《Nature》子刊发布教育机器人十年报告：从课堂辅助到推动全球公平的教育引擎

Vor zehn Jahren waren Bildungsroboter noch die „Neuheiten“ im Klassenzimmer; heute sind sie ein wichtiger Faktor im Bildungssystem.

Von der Programmierlehre, über STEM-Labore bis hin zur beruflichen Ausbildung und zur Sonderpädagogik werden Roboter von Lehrwerkzeugen zu Infrastrukturelementen des Bildungssystems.

In diesem Jahr veröffentlichte eine bibliometrische Studie in der Zeitschrift „Nature Humanities & Social Sciences Communications“ ein breites Bild dieser Entwicklung. Das Forschungsteam hat anhand von 1.120 SSCI-Publikationen aus dem Zeitraum von 2015 bis 2024 eine globale Karte der Bildungsroboterforschung erstellt, die Forschungstrends, Kooperationsnetzwerke und die Entwicklung der Schlüsselwörter in den letzten zehn Jahren analysiert und erstmals das Verhältnis zu den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (SDGs) systematisch aufgedeckt.

Die Ergebnisse zeigen, dass Bildungsroboter den engen Rahmen der „technologischen Unterstützung des Unterrichts“ verlassen haben und zu einer wichtigen Kraft bei der Förderung von hochwertiger Bildung, Gesundheit und Wohlergehen, industrieller Innovation und sozialer Gerechtigkeit geworden sind. Sie verändern nicht nur den Unterricht, sondern verändern auch die Struktur und die Ziele der Bildung.

Zehn Jahre technischer Antrieb: Bildungsroboter treten in die Systemphase ein

Als man zurückblickt auf das Jahr 2015, befand sich die Forschung zu Bildungsrobotern noch in der Anfangsphase. Damals wurden Roboter hauptsächlich als „Lehrhilfsmittel“ in den Programmier- und Mathematikunterricht eingeführt, um abstrakte Kenntnisse verständlicher zu machen. Weltweit gab es nur 13 wissenschaftliche Artikel zu diesem Thema, die sich hauptsächlich auf die Aufmerksamkeit, praktische Fähigkeiten und das logische Denken von Kindern konzentrierten.

Nach nur drei Jahren änderte sich die Situation jedoch rapide. Das Jahr 2018 war ein Wendepunkt – in diesem Jahr stieg die Anzahl der Publikationen zu Bildungsrobotern auf 64 an, und die Zitationszahl nahm fast um das Zehnfache zu. Der Anstieg wurde vor allem durch die Verbreitung von STEM-Bildungspolitiken, die sinkenden Hardwarekosten und die Reife der Künstlichen Intelligenz und Spracherkennungstechnologien vorangetrieben. Roboter waren nicht mehr nur „programmierbare Spielzeuge“, sondern wurden zu „Lernpartnern“ im Klassenzimmer.

Anschließend begann die eigentliche Boomphase für Bildungsroboter. Zwischen 2019 und 2021 stieg die Anzahl der weltweiten Publikationen auf 225 an, und die Zitationszahl betrug über 3.500. Die Forschungsthemen wanderten von der Frage, ob Roboter den Schülern beim Lernen helfen können, hin zu Fragen wie wie sie mit Lehrern zusammenarbeiten können und wie sie computergestütztes Denken fördern können. Einige Länder haben begonnen, die Robotikausbildung in ihre Bildungsreformen zu integrieren – die Vereinigten Staaten setzen sie als Kernbestandteil ihrer STEM-Kurse ein, mehrere chinesische Provinzen haben Robotikschulen gegründet, und Europa hat begonnen, ein „ethisches Rahmenwerk für Bildungsroboter“ zu entwickeln.

Nach 2022 traten Bildungsroboter in die Phase der „systemischen Integration“ ein. Durch die Hinzunahme von Technologien wie Künstliche Intelligenz, Augmented Reality und Emotionserkennung sind Roboter nicht mehr nur einzelne Geräte, sondern Bestandteile eines „mensch-roboter-kollaborativen Lehrsystems“. Roboter können den Lernzustand und die emotionalen Reaktionen der Schüler erkennen und den Unterrichtsrhythmus in Echtzeit anpassen; Lehrer sammeln über die Roboter Daten aus dem Klassenzimmer, um den Unterricht zu optimieren. Bildungsroboter werden von „Klassenzimmergeräten“ zu „Bildungsinfrastrukturelementen“.

