高中学业水平考试。机器人教育作为机器人技术在教育领域的典型应用模式，正在迅速普及。
图 1-1 机器人培训热度地图 图1-1机器人训练热图
2019年3月，教育部办公厅关于印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》的通知函指出，将启动中小学生信息素养评价，推动中小学人工智能相关课程建设。中国智能教育发展规划；同时，推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用。
可见，国家高度重视人工智能和机器人教育，已将培养高素质智能机器人研究人才纳入国家“人才储备计划”。在中小学开展机器人教育活动，有助于培养学生的动手能力、科学探究能力、空想象能力、创新思维能力、综合应用能力和团结协作能力，能够提高学生的信息技术素养。因此，中小学机器人教育对于推进maker教育、STEM教育和人工智能教育，培养创新人才，提高中小学生科技素质具有重要的现实意义。
二、我国中小学机器人教育的现状
1.中小学机器人教师培训
2018年4月2日，教育部发布《高等学校人工智能创新行动计划的通知》，明确高校将开展“人工智能学科建设、人才培养、理论创新、技术突破、应用示范全面发展”。机器人教育作为人工智能前沿技术集中应用的相关学科，其专业建设和人才培养离不开高校对教师的理论指导和培训。与我国刚刚普及机器人教育的时代相比，以高校为机器人教育人才培养基地的模式正在逐步推广，并结合教育主管部门的相关政策引导，形成了包括机器人教师在内的可持续、可复制的人工智能人才培养模式。这种培养模式的核心是以区域内的师范院校为核心，联系教育主管部门和当地中小学为政策保障，为师范生提供从职前培养到职后发展的一贯培养模式，促进人工智能、少儿编程、机器人教育等稀缺学科教师培养的长远发展。
从区域政策保障来看，以占全国人工智能核心产业1/3左右的广东省为例，广东具备培育人工智能和机器人产业的良好条件。但与产业发展不匹配的是区域内中小学人工智能和机器人教育人才的培养。有鉴于此，广东省教育厅于2018年4月印发了《关于广东省“新教师”建设实施方案的通知》，本着“优先发展教育，坚持加强教育，把教师放在首位”的原则，未来几年，广东省师范院校将逐步深化人才培养模式改革，形成具有广东特色的“新教师”建设实施方案。以广东省“新师范大学”实践基地建设为例，地方教育主管部门联动，以“政府-高校-中小学”三位一体的教师教育协同育人体系为运作主线，以解决区域教育中的难点、热点问题为目标，在“新师范大学”环境下开展地方区域师范生培养计划。在开展工作的过程中，当地教育主管部门和企业负责人与高校教师和中小学教育专家一起，为师范生提供了一系列系统的培养方案，如学科相关支持、实践教学机会和基地、基础教育一线专家的专项指导、师范生定向培养计划、特殊教学机会、教师资格考核要求等。这样一个“系统开放、渠道互通、优势互补”的师范生培养方案，可以作为粤东地区提高师范生素质的参考。以寒山樊氏学院服务的粤东三市教育体系为例，学校在体感机器人、机器鱼、maker课程、图形编程等领域具有较强的产品研发能力和课程研发能力，可为当地中小学开展教育创新和素质教育提供指导。这一优势，结合当地基础教育的实际需求，可以培养出适合以寒山师范学院为中心的粤东基础教育阶段的人工智能和机器人教育人才。
图 2-1 粤东新师范模式 图2-1粤东新常态模式
中小学机器人教育涉及机器人相关技术、产品、平台和操作环境的基本要求，因此在国内中小学有一定的推广推广条件。尖端技术、产品、平台和操作环境分散在与人工智能和机器人相关的企业中。为鼓励企业参与高校相关课程建设和教师梯队培养，中华人民共和国教育部鼓励企业与高校开展“产学合作、协同育人工程”。2017年以来，行业内多家相关头部企业深度参与了各级师范院校师范生师资培养和师范生相关课程建设的过程，如人工智能、机器人教育、少儿编程教育等。2018年12月，寒山师范学院成立STEAM教育产业学院，打造集产、学、研、转化、创新、用为一体的六位一体实体教育平台，探索教师培养新途径，培养具有综合思维和能力的教师，重点培养教师的想象力、创造力和手工解决问题的能力，弥补了传统教育忽视兴趣和创新能力的缺陷。教育产业学院将开展STEAM教育研究，编写相关教材，开展岗前岗后培训，汇聚学校、行业资源，建设国内青年STEAM教育服务基地，服务基础教育创新人才培养。这种类型的合作把企业的前沿技术和产品带到了师范院校。同时，企业导师深入参与师范院校教师培训和课程建设，为师范生职前教育和职后发展提供了长期支撑。
