随着人工智能技术的发展和服务机器人的繁荣,教育机器人已经步入了新的发展阶段,不仅拥有充实的知识库和智能交互技术,还能表达丰富的情感,为学生提供了良好的学习体验和更自然的交流方式。本文通过文献分析论述了教育机器人的研究现状、基本内涵和研究趋势,并分析了机器人情感的概念、机器人表达情感的方式和影响机器人情感表达的因素,提出教育机器人情感表达的研究是未来的重要发展方向,具有重要的研究意义。设计师通过模仿人类或动物的情感使机器人拥有情感表达的能力,因此,需要分析教育机器人的情感表达要素和特征与特定的情感之间的内在关联,才能实现更加真实有效的情感体验,达成相应的教学目标。本文旨在运用联合分析法探究教育机器人面部特征对情感表达的重要性权值和效用值,并提出了联合分析法中的全轮廓效用模型,得到了面部情感表达的最佳效用组合。首先,通过文献分析确立了情感的种类（高兴和悲伤）;其次,选取了了面部表情的8个要素和23个特征,根据七点语义量表法设计问卷;然后,采用联合分析法获得了教育机器人面部情感表达重要性权值和效用值。结合全轮廓效用模型从设计的统一性、情感表达的差异性、客观条件的限制性以及行业发展四个角度提出了具体的设计策略,并运用提出的设计方法指导面部表情设计的优化,为教育机器人面部情感表达设计提供了有效的参考;采用注意力分散次数、错误率和答题时长的行为测量和绩效测量指标,探究教育机器人情感表达的最佳效用组合对学习效果产生的影响,分析了这种影响与性别和任务难度的关联,从侧面验证了最佳效用组合的有效性。