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近日，Robo Genius 2019全球青少年机器人挑战赛总决赛落幕，覆盖中小学生6000余人;已举办19届的中国青少年机器人竞赛，每年能吸引全国25000多名中小学生参加各省选拔赛……目前，我国国内机器人赛事多达10余种，机器人比赛的热潮引发人们思考：机器人教育与人工智能教育有何关联？机器人比赛能否成为人工智能教育落地的主要方式？对于人工智能教育生态的建立有何启发？
2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》首次指出：在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。随着人工智能技术的飞速发展，其对于时代的影响也越来越深刻，在未来社会人们将需要与各类智能设备进行沟通与合作，人工智能技术将与人类生活产生更为紧密的联系。为使未来公民能够适应未来社会，在中小学进行人工智能教育已势在必行。
如何提升学生的人工智能素养，提升学生驾驭智能设备的能力，是目前教育领域的研究热点，但并未形成成熟的方案，仍处于探索阶段。在这一阶段，众多科技企业将具备一定人工智能功能（如特定图像识别、语音识别等）的机器人带入校园，并用机器人课程进行人工智能教育，会造成机器人教育与人工智能教育界线不清的情况。
其实，机器人教育与人工智能教育在教育目标、教学内容上均有诸多不同，以企业产品为主导的机器人教育难以承载人工智能教育的功能。我们需要从教育本位视角重新审视机器人教育、人工智能教育以及人工智能教育生态之间的关系。需要厘清的是，在这一过程中，企业产品应始终处于教育辅助地位，而非主导地位。
机器人课程：教育目标需厘清
作为一个科技产品，机器人本身就是多学科综合交叉的产物，包括电子、机械、生物、计算机科学与工程、人工智能等学科，一般由计算机控制部分、电子控制部分、机械执行部分组成。机器人本身的复杂性也决定了机器人教育的复杂性。
以中小学机器人课程中较常见的“寻线小车”的制作为例，其教学内容一般包括：对小车的搭建（包括机械传动知识、电动控制知识）、程序设计（包括编程语言、数据结构、程序结构设计、算法等方面的知识）、整车调试（包括问题诊断、调试工具等方面的知识）。从中可以发现，教师和学生需要掌握的知识与教师和学生已有的知识之间存在巨大的鸿沟。教师需要经过专门的培养才能具备相应的教学能力，而学生也需要在课外掌握大量机器人专业知识（与义务教育阶段的基础知识间联系并不紧密），同时还需投入大量的时间与精力。因而机器人课程在中小学阶段较难广泛开展，长期以来只是在课外小组、兴趣班及社团中开展。机器人课程的内容也没有统一的界定，其实施往往是企业有什么产品，学校就开设什么样的课程。
随着关于中小学机器人课程研究的深入，我们发现机器人课程之所以难以开展，除了师资问题外，主要在于机器人课程的教育目标不清。机器人专业知识并不属于义务教育阶段应掌握的基础知识，对于义务教育阶段的中小学生来说，学习机器人专业知识并不符合他们的认知水平，教师应将机器人看作一个载体，封装机器人专业知识（机器人模块化）。
机器人教育的教育目标应聚焦于以下两个方面：其一，利用机器人解决基础教育阶段难以进行基础知识运用，以至于无法深入理解基础知识的问题。通过机器人的制作，学生需要用到各学科的基础知识，如在解决如何控制机器人运动速度的问题中，会用到物理基本知识中的齿轮传动知识。其二，提升学生综合利用知识解决问题的能力，关注机器人对实际生活问题的解决。例如：学生可通过项目学习的方式，寻找现实生活中需要解决的问题，设计机器人解决方案并通过实验加以验证。在此过程中，由于不易解决的机械、电子、控制等专业问题，可以通过相应的封装模块解决，中小学生利用机器人解决实际问题成为可能。