企业与高校的合作涉及到很多方面，这里以表格的形式进行说明。
图 2-3 创客教育微专业师资模式 图2-3创客教育微专业教师模型
经过粤东地区三年的实践探索，总结出粤东地区中小学机器人教师教育模式:以建设STEAM教育产业学院为平台，以粤东青少年Maker教育联盟为纽带，以Maker微专业为载体，以STEAM机器人课程体系开发为核心，以举办粤东青少年Maker文化节及相关粤东赛事为动力，有效推动新常态背景下STEAM机器人教育人才的培养。粤东STEAM教育人才培养模式可以为当前我国中小学STEAM教育提供有益的借鉴。
2.中小学机器人课程资源
课堂教学是中小学机器人教育的主要实践场景。中小学的课程实践形式主要是与综合实践课程相结合，而高中则是与信息技术课程、通识课程相结合。
课程资源建设可分为中小学教师队伍建设和企业导师合作。目前，机器人课程设计主要有几种模式:
第一种模式是由企业根据自己的产品进行设计，然后引入学校。这些企业一般在企业内部设置教研、教学设计、课程开发等岗位，承担课堂教学计划的制定和相关教材的编写。企业开发的课程更注重课程的趣味性和动手能力。应用场景主要是中小学综合实践课，或者是正常课时之外的“3: 30课时”和“4: 30课时”。讲授课程的老师主要是企业导师，学校提供教学场所，同时对学生进行考核。这类课程具有普遍性的特点，一个企业的课程特点在各个学校的应用基本相似。
第二种模式是学校组织教师自主开发机器人课程。学校通过购买相关机器人，组织具有相关经验的信息技术教师和制造者教师，依托机器人相关教具设计可应用于教学的课程案例。这种课程是我们学校的特色课程，结合了我们学生的学习特点和我们老师的教学经验。
第三种模式是企业和学校依托企业的产品，开展合作课程开发，企业提供相关产品，组织教研人员进行通用课程开发。各学校依托自身办学特色，负责备课、优化课程设计。目前，这种模式还在探索过程中。在实际应用中，单一的机器人产品强调动手动脑，边做边学。在机器人产业相对发达的地区，比如珠三角，企业产品进入学校后，可以安排企业导师和学校老师同时联合开发。但在欠发达地区，人工智能和机器人教育产业仅限于这一领域的落后，企业导师投入中小学进行联合课程开发的成本过高，会延缓当地机器人教育的顺利发展。这也是我们需要考虑的问题。
中小学机器人课程资源建设的新趋势是制定行业内的专业标准。为深入贯彻落实《新一代人工智能发展规划》和《中国教育现代化2035》中关于青少年人工智能教育的相关要求，推动青少年编程教育普及发展，支持和鼓励青少年树立远大志向，放飞科学梦想，投身创新实践，成立了以高校专业教师、师范院校教师、一线教师、企业为团队的标准起草小组，推动相关标准落地。行业的发展离不开权威标准的制定。相信在不久的将来，Eto初级编程能力等级机器人编程标准将整合人工智能、儿童编程、机器人编程教育的各方力量，形成权威标准，有助于行业的健康发展。
3.事件
从最初的乐高头脑风暴到今天的主要机器人制造商，机器人教育在中国已经兴起了20多年。可以说，这20年是中国机器人教育快速发展的20年。许多学校也将机器人教育作为学校科技教育的特色内容，开设了丰富的机器人校本课程。接下来是学校和老师对机器人比赛的需求。不难发现，近年来，我国青少年机器人大赛发展迅速且蓬勃。从某种角度来看，机器人竞赛已经成为评价一所学校机器人教育发展好坏的评价标准之一。由此可见，机器人竞赛对我国机器人教育的发展起到了重要作用。下面从几个方面对2019年中国机器人竞赛活动进行调查分析。
1)机器人竞赛正从高端走向大众化
在机器人大赛的前几年，由于主办方没有组织机器人大赛和制定比赛规则的经验，大部分依靠厂商制定规则，容易导致规则制定偏向厂商设备的问题。然而，机器人竞赛设备往往设计精度高，针对性强，导致产品价格高。有一段时间，很多老师把机器人教育称为“贵族”教育。
从近两年机器人大赛的调研观察发现，大赛正从高端教育走向大众化。从第16届北京青少年机器人大赛开始，就开始尝试添加以Arduino为载体的开源硬件，大大降低了参赛门槛，增加了机器人教育的普及性。以前几万元的设备一下子降到几百元，让更多的孩子可以参加机器人比赛。对学生来说，正确规划自己的职业生涯也具有重要意义。能够从小接触、感受和理解机器人的魅力，让很多学生在高中填写高考志愿时，能够正确选择相关专业。形成从兴趣到兴趣再到事业的规划路径。此外，机器人教育还可以培养学生的实践和动手能力。以普及教育为基础，学生在这两方面的能力也能得到更好的提升。
2)机器人竞赛从竞赛走向课程
