23、教育机器人社区：教师参与情况与编程策略探讨

最新推荐文章于 2025-10-04 04:48:41 发布

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教育机器人社区：教师参与情况与编程策略探讨

1. 教育机器人社区Roteco概述

Roteco团队致力于开发一个协作平台，以增加教育机器人在学校的普及，助力教师获取社会所需的数字技能。该平台提供多种资源，支持不同教学风格，包括无需电脑或机器人设备的非数字化活动、可视化编程语言活动，以及使用多种机器人和工具教授不同学科的实践活动。

为了促进社区的形成，Roteco在Twitter、Facebook和YouTube等社交媒体上有活跃的存在。此外，每两个月会向社区成员发送时事通讯，告知他们教育机器人领域的新课程、活动和发展动态。同时，Roteco还会参与许多面向教师的活动和会议，与教师进行面对面交流，推广教育机器人在学校的应用，并了解该领域的最新发展。

2. 社区教师调查情况

样本描述
- 教师基本信息 ：2020年5月对Roteco社区的所有成员进行了调查，样本中有87名参与调查的教师，其中51名男性，36名女性。这些教师来自瑞士的三个不同语言区域，分别是20名讲德语的、31名讲法语的和36名讲意大利语的。
- 教学阶段与学科 ：大多数受访者在小学（26人）或中学（25人）任教，其他教师分别在学前教育学校（8人）、高中（7人）、大学（7人）、特殊教育学校（5人）或职业学校（4人）任教。此外，还有5名参与者表示他们不从事教学工作。受访者教授的学科多样，包括50人教授技术和媒体相关学科、43人教授数学、27人教授自然科学、24人教授语言、19人教授地理、17人教授外语、历史或艺术、16人教授体育，以及8人教授音乐或宗教。这是因为在瑞士，教师通常教授多门学科，尤其是小学教师几乎教授所有学科。
- 教学经验与技能水平 ：大多数受访者是经验丰富的教师，其中28人有11 - 20年的教学经验，23人有20年以上的教学经验。样本中也有新进入教学行业的参与者，包括2名正在大学教师教育专业学习准备成为教师的学生和1名教学经验不足一年的新教师。教学1 - 5年的教师有12人，6 - 10年的有16人。此外，有55人表示自己是信息通信技术（ICT）使用的专家，21人认为自己处于中级水平，只有11人将自己标记为初学者。大多数教师（67人）已经参加过教育机器人培训。
调查过程
- 问卷设计 ：使用内部开发的问卷收集数据，所有在Roteco.ch注册的教师都以他们的母语（德语、法语或意大利语）收到了问卷。问卷围绕两个问题展开：“教师为什么要加入教育机器人社区？”和“他们如何为社区做出贡献？”
- 问题内容 ：具体包括关于他们使用Roteco.ch的情况（如使用平台活动的频率）、在平台上的行为（如与其他教师互动的频率）、加入社区的动机（如加入Roteco的原因）以及平台的可用性（如在Roteco上遇到的技术问题）。问卷还包括他们的人口统计学信息、母语、教授的学科和教育机器人专业水平。
- 问卷形式与发放 ：问卷采用开放式问题、6点李克特量表问题（如1 = 从不，6 = 经常）和简单的是/否问题，共38个问题，预计回答时间为5 - 10分钟。问卷通过时事通讯和网站发送，无预先试点。可在以下链接下载问卷副本：https://www.roteco.ch/wp-content/uploads/2021/01/Questionnaires-Roteco.zip（有意大利语、法语或德语版本）。
调查结果
- 加入原因 ：几乎所有参与者（72/87）表示加入Roteco是为了了解机器人技术的最新信息。其他主要原因包括受同事启发（60人）、获取教学材料（50人）和成为社区的一部分（48人）。不太常见的原因包括与其他教师交流（43人）、分享教学材料（39人）、寻找活动（34人）或课程（29人）。还有8名教师表示加入Roteco是因为培训课程的要求。
- 使用频率低的原因 ：调查显示参与者不经常使用Roteco，最常见的原因是“没有时间”（39人），其次是“在课堂上不开展机器人相关教学”（7人）或“刚在Roteco.ch注册”（5人）。一些教师还表示“平台太难使用”（5人）、“没有适合自己使用的机器人的活动”（4人）以及“网上有太多其他资源”（3人）。
- 活动分享情况 ：大多数人（51人）从未在Roteco上分享过活动，主要原因是“缺乏时间”（33人）。教师们还提到“没有活动可分享”（20人）、“在机器人领域是初学者”（15人）、“不确定自己活动的质量”（15人）、“刚注册Roteco”（7人），以及“想分享的活动已经在Roteco上存在”（5人）。
- 教师互动情况 ：教师之间在Roteco上的互动也不常见，有51名教师表示从未在Roteco上与他人互动。主要原因仍然是“缺乏时间”（31人），其次是“不认识Roteco上的其他教师”（23人）。一些参与者还表示“不知道可以互动”（11人）、“刚注册Roteco”（11人）、“不习惯在线互动”（10人）、“在课堂上不开展机器人相关教学”（9人）、“对互动不感兴趣”（4人）、“使用其他渠道互动”（1人）或“更喜欢面对面互动”（1人）。

以下是一个简单的mermaid流程图，展示教师加入Roteco的主要原因：

graph LR
    A[加入Roteco原因] --> B[了解机器人信息]
    A --> C[受同事启发]
    A --> D[获取教学材料]
    A --> E[成为社区一员]
    A --> F[其他原因]

3. 调查结论

Roteco平台目前主要被“先驱者”使用，在短短几个月内已有500多名教师注册，超过400个用三种语言编写的活动，这些活动大多由Roteco团队准备。然而，社区成员的调查显示，该平台大多被被动使用。教师加入Roteco.ch主要是为了获取信息、从同行那里获得灵感和教学材料，只有少数人在平台上积极分享自己的材料或与其他教师交流。这与相关研究结果一致，即只有4 - 10%的社区成员是活跃的。

教师不活跃的主要原因包括缺乏时间、没有活动可分享或不确定活动质量，以及不认识平台上的其他教师，因此不与他们互动。为了创建一个活跃的社区，Roteco团队计划在平台上实施更多社交功能，例如允许教师“关注”其他教师，组织更多的现场活动和社区竞赛。通过增加教师之间的了解，可以减少分享活动的障碍。同时，为了监测这些新功能的影响，将收集和分析平台使用的统计数据。

4. 机器人编程策略探讨

在机器人编程领域，“试错策略”这一概念被广泛使用。通常认为，一些新手在学习编程时会采用试错策略，而另一些人则会采用更理性和合理的策略。然而，有观点认为，“试错”与“非试错（理性、合理）”策略之间的区别过于模糊和不明确，对于描述新手在编程机器人时使用的问题解决策略用处不大。
- 研究背景与目的
- 研究重要性 ：探究新手在学习编程机器人时采用的问题解决策略很重要，这涉及学习的评估和推广，以及教育活动的设计。评估学习是否发生可能需要评估新手编程策略的性质或运用的变化；设计针对新手的机器人编程活动可能需要思考教师希望他们发展或吸收的编程策略；研究机器人编程策略对于促进新手将编程课程中学到的知识推广到其他问题解决情境也至关重要。
- 研究目标 ：
- 论证在一般意义上，所有机器人编程同时具有试错和理性的特点，不存在这两种策略的明确区分。
- 指出“试错/非试错”的区分无法准确描述不同类别程序员之间的差异，这些程序员的区别在于解决整个编程问题各阶段所采用的认知策略。
- 说明“试错/非试错”的区分无法全面描述新手编程机器人时使用的认知策略的丰富性。
- “试错策略”的相关观点
- 传统观点 ：通常认为专家使用特定领域的策略解决问题，而新手倾向于采用“试错”方法。试错策略的概念源于桑代克的动物智力理论，动物在面对新问题时会尝试各种可能的解决方案，选择最满意的一个，并通过重复强化问题与成功解决方案之间的关联。在机器人编程文献中，一些学者认为新手程序员可能使用试错策略和非试错策略（在文献中被称为“合理的”、“理性的”或“以问题为中心的”策略）。
- 具体案例分析 ：
- Gabriele等人的研究 ：他们调查了高中生在调整基于神经网络的机器人进化参数时采用的策略，确定了两种主要策略。一种是“以解决方案为中心的策略”，基于反复修改进化参数（试错）；另一种是“以问题为中心的策略”，基于对分配任务的详细分析，考虑机器人需要达到的性能。这意味着采用试错策略的学生没有对任务和期望性能进行详细分析。
- Gaudiello和Zibetti的研究 ：他们提出儿童在机器人编程中可能使用三种类型的策略，即“任务驱动启发式”（儿童使用试错策略应用一系列动作，通过隐含程序实现任务解决方案）、“知识驱动启发式”（儿童通过合理策略应用单个动作，主要是为了寻求任务规则的明确信息）和“意识驱动启发式”（儿童通过试错和合理策略应用动作，主要是为了确定任务的限制并评估自己对任务的理解）。这里作者明确将试错策略与“合理策略”相对立，暗示试错策略是非理性的（反之亦然）。

以下是一个表格，总结不同学者提出的编程策略分类：
| 学者 | 策略分类 |
| ---- | ---- |
| Gabriele等人 | 以解决方案为中心的策略（试错）、以问题为中心的策略 |
| Gaudiello和Zibetti | 任务驱动启发式（试错）、知识驱动启发式（合理）、意识驱动启发式（试错与合理结合） |

综上所述，目前Roteco社区平台虽有一定发展，但教师参与度和活跃度有待提高，需要采取相应措施促进社区的活跃。同时，在机器人编程策略方面，“试错”与“非试错”策略的区分存在局限性，需要更深入地研究新手编程时的认知策略。

教育机器人社区：教师参与情况与编程策略探讨

5. 对“试错”与“非试错”策略区分的深入分析

为了进一步探讨“试错”与“非试错”策略区分的合理性，我们需要先明确“策略”和“问题”的概念。

从一般意义上讲，所有的机器人编程过程都同时包含了试错和理性的成分。在编程过程中，程序员需要不断地尝试不同的代码组合，观察程序的运行结果，这显然具有试错的特征。而在尝试的过程中，程序员又会运用自己的知识和经验，对代码进行分析和推理，以找到更合适的解决方案，这又体现了理性的一面。

例如，当程序员遇到一个复杂的编程问题时，他们可能会先根据自己的经验和知识，提出一些可能的解决方案，然后通过编写代码进行尝试。如果尝试失败，他们会分析失败的原因，调整方案后再次尝试。这个过程中既有不断的尝试（试错），又有对问题的分析和思考（理性）。

假设“试错/非试错”的区分成立，它也无法准确地描述不同类别程序员之间的差异。以Gabriele等人和Gaudiello与Zibetti的研究为例，不同类别的程序员并非简单地采用试错或非试错策略，而是在解决整个编程问题的不同阶段采用了不同的认知策略。

有的程序员在前期可能会花费大量时间对问题进行深入分析，制定详细的计划，这看似是“非试错”的理性策略。但在实际编程过程中，他们仍然需要不断地尝试代码的实现，根据运行结果进行调整，这又包含了试错的成分。而另一些程序员可能一开始就直接进行代码的尝试，在尝试过程中逐渐明确问题的解决方案，虽然表面上看起来是试错策略，但他们在尝试过程中也会运用自己的知识和经验进行判断和调整，同样具有理性的一面。

“试错/非试错”的区分无法全面描述新手编程机器人时使用的认知策略的丰富性。新手在编程过程中，会受到多种因素的影响，如个人的知识背景、学习习惯、问题的复杂程度等，从而采用各种各样的认知策略。这些策略可能不仅仅局限于试错和理性的简单划分，还可能包括类比、模仿、创新等多种方式。

下面是一个mermaid流程图，展示机器人编程过程中试错与理性的交织：

graph LR
    A[开始编程] --> B[分析问题]
    B --> C[提出可能方案]
    C --> D[编写代码尝试]
    D --> E{运行结果是否满意}
    E -- 是 --> F[完成编程]
    E -- 否 --> G[分析失败原因]
    G --> C

6. 提高Roteco社区活跃度的建议

根据前文对Roteco社区教师参与情况的调查结果，为了提高社区的活跃度，让更多教师积极参与到社区中来，可以采取以下具体措施：
- 增加社交互动功能
- 关注功能 ：在Roteco平台上实现教师“关注”其他教师的功能。这样教师可以方便地关注自己感兴趣的同行，及时了解他们的动态和分享的内容。例如，当被关注的教师分享了新的教学活动或经验时，关注者能够收到提醒。
- 社交群组 ：创建不同主题的社交群组，如按学科、教学阶段、机器人类型等分类。教师可以加入自己感兴趣的群组，在群组内交流经验、分享资源、讨论问题。例如，小学科学教师群组可以专门讨论如何将教育机器人应用于科学教学。
- 互动排行榜 ：设立互动排行榜，对在平台上积极分享、交流的教师进行排名展示。这可以激发教师的竞争意识，促使他们更加积极地参与社区互动。例如，每周或每月公布一次排行榜，对排名靠前的教师给予一定的奖励，如积分、虚拟勋章等。
- 组织多样化的活动
- 现场活动 ：定期组织现场活动，如研讨会、工作坊、竞赛等。这些活动可以让教师有机会面对面交流，分享经验和见解。例如，举办教育机器人编程竞赛，邀请教师和学生共同参与，展示他们的编程成果。
- 线上直播 ：开展线上直播活动，邀请专家或优秀教师分享教育机器人的应用案例、教学经验和最新技术。教师可以通过直播与主讲人进行互动，提问和交流。例如，每月举办一次线上直播讲座，主题可以包括机器人编程技巧、课程设计等。
- 挑战活动 ：发起各种挑战活动，鼓励教师在规定时间内完成特定的任务，如设计一个新的教学活动、解决一个编程难题等。完成挑战的教师可以获得相应的奖励和认可。例如，每季度发起一次挑战活动，对表现优秀的教师给予证书或奖品。
- 优化平台资源
- 个性化推荐 ：根据教师的个人信息、教学需求和使用历史，为他们提供个性化的资源推荐。例如，对于一位主要教授小学数学的教师，平台可以推荐与数学教学相关的教育机器人活动和资源。
- 资源审核与更新 ：建立严格的资源审核机制，确保平台上的资源质量。同时，定期更新资源，保证资源的时效性和实用性。例如，对教师分享的教学活动进行审核，只有符合一定质量标准的活动才能在平台上展示。
- 用户反馈机制 ：设置用户反馈渠道，鼓励教师对平台的资源和功能提出意见和建议。平台根据教师的反馈进行改进和优化。例如，在平台上设置反馈按钮，教师可以随时提交自己的反馈信息。

以下是一个表格，总结提高Roteco社区活跃度的建议：
| 建议类别 | 具体措施 |
| ---- | ---- |
| 增加社交互动功能 | 关注功能、社交群组、互动排行榜 |
| 组织多样化的活动 | 现场活动、线上直播、挑战活动 |
| 优化平台资源 | 个性化推荐、资源审核与更新、用户反馈机制 |