好学习、求向上 | 教育机器人课程如何设计，一个案例告诉你 （上）
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随着教育人工智能的再度兴起，教育机器人、智能教学助手、各类编程算法与技术等成为教育信息化2.0时代的研究与实践。教育机器人既是一种能够实体触摸的技术工具，也承载着人工智能的相关知识，因此，将机器人与教育的整合性应用而形成的教育机器人课程，是在广大一线中小学普及教育人工智能知识的重要途径之一。接下来，我们以美国卡耐基梅隆大学机器人学院（Robotics Academy）系列课程为例，简要介绍机器人的课程体系及其特点。
Robotics Academy 教育机器人课程体系
美国卡耐基梅隆大学机器人学院是隶属于美国卡耐基梅隆大学的机器人教育机构，致力于研究教师如何在课堂教学中使用机器人，讲授计算机科学，并借助机器人技术媒介，提升学习者在交叉学科技术领域的学习兴趣。目前，该学院以ROBOTC平台为基础，已发布近20门教育机器人相关课程，构成了一个覆盖K12到大学阶段的课程体系。我们一起来看看最具典型代表性的5门课程吧。
5门典型代表性的教育机器人课程
机器人科学
该课程主要面向小学和初中学习阶段的学习者，课程目标和内容围绕速度、热量、声音等主题，对基本科学原理进行教学，主要使用图形化编程环境。
2
ROBOTC中级课程
该课程主要面向初中和高中学习阶段的学习者，课程目标和内容是通过项目挑战，引导学习者掌握机器人运动、传感、编程技术领域的知识和技能，以团队形式解决真实世界中若干机器人技术问题。
3
VEX机器人课程（2.0版）
该课程主要面向高中和大学学习阶段的学习者，课程目标和内容设计以解决工程设计问题为主线，解决机器人工程实践问题，并涉及机械、电子、信息系统、程序设计等多学科领域。
4
STEM CAD建模课程
该课程主要面向高中和大学学习阶段的学习者，课程目标和内容设计是使用SnapCAD或MLCAD软件对VEX IQ或LEGO机器人中的各种机械结构件进行建模，通过3D打印技术应用于工程实践。
5
电子学课程
该课程主要面向高中和大学阶段的学习者，课程目标和内容是指导学习者将Arduino UNO与BOE Shield-Bot、VEX或LEGO MINDSTORMS结合使用，并涉及电路电子及控制领域知识。
教育机器人课程体系的特点
那么，Robotics Academy教育机器人课程体系具有什么特点呢？总体而言，可以概括为以下几个方面：
课程不局限于单一的教育机器人载体
一方面，该课程体系支持的教育机器人硬件平台具有多样化特点，既有实体机器人，也有虚拟机器人（如：机器人虚拟技术、竞技仿真、以探险故事为主线的游戏教育软件等）。另一方面，课程体系及技术支撑平台还体现层次性，既涵盖了K12各学习阶段STEM教育目标下常见的教育机器人平台，也提供更高阶段STEM教育目标下为大学学习奠定基础且在技术和功能上更为复杂的教育机器人硬件平台，并引入Arduino等开源硬件，增强了机器人硬件体系的创造性和开放性。
2
课程适于不同阶段及知识背景的学习者
该课程体系以计算机程序设计为主线，分别通过图形化编程平台与抽象化、形式化编程语言ROBOTC平台，将不同认知水平的学习者广泛纳入课程体系的不同阶段。例如，图形化编程环境针对认知水平处于前运算或具体运算阶段的学习者，借助形象的编程模块或流程框架，帮助学习者熟悉程序设计的流程，建立逻辑思考问题的能力。此外，通过课程实践项目中挑战案例难度的差异化设计，以及解决方案中所需要的不同层次的背景知识与技术工具，为学习者对个性化选择课程提供了依据。
3
数字化课程资源丰富多样
在该课程体系内，所有教育机器人课程均形成了内容完整丰富且形式多样的课程资源包。例如，时长在5-20分钟不等的教学视频、原理演示动画、活动指导手册、测试题目、评价量表等，且以数字化专题学习网站形式将各种课程资源按照不同的学习主题发布在网络上，供学习者自主学习和辅助教师教学。
4
深度融合国际知名机器人竞赛
该团队与First联盟、REC基金会等国际知名机器人赛事组织者合作，并积极参与并开展各项机器人竞赛活动，且在一般课程内容中涵盖大量从实际工程问题提取出来的竞赛任务。
参考来源：
[1]王娟,胡来林,安丽达.国外整合STEM的教育机器人课程案例研究—以卡耐基梅隆大学机器人学院ROBOTC课程为例[J].现代教育技术,2017,27(04):33-38.
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