Robo Genius 2019全球青少年机器人挑战赛带来新一轮的机器人比赛热潮，其中人工智能技术的运用也带来了对于使用机器人进行人工智能教育的热议。从其定位来看，将教育机器人作为人工智能技术应用的载体，是一个合理的选择。其目标是，通过在机器人上运用人工智能技术，学生能更好地理解人工智能技术原理，提升人工智能素养。
但应注意的是，在通过教育机器人进行人工智能教育時，需形成一个整体的实践方案——针对不同学段学生的认知水平、人工智能知识的掌握层次，确定封装的程度，使人工智能技术原理可通过教育机器人（文中指的是在机器人课上搭建的机器人）体现，同时增强学生对人工智能技术的体验感，并为学生完成人工智能技术的创新应用提供平台。
提升人工智能素养应是题中之义
中小学开设人工智能相关课程已成为国家人工智能教育战略中的一个重要组成部分，随着人工智能技术的突飞猛进，其重要性越来越凸显。在中小学开设人工智能课程，其主要目标是提升学生的人工智能素养，提高学生对未来智能化社会的适应能力，因此其课程内容需紧扣这一目标进行设计。
人工智能素养的提升一般涉及以下几个方面：其一，了解人工智能前沿技术，即通过学习人工智能相关知识，了解人工智能是什么、能做什么、有什么危险性等，这是合理使用人工智能技术的前提。其二，使用人工智能技术，即运用人工智能技术解决生活中的实际问题，学习如何利用人工智能技术改善工作与生活质量，最终让人工智能技术为人类服务。其三，创新人工智能技术及使用。人工智能技术是一个全新的、不断发展的技术，如果学生通过学习能够创新性地使用人工智能技术，甚至形成新的人工智能技术（如新算法、新应用等），对适应未来社会有较大帮助。
在学校教育中，提升学生的人工智能素养，需要通过相关课程来实现。目前各中小学校已有部分人工智能课程处于实验过程中，且实验性课程的形成大致可分为两类：其一，由各综合大学人工智能专业的教授牵头，形成课程框架和内容;其二，由一些掌握人工智能技术的企业直接提供课程。第一类课程的架构一般与大学人工智能相关专业的架构相一致，比较注意知识结构的完整性;第二类课程往往与企业所掌握的人工智能技术相关，包括教育机器人，比较注重企业所具备优势的人工智能技术在课程中的体现。这两类课程各有优势，所教授的人工智能知识具备前沿性特征，但不足之处也十分明显，即与中小学生的认知特征及学习需求并不十分相符，很难真正帮助学生提升人工智能素养。我们希望承担人工智能课程的教师能够进一步提升其人工智能素养，从而融合第一、二类课程的优势，形成真正适合学生认知特征与学习需求的人工智能课程。
目前中小学人工智能课程的内容，主要包括人工智能发展、人工智能基础知识（知识图谱、机器学习等）、人工智能典型应用（图像识别、语音识别等）等，基本能够覆盖人工智能的前沿技术。
从课程设置情况看，无论小学、初中、高中的教学目标，均应以了解、掌握、运用人工智能技术为目标，只是层次高低不同而已。我们以较低、中等、较高三个层次来划分，可得如下各学段人工智能掌握程度表。
学段 了解人工智能技术 掌握人工智能技术 运用人工智能技术
小学 中等 较低 较低
初中 较高 中等 中等
高中 较高 较高 较高
警惕以比赛为目标的人工智能教育
人工智能教育在中小学校落地是一个较为复杂的问题，受到许多因素的影响，如技术的前沿性、智能化学习环境构建的多样性、师资组成的多元化、课程框架与内容的不确定性等。各相关因素相互联系、影响，构成人工智能的教育生态。
营造适合学生发展的人工智能教育生态，是提升人工智能教育质量的关键所在。机器人比赛作为教师进行人工智能教育的手段之一，是人工智能教育生态的组成部分。但过于强调“以赛带学”不利于人工智能教育生态的和谐发展。机器人比赛中所强调的学生对人工智能知识的创新性应用，虽有利于加强学生对人工智能知识的理解，但从人工智能知识的掌握层次上看，其属于较高层次的人工智能素养，并不适用于所有学段。故以比赛为目标进行学习，将使大部分中小学生无法达成学习目标，造成人工智能教育在结构与逻辑上的混乱，使人工智能课程陷入困境。
在机器人比赛热潮来临之际，我们依然应葆有清醒的头脑，只有人工智能教育生态中各相关因素和谐共生、协调发展，中小学的人工智能教育，才会真正对学生学习人工智能知识、提升人工智能素养有所帮助。
（作者系北京教育学院信息科学与技术教育学院副教授;课题支持：2018北京教育学院重大课题“人工智能与学科教学改进研究”，课题编号2018ZD01）
责任编辑：王梦茜
2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》首次指出：在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。随着人工智能技术的飞速发展，其对于时代的影响也越来越深刻，在未来社会人们将需要与各类智能设备进行沟通与合作，人工智能技术将与人类生活产生更为紧密的联系。为使未来公民能够适应未来社会，在中小学进行人工智能教育已势在必行。
如何提升学生的人工智能素养，提升学生驾驭智能设备的能力，是目前教育领域的研究热点，但并未形成成熟的方案，仍处于探索阶段。在这一阶段，众多科技企业将具备一定人工智能功能（如特定图像识别、语音识别等）的机器人带入校园，并用机器人课程进行人工智能教育，会造成机器人教育与人工智能教育界线不清的情况。
其实，机器人教育与人工智能教育在教育目标、教学内容上均有诸多不同，以企业产品为主导的机器人教育难以承载人工智能教育的功能。我们需要从教育本位视角重新审视机器人教育、人工智能教育以及人工智能教育生态之间的关系。需要厘清的是，在这一过程中，企业产品应始终处于教育辅助地位，而非主导地位。
机器人课程：教育目标需厘清
作为一个科技产品，机器人本身就是多学科综合交叉的产物，包括电子、机械、生物、计算机科学与工程、人工智能等学科，一般由计算机控制部分、电子控制部分、机械执行部分组成。机器人本身的复杂性也决定了机器人教育的复杂性。
以中小学机器人课程中较常见的“寻线小车”的制作为例，其教学内容一般包括：对小车的搭建（包括机械传动知识、电动控制知识）、程序设计（包括编程语言、数据结构、程序结构设计、算法等方面的知识）、整车调试（包括问题诊断、调试工具等方面的知识）。从中可以发现，教师和学生需要掌握的知识与教师和学生已有的知识之间存在巨大的鸿沟。教师需要经过专门的培养才能具备相应的教学能力，而学生也需要在课外掌握大量机器人专业知识（与义务教育阶段的基础知识间联系并不紧密），同时还需投入大量的时间与精力。因而机器人课程在中小学阶段较难广泛开展，长期以来只是在课外小组、兴趣班及社团中开展。机器人课程的内容也没有统一的界定，其实施往往是企业有什么产品，学校就开设什么样的课程。
随着关于中小学机器人课程研究的深入，我们发现机器人课程之所以难以开展，除了师资问题外，主要在于机器人课程的教育目标不清。机器人专业知识并不属于义务教育阶段应掌握的基础知识，对于义务教育阶段的中小学生来说，学习机器人专业知识并不符合他们的认知水平，教师应将机器人看作一个载体，封装机器人专业知识（机器人模块化）。
机器人教育的教育目标应聚焦于以下两个方面：其一，利用机器人解决基础教育阶段难以进行基础知识运用，以至于无法深入理解基础知识的问题。通过机器人的制作，学生需要用到各学科的基础知识，如在解决如何控制机器人运动速度的问题中，会用到物理基本知识中的齿轮传动知识。其二，提升学生综合利用知识解决问题的能力，关注机器人对实际生活问题的解决。例如：学生可通过项目学习的方式，寻找现实生活中需要解决的问题，设计机器人解决方案并通过实验加以验证。在此过程中，由于不易解决的机械、电子、控制等专业问题，可以通过相应的封装模块解决，中小学生利用机器人解决实际问题成为可能。
Robo Genius 2019全球青少年机器人挑战赛带来新一轮的机器人比赛热潮，其中人工智能技术的运用也带来了对于使用机器人进行人工智能教育的热议。从其定位来看，将教育机器人作为人工智能技术应用的载体，是一个合理的选择。其目标是，通过在机器人上运用人工智能技术，学生能更好地理解人工智能技术原理，提升人工智能素养。
但应注意的是，在通过教育机器人进行人工智能教育時，需形成一个整体的实践方案——针对不同学段学生的认知水平、人工智能知识的掌握层次，确定封装的程度，使人工智能技术原理可通过教育机器人（文中指的是在机器人课上搭建的机器人）体现，同时增强学生对人工智能技术的体验感，并为学生完成人工智能技术的创新应用提供平台。
提升人工智能素养应是题中之义
中小学开设人工智能相关课程已成为国家人工智能教育战略中的一个重要组成部分，随着人工智能技术的突飞猛进，其重要性越来越凸显。在中小学开设人工智能课程，其主要目标是提升学生的人工智能素养，提高学生对未来智能化社会的适应能力，因此其课程内容需紧扣这一目标进行设计。
人工智能素养的提升一般涉及以下几个方面：其一，了解人工智能前沿技术，即通过学习人工智能相关知识，了解人工智能是什么、能做什么、有什么危险性等，这是合理使用人工智能技术的前提。其二，使用人工智能技术，即运用人工智能技术解决生活中的实际问题，学习如何利用人工智能技术改善工作与生活质量，最终让人工智能技术为人类服务。其三，创新人工智能技术及使用。人工智能技术是一个全新的、不断发展的技术，如果学生通过学习能够创新性地使用人工智能技术，甚至形成新的人工智能技术（如新算法、新应用等），对适应未来社会有较大帮助。
在学校教育中，提升学生的人工智能素养，需要通过相关课程来实现。目前各中小学校已有部分人工智能课程处于实验过程中，且实验性课程的形成大致可分为两类：其一，由各综合大学人工智能专业的教授牵头，形成课程框架和内容;其二，由一些掌握人工智能技术的企业直接提供课程。第一类课程的架构一般与大学人工智能相关专业的架构相一致，比较注意知识结构的完整性;第二类课程往往与企业所掌握的人工智能技术相关，包括教育机器人，比较注重企业所具备优势的人工智能技术在课程中的体现。这两类课程各有优势，所教授的人工智能知识具备前沿性特征，但不足之处也十分明显，即与中小学生的认知特征及学习需求并不十分相符，很难真正帮助学生提升人工智能素养。我们希望承担人工智能课程的教师能够进一步提升其人工智能素养，从而融合第一、二类课程的优势，形成真正适合学生认知特征与学习需求的人工智能课程。
目前中小学人工智能课程的内容，主要包括人工智能发展、人工智能基础知识（知识图谱、机器学习等）、人工智能典型应用（图像识别、语音识别等）等，基本能够覆盖人工智能的前沿技术。
从课程设置情况看，无论小学、初中、高中的教学目标，均应以了解、掌握、运用人工智能技术为目标，只是层次高低不同而已。我们以较低、中等、较高三个层次来划分，可得如下各学段人工智能掌握程度表。
学段 了解人工智能技术 掌握人工智能技术 运用人工智能技术
小学 中等 较低 较低
初中 较高 中等 中等
高中 较高 较高 较高
警惕以比赛为目标的人工智能教育
人工智能教育在中小学校落地是一个较为复杂的问题，受到许多因素的影响，如技术的前沿性、智能化学习环境构建的多样性、师资组成的多元化、课程框架与内容的不确定性等。各相关因素相互联系、影响，构成人工智能的教育生态。
营造适合学生发展的人工智能教育生态，是提升人工智能教育质量的关键所在。机器人比赛作为教师进行人工智能教育的手段之一，是人工智能教育生态的组成部分。但过于强调“以赛带学”不利于人工智能教育生态的和谐发展。机器人比赛中所强调的学生对人工智能知识的创新性应用，虽有利于加强学生对人工智能知识的理解，但从人工智能知识的掌握层次上看，其属于较高层次的人工智能素养，并不适用于所有学段。故以比赛为目标进行学习，将使大部分中小学生无法达成学习目标，造成人工智能教育在结构与逻辑上的混乱，使人工智能课程陷入困境。
在机器人比赛热潮来临之际，我们依然应葆有清醒的头脑，只有人工智能教育生态中各相关因素和谐共生、协调发展，中小学的人工智能教育，才会真正对学生学习人工智能知识、提升人工智能素养有所帮助。
（作者系北京教育学院信息科学与技术教育学院副教授;课题支持：2018北京教育学院重大课题“人工智能与学科教学改进研究”，课题编号2018ZD01）
责任编辑：王梦茜