《Nature》子刊發布教育機器人十年報告：從課堂輔助到推動全球公平的教育引擎

十年前，教育機器人還只是課堂里的「新奇物件」；十年后，它已經成為教育系統的重要變量。

從編程教學、STEM 實驗室到職業實訓和特殊教育，機器人正從教學工具變成教育體系的基礎設施。

今年，《Nature Humanities & Social Sciences Communications》刊發的一項文獻計量研究，為這段演進提供了宏觀圖景。研究團隊基于 2015— 2024 年間的 1120 篇 SSCI 論文，繪制出教育機器人研究的全球地圖，梳理了十年間的研究趨勢、合作網絡與關鍵詞演化，并首次系統揭示其與聯合國可持續發展目標（SDGs）之間的關聯。

從結果看，教育機器人已經走出了「技術輔助教學」的狹義范疇，成為推動優質教育、健康福祉、產業創新與社會公平的重要力量。它不僅改變課堂，更正在改寫教育的結構與目標。

回望 2015 年，教育機器人還處在萌芽期。那時，機器人更多作為「教學輔具」被引入編程與數學課堂，承擔著「讓抽象知識動起來」的角色。全球范圍內僅有 13 篇學術論文關注這一領域，研究主要圍繞兒童注意力、動手能力與基礎邏輯訓練。

但僅僅三年后，局面急速變化。2018 年成為關鍵轉折點——那一年，教育機器人文獻數量躍升至 64 篇，引用量增長近十倍。背后的動力包括 STEM 教育政策的普及、硬件成本下降，以及人工智能與語音識別技術的成熟。機器人不再只是「可編程玩具」，而成為進入課堂的「學習伙伴」。

此后，教育機器人迎來了真正的爆發期。2019 至 2021 年，全球研究數量增長至 225 篇，引用量超過 3500 次。研究主題也從「能否幫助學生學習」轉向「如何與教師共教」「怎樣激發計算思維」。一些國家開始將機器人教育納入教育改革戰略——美國將其作為STEM課程核心支撐，中國多個省市建設機器人實驗學校，歐洲則著手制定「教育機器人倫理框架」。

2022 年以后，教育機器人進入「系統融入期」。AI、AR、情緒識別等技術的加入，使機器人不再是單一設備，而是「人機協同教學系統」的組成部分。機器人能識別學生的學習狀態、情緒反應，并實時調整教學節奏；教師也通過機器人收集課堂數據，反向優化教學設計。教育機器人正在從「課堂裝置」變成「教育基礎設施」。

研究的關注點也在同步轉移：從「技術可行性」轉向「公平性與可持續性」。如何在不同地區普及低成本機器人教學方案、如何培訓教師掌握機器人教學能力、如何評估技術介入后的學習質量——這些新議題讓教育機器人成為教育治理體系中的一環。

十年間，這一領域的演化，實際上映射了教育技術的整體變遷——從工具化到系統化，從經驗式探索到數據驅動，從教學創新走向教育結構的再造。

在學術層面，這十年是教育機器人研究的「全球共振期」。美國、中國、英國構成了三極主導格局，其中中國的增長最為迅速。香港教育大學、臺灣師范大學、北京師范大學等機構成為亞洲研究重鎮。論文作者網絡也呈現出跨國協作趨勢，表明機器人教育已經成為全球教育科技領域的重要議題。

研究平臺的分布，進一步印證了領域的跨學科特性。《Computers & Education》《Education and Information Technologies》《International Journal of Social Robotics》等期刊構成了知識傳播的核心樞紐，它們的共同特征是「教育+技術+社會」三重交叉。這種跨學科融合，正是教育機器人研究得以快速成熟的關鍵。

與此同時，關鍵詞的演化勾勒出研究的思維遷移。

在 2015—2017年，關鍵詞集中于「robotics」「programming」「experiment」，焦點在課堂實驗與動手實踐；

2018—2020年，出現了「computational thinking」「STEM」「collaborative learning」等詞匯，機器人成為培養跨學科能力的媒介；

而 2021—2024年，「AI」「emotion」「human-robot interaction」「adaptive learning」開始占據主導，研究進入人機共生與智能學習階段。

這種變化反映出教育機器人的角色轉變——從「操作工具」到「認知伙伴」。在新的研究語境下，機器人不僅執行任務，更參與教學互動，成為情境、情感與認知的共同體成員。學術界的研究方法也從個案研究轉向系統綜述與元分析，標志著這一領域正在從「探索性實驗」走向「體系化評估」。

值得注意的是，關鍵詞演化背后還折射出教育理念的升級。教育機器人不再僅僅服務于「學習知識」，而是幫助學生發展計算思維、協作能力與情緒認知，塑造一種「做中學」的學習文化。它讓教育重新找回「動手、合作、創造」的價值，而非僅僅傳遞信息。

這種人機協同的學習方式，也正在反過來重塑教師角色。教師不再是信息的唯一提供者，而是與機器人共同設計、共同評估學習過程的引導者。未來的課堂，也許將不再以人或機器為中心，而是以「學習關系」為中心。

教育機器人的深層價值，在于它與社會可持續發展的同頻共振。

研究顯示，在 1120 篇論文中，超過一半（588 篇）直接對應聯合國可持續發展目標 4——「優質教育」。

機器人以互動、實踐的方式重構學習過程，使抽象知識變得可體驗、可操作，顯著提升了學生的參與度與理解力。

同時，教育機器人也正跨入健康、就業與產業創新領域。在 SDG 3「良好健康與福祉」下，社交機器人被廣泛應用于自閉癥兒童的社交訓練、康復陪伴與心理支持。研究表明，標準化的互動流程能顯著提升兒童的情緒表達與溝通能力，成為特殊教育中可復制的方案。

在 SDG 8「體面工作與經濟增長」和 SDG 9「產業創新與基礎設施」中，機器人教育推動職業教育轉型。職業院校通過「工業機器人實訓平臺」模擬自動化生產線，讓學生在近似真實的工業場景中完成操作與維護訓練。這類課程不僅提升了學生的就業競爭力，也為智能制造培養了急需的技能型人才。數據顯示，接受機器人課程培訓的職業院校學生就業率高出 15%，平均起薪高出 20%。

此外，研究還發現教育機器人對教育公平與可持續意識的潛在影響。

在 SDG 10「減少不平等」中，中國、韓國等國嘗試通過「云端機器人課堂」讓鄉村學生遠程共享城市教師資源；而在 SDG 12「負責任消費與生產」中，部分學校將環保理念融入機器人課程——學生用廢舊材料制作機器人模型，在動手過程中理解「循環利用」的意義。

教育機器人因此被視為連接教育創新與社會目標的橋梁。它不僅在提升教學效能，更在塑造新的教育倫理與社會認知——讓教育變得更公平、更開放，也更有回應現實世界的能力。

隨著教育機器人從課堂走向系統層面，一個新的問題浮現：

當機器人成為教育基礎設施，教育該如何重新定義自身？

未來的研究方向已經在顯現。

其一是「個性化與人格化」。AI 算法讓機器人能根據學習數據識別學生的認知路徑，甚至識別情緒起伏，從而在教學中作出「關懷反應」；

其二是「教師協同」。機器人不再替代教師，而成為教師的「數據助手」和「協作伙伴」；

其三是「倫理與公平」。當機器人進入更多教育場景，如何確保算法公正、保護隱私、避免技術壟斷，將成為教育政策與治理的新挑戰。

從技術角度看，教育機器人正進入精耕階段：AI 驅動的個性化學習、AR/VR 融合式互動將成為主流；從應用場景看，它將進一步擴展至老年教育、特殊教育等領域；而在教育理念層面，它將繼續承擔連接「教育改革」與「社會價值」的角色。

過去十年，教育機器人已經完成了「可行」的證明：它能被使用，也能改善學習體驗。接下來的十年，將是它「走向必要」的階段。教育機器人不再只是課堂上的實驗性工具，而正在成為教育系統能否適應智能時代的關鍵變量。

從教學應用到系統整合，從局部創新到社會協同，教育機器人正在進入一個新的周期——價值創造期。它的競爭焦點，正在從技術性能轉向理念與體系：誰能讓智能真正服務于學習者，誰就能重新定義教育的形態。

它的意義，從未在于替代教師，而在于幫助教育更有反饋力、更具結構性。機器人讓教學、管理與學習的關系被重新組織，使教育系統具備自我調節和持續優化的能力。

在這個意義上，教育機器人不僅是一項技術，更是一種結構性的變革力量。

它讓教育從經驗走向智能，從局部創新走向整體演進，也讓教育的公共價值被重新激活。未來十年，教育的競爭或許不在技術本身，而在誰能以更成熟的方式，與智能共同塑造教育的未來。

教育機器人十年：趨勢和可持續發展目標貢獻：

https://www.nature.com/articles/s41599-025-05663-5