Die Forschungsschwerpunkte haben sich ebenfalls verlagert: von der „technologischen Machbarkeit“ hin zu Fragen der „Gerechtigkeit und Nachhaltigkeit“. Wie können kostengünstige Robotiklehrprogramme in verschiedenen Regionen verbreitet werden? Wie können Lehrer in der Lage gemacht werden, Robotik im Unterricht einzusetzen? Wie kann die Qualität des Lernens nach der Einführung von Technologien bewertet werden? Diese neuen Fragen machen Bildungsroboter zu einem Bestandteil des Bildungsgovernance-Systems.

Die Entwicklung auf diesem Gebiet spiegelt in der Tat die allgemeine Veränderung der Bildungstechnologien wider – von der Instrumentalisierung hin zur Systematisierung, von der empirischen Erkundung hin zu datengesteuerten Ansätzen und von der Unterrichtsinnovation hin zur Umgestaltung der Bildungssysteme.

Entwicklung der Schlüsselwörter: Vom „Programmieren“ zum „Mensch-Roboter-Symbiose“

Akademisch gesehen war dieses Jahrzehnt eine Zeit der „globalen Resonanz“ in der Forschung zu Bildungsrobotern. Die Vereinigten Staaten, China und Großbritannien bilden die drei Polstellen, wobei China am schnellsten wächst. Institutionen wie die Hong Kong Institute of Education, die National Taiwan Normal University und die Beijing Normal University sind zu Schwerpunkten der Forschung in Asien geworden. Das Netzwerk der Autoren der Publikationen zeigt auch einen Trend hin zu internationaler Zusammenarbeit, was darauf hinweist, dass die Robotikausbildung zu einem wichtigen Thema im globalen Bereich der Bildungstechnologie geworden ist.

Die Verteilung der Forschungsplattformen bestätigt weiter die interdisziplinäre Natur des Bereichs. Zeitschriften wie „Computers & Education“, „Education and Information Technologies“ und „International Journal of Social Robotics“ bilden die Kernplattformen für die Wissensverbreitung, die sich durch die Kombination von „Bildung + Technologie + Gesellschaft“ auszeichnen. Diese interdisziplinäre Fusion ist der Schlüssel für die rasche Reife der Forschung zu Bildungsrobotern.

Parallel dazu zeigt die Entwicklung der Schlüsselwörter die Verlagerung des Forschungsdenkens.

Von 2015 bis 2017 konzentrierten sich die Schlüsselwörter auf „robotics“ (Robotik), „programming“ (Programmieren) und „experiment“ (Experiment), wobei der Schwerpunkt auf Klassenzimmerversuchen und praktischen Übungen lag.

Von 2018 bis 2020 kamen Begriffe wie „computational thinking“ (computergestütztes Denken), „STEM“ und „collaborative learning“ (kooperatives Lernen) hinzu, und Roboter wurden zu Mitteln zur Förderung von interdisziplinären Fähigkeiten.

Von 2021 bis 2024 dominierten Begriffe wie „AI“ (Künstliche Intelligenz), „emotion“ (Emotion), „human-robot interaction“ (Mensch-Roboter-Interaktion) und „adaptive learning“ (angepasstes Lernen), was darauf hinweist, dass die Forschung in die Phase der Mensch-Roboter-Symbiose und des intelligenten Lernens eingetreten ist.

Diese Veränderung spiegelt die Rolle der Bildungsroboter wider – von „Bedienungswerkzeugen“ zu „kognitiven Partnern“. In der neuen Forschungslandschaft nehmen Roboter nicht nur Aufgaben wahr, sondern sind auch Teil des Unterrichtsgeschehens, indem sie in die Lernsituation, die Emotionen und das Denken der Schüler eingebunden sind. Die akademischen Forschungsmethoden wandern auch von Fallstudien hin zu systematischen Übersichten und Metaanalysen, was darauf hinweist, dass sich der Bereich von der „explorativen Experimentation“ hin zur „systematischen Bewertung“ entwickelt.

Es ist bemerkenswert, dass die Entwicklung der Schlüsselwörter auch die Weiterentwicklung der Bildungsideen widerspiegelt. Bildungsroboter dienen nicht nur der Vermittlung von Wissen, sondern helfen den Schülern auch, computergestütztes Denken, kooperative Fähigkeiten und emotionale Intelligenz zu entwickeln und eine Kultur des „Lernens durch Tun“ zu fördern. Sie bringen der Bildung wieder den Wert von „Hands-on“, Zusammenarbeit und Kreativität zurück, anstatt nur Informationen zu vermitteln.

Diese Art der Mensch-Roboter-Kollaboration verändert auch die Rolle der Lehrer. