摘要：随着人工智能技术的不断发展，教育机器人成为了提升学生能力和素养的重要路径。基于此，文章采用系统化文献综述的方法，对来源于Web of Science数据库的25篇教育机器人系统化文献综述进行再综述，先从研究主题、研究对象、研究结论与讨论三个方面分析了研究现状；随后提出了教育机器人的四个研究与发展趋势，包括加强跨学科取向的机器人教育课程开发和教学研究，完善机器人教育学习成效的测量、评估和验证，强调教育机器人的角色及情感交互，审视教育机器人发展的伦理问题。以期为教育机器人的研究者提供参考并为国家教育数字化战略行动提供支撑。

关键词：教育机器人；机器人教育；社交机器人；系统化文献综述

国务院颁布的《新一代人工智能发展规划》和教育部颁布的《教育信息化2.0行动计划》相继将研发智能教学助手、教育机器人等作为发展智能教育的重要举措，同时强调在中小学阶段开设人工智能和编程课程等相关内容^[1][2]。2018年，教育部要求在高中通用技术课程增加“机器人设计与制作”模块^[3]。2021年，经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）发布《数字教育展望2021》报告，明确提出教育机器人的出现使教师角色开始转变^[4]。事实上，伴随人工智能、大数据分析、传感器等技术的不断发展，教育机器人被越来越多地整合到STEAM课程中，成为跨学科教育、人机协同教育等的重要工具和手段，对培养和发展学生的问题解决、元认知、计算思维、系统思维、创新等高阶能力具有重要意义^[5][6]。一般来说，教育机器人涉及机器人教育（Educational Robotics）和教育服务机器人（Educational Robot）两大领域，前者往往是一种鼓励学生使用编程语言操作模型解决问题的教学工具（如乐高机器人），而后者往往是辅助与管理教或学过程的服务型机器人（如社交机器人）^[7][8]。目前，国际上有关教育机器人的研究呈井喷式增长，为了更加全面、系统地梳理教育机器人的发展现状与未来趋势，本研究对已有的系统化文献综述进行再综述，以期为教育机器人的研究者、实践者和设计者提供参考，并为国家教育数字化战略行动提供支撑。

一 研究方法

系统化文献综述是一种可以识别、评估、解释与某一特定研究问题、主题领域或感兴趣的现象相关的所有可获得研究的方法^[9]。本研究采用系统化文献综述的方法，对发表在国际期刊和学术会议上的教育机器人系统化文献综述进行再综述。

1 文献检索与筛选

2021年12月，本研究对发表于Web of Science数据库的文献进行检索，并于2022年5月做进一步补充。检索主题词为“robot*”并含“educat*”“learn*”“teach*”并含“review”“meta-analys”“research synthesis”，发表年份不限，前后共检索到45篇英文文献。本研究的文献纳入纳出标准如下：①研究主题为教育机器人，与教育机器人无关的文献予以排除；②研究应为系统化文献综述，故叙述性文献综述、原始研究等方面的文献予以排除。依据文献纳入纳出标准，本研究首先根据文献的标题和摘要，初步排除不符合标准的文献3篇；接着通过浏览全文，进一步排除不符合标准的文献17篇。最终纳入符合标准的文献有25篇，其中期刊论文21篇、会议论文4篇，有22篇进行系统化文献综述、有3篇进行元分析。

2 文献编码

为便于整合分析，本研究对纳入文献的关键信息进行编码，提取了研究基本信息、研究主题与问题、研究设计与方法、研究结论与讨论四个维度的信息，文献编码表如表1所示。其中，研究方法分为系统化文献综述和元分析两种。同时，本研究将研究主题划分为六个类别：①教育机器人与课程教学；②教育机器人与特殊教育；③教育机器人与学生素养和能力发展；④教育机器人与教学策略；⑤教育机器人伦理；⑥教育机器人论文常用研究设计与方法。

表1 文献编码表

二 研究现状

在纳入的25篇与教育机器人有关的文献中，最早一篇发表于2012年，发表于近五年（2018～2022年）的有22篇，发表于近三年的（2020～2022年）的有17篇；纳入文献数量最多的为256篇，最少的为9篇，平均37篇；在文献发表来源中，发表相关综述数量最多的期刊是Computers & Education（n=4）。下文主要从研究主题、研究对象、研究结论与讨论三方面进行现状分析。

1 研究主题

在研究主题方面，已纳入的研究综述较多关注“教育机器人与学生素养和能力发展”（n=14），其次是“教育机器人与课程教学”（n=10）、“教育机器人与教学策略”（n=7）和“教育机器人相关论文常用研究设计与方法”（n=7），而关注“教育机器人与特殊教育”（n=4）和“教育机器人伦理”的研究综述最少（n=1）。

可见，“教育机器人与学生素养和能力发展”和“教育机器人与课程教学”两个主题一直以来备受关注，也是今后持续受关注的主题；而伴随教育机器人的教学应用越来越多，教育机器人伦理也将成为亟需关注的问题。

2 研究对象

大多数综述关注的研究对象是适用于所有年龄阶段的教育机器人（n=9），其次是中小学阶段的学习者（n=8），也有部分研究关注教育机器人在特殊群体（如孤独症谱系障碍患者）（n=5）中的应用。此外，少数研究关注学龄前儿童（n=2）和大中专学习者（n=1）。

3 研究结论与讨论

绝大多数研究明确肯定了教育机器人的积极作用，但也提到了机器人采用的角色和个性化程度、学习者的年龄及所处学段、学习内容和策略、交互类型等因素的调节作用。已有研究综述较多地聚焦于教育机器人在教学中的应用潜力，关注教育机器人在支持学生素养和能力发展（如问题解决、自我效能、计算思维、创造力、动机等）方面的积极作用^[10]。此外，教育机器人还可以帮助特殊群体的学生培养社会心理技能和进行语言学习^[11]。

不少机器人教育类研究鼓励要设计低成本机器人和开源硬件，甚至远程或虚拟机器人，以控制开展机器人教育的成本，帮助更多学校开设相关课程^[12]。而对于教育机器人来说，机器人行业要将道德价值观融入辅导类机器人的设计之中^[13]。

目前，有关教育机器人的研究成果多以非实验研究为主，而使用实验研究和准实验研究的研究成果相对较少，尤其是具有良好实验研究设计的研究成果非常少。有关教育机器人在教学实践中有效性的检验，还需借助良好的实验设计、有效的实验样本选择和详细可行的评估工具。

三 研究趋势

本研究从国际视角切入，通过对25篇系统化文献综述的再综述，总结提炼出教育机器人的四个研究趋势：前两个趋势主要针对机器人教育，后两个趋势则主要面向教育机器人。

1 加强跨学科取向的机器人教育课程开发和教学研究

为惠及更多的学习者，不仅需要设计低成本的机器人、开设更多的选修课程或课外项目，更需要将机器人教育整合到学科教学中。在课程开发的过程中，要关注学习者的认知特征，满足其学习需求。未来不仅要重视机器人教育与学科课程的整合，还要加强相关的教学应用研究，特别是面向少数群体或低年龄阶段学习者的教学应用研究，验证其教学成效，以制定跨学科取向的机器人教育的有效教学策略。更为重要的是，要为教师提供个性化且可持续的专业发展机会，既要向教师提供关于机器人本身的学科内容知识培训，也要向教师提供相关教学法的培训。

2 完善机器人教育学习成效的测量、评估和验证

将机器人技术整合到学习和教学过程中，会更好地激发原本对科学或技术相关学科没有直接兴趣的学习者的学习兴趣，进而提升其高阶能力；另外，机器人教育支持许多高阶能力的发展，如解决问题、自我效能、计算思维、创造力、协作等。然而，多数关于在教育中使用机器人技术的文献都是描述性的，关于机器人教育效果的实证研究特别是设计精良的实验研究还相对比较缺乏。基于此，如何验证机器人教育对学生高阶能力的培养、如何评估学生的高阶能力，将是未来关注的研究话题。

3 强调教育机器人的角色及情感交互

教育机器人扮演助教或学习伙伴的角色，将其整合到课堂中将会引发人类教师与机器人教师如何共存、交互等相关问题。另外，机器人教师和人类教师对学生的学习效果、学习动机、情感体验的比较研究也需要关注。以语言学习为例，首先，由于机器人可以记录每个学习者的中介状态和目标活动的进度，这就使机器人个性化反馈对语言学习的影响成为了一个重要的研究主题。其次，应验证不同的语言和非语言即时性对机器人助教或机器人教师的影响^[14]，其中，语言即时性是指使用语言试图创造一种亲密的感觉，而非言语即时性是指通过微笑、手势、眼神交流、声调、缩短身体距离等方式，创造与他人的联系感。因为这些变量可能会促进语言学习者的认知和情感学习。最后，作为对话伙伴，未来应着眼于探索机器人对提高语言学习者口语能力的研究^[15]。

4 审视教育机器人发展的伦理问题

目前，伦理问题尚未引起教育研究者的重视。虽有研究明确指出，儿童在被允许与机器人互动之前需获得父母的知情同意，还要给教师提供可操作化的伦理指南^[16]。然而，最易被忽视的核心伦理问题是：儿童如何平等地获得机器人？从教育公平的角度来看，这是一个需要重视的问题，毕竟考虑到教育机器人的造价及其在课堂上部署的难度，能使用机器人的学生是少数^[17]。

另外，机器人导师可能会对儿童、教师、家长等利益相关者的价值观产生负面影响，具体涉及人际交往的价值判断、欺骗和信任、隐私、安全和责任等方面。对此，本研究建议在设计和运行机器人导师时，要综合考虑解决教师和儿童的价值观。由于目前机器人导师引入对其他利益相关者价值观影响的相关文献较少，未来的研究还应侧重于以实证研究的方式确定机器人导师的价值观和规范^[18]。

四 结语

国际视野下教育机器人的研究现状与趋势预测可为我国开展教育机器人课程提供重要的参考。目前，教育机器人在我国学校课程中的应用程度较低，原因可能主要在于：一方面，学校的支持力度不够，资金投入不足，然而随着科学技术应用范围的不断扩大，借助相应的教学活动设计和开发教育机器人课程、在中小学课堂普及教育机器人指日可待。另一方面，教师的机器人教学能力水平不高。在高等教育阶段开设教育机器人相关课程，对于未来教师相关能力的培养至关重要。未来应鼓励科技工作者投入到教育机器人课程的设计与开发中，由此促进我国教育机器人实用人才和研发人才的培养，从而更好地服务于教育教学。

需要指出的是，本研究也存在一定的局限，如受篇幅所限，很多重要的研究过程未能呈现；本研究是针对已发表的25篇研究综述进行再综述，而研究综述本身具有一定的时间滞后性，因此可能未关注到一些新近的教育机器人研究成果等。

参考文献

[1]国务院.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[OL].

[2]教育部.教育信息化2.0行动计划[OL].

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