多年来，机器人比赛基本都是竞技比赛，学生经过激烈的竞争，不得不争夺一、二、三等奖或相应的名次。这种形式虽然可以培养学生奋发向上、永远争第一的精神，但也会导致学生和老师把比赛的意义仅仅定位在奖项上。然而，参加比赛的学生人数往往很少。一般来说，每所学校只有5到10名学生有机会参加比赛，这与机器人教育的普及还相差甚远。
随着机器人竞赛的不断成熟和积累，从今年的调研中发现，不少学校对机器人竞赛的内容进行了深度挖掘，逐渐形成了以竞赛内容为导向的机器人课程载体。这样，机器人教育的普及面将不断扩大，让更多的学生能够感受和体验到机器人教育的魅力。
以全国青少年机器人大赛为例，其中包含的FLL项目和综合技能项目可以很好地实现从竞赛到课程的转变。学校老师将近年来全国、世界机器人大赛的任务分解，让机器人通过简单的道具完成任务。很多比赛非常适合机器人的日常教学活动，但由于各种因素，并没有被深入挖掘。通过设置课程内容，可以充分发挥和调动学生参与的积极性，调动学生学习的积极性，将所要讲授的知识点融入到项目教学中。例如，机器人处理任务。在任何工作中，学生都要学习如何制作机械臂，协调手臂和车体之间的控制，考虑如何最高效地完成任务。
完成课堂教学内容后，教师可以安排更丰富的教学内容评价，并可以通过模拟竞赛的方式对课程内容进行测试。学期结束，可以在年级内安排一次竞赛，通过竞赛或主观选拔的方式选拔优秀学生和作品，推荐他们先参加各级比赛。这个项目也将被用作机器人社区选择的最佳方式之一。
3)机器人从参与国际项目到自主研发的竞争
机器人竞赛在中国发展迅速。起初只有国外的赛事，从FLL到VEX，完全按照国外的比赛规则照搬，然后才允许学生参加比赛。近年来，机器人大赛呈现出从跟跑到跑甚至领先世界的态势。在近十年中国举办的中国青少年机器人大赛中，也加入了“机器人与人的综合技能”、“机器人足球”等在中国机器人教育领域颇具特色的机器人项目。在这些自主研发项目中，也渗透了青少年正确价值观的教育，弘扬了我国优秀传统文化。比如2018年的比赛中，有“夸父逐日”、“大禹治水”等任务，让学生在完成任务的过程中，对中国古代悠久的历史文化有更深的了解。
在北京青少年机器人大赛中，北京市科协加入了“工程挑战赛”项目。学生可以使用开源硬件、3D打印、激光切割等工具完成机器人制作。项目内容更加开放，更有利于培养学生的创造力和想象力。学生对整个生产过程的参与度高，可以充分发挥学生的主动性，使学生真正成为机器人竞赛的主体。
4.国内机器人教育评估
目前，各类机器人竞赛已成为机器人教育的主要评价手段，但弊端也在多方面暴露出来。需要构建一个评价体系，既能评价学生对机器人基本概念、结构、功能和设计的掌握程度，又能评价学生的逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力、综合实践能力、创新能力、团队合作能力和务实精神。基于系统化、常态化、发展化和大众化的评价体系，对机器人教育的理念和课程教学过程进行了检验。机器人技术和工业应用已成为中国未来工业和服务业创新发展的关键技术领域；
机器人技术是集机械、电子、计算机、智能控制、互联网、通信、人工智能等多种技术于一体的生态综合体。对未来学科的启示意义重大。
随着国家教育体制改革，中小学通用技术课程和综合实践课程的比重日益提高，中小学开设以机器人为载体的新一代信息技术课程的愿景更加丰富清晰；目前，在高考过程中，高校和考生对现代电子信息专业都存在认识误区。双向选择中，缺乏公正权威的第三方科技评价体系，辅助供需双方合理评价考生的专业水平、爱好和技术特长，间接影响青少年的学业和发展；高考功利化趋势下，社会培训以补课为主，缺乏科技活动，培训体系不系统，亟待完善；全国青少年机器人技术等级考试是中国电子学会于2015年发起的青少年机器人技术能力水平社会化测评项目。全国青少年机器人技术等级考试面向8-18岁的青少年，1-8年级从小学一年级到高中三年级，其中1-2年级对应工业革命后的机械时代，3-4年级对应电子时代，5-6年级对应信息时代，7-8年级对应智能时代。8级及以上与中国电子学会国家电子信息专业技术人员水平评价体系衔接，进入电子信息专业人才序列。认证形式为以考代评，实行考培分离模式；科目设置如下:每一级有两个科目，一个是理论，一个是实践；在注册方式上，机构统一注册与网上个人注册相结合；在考试模式上，理论部分实行全国统一考试，实践部分实行全国统一考试与自主组织相结合；考试方式上，理论部分通过线上在线考试，实践部分通过现场制作+现场评价；在晋升方式上，是递进式和跨级考试相结合，跨级试题必须涵盖低级别考试的重点内容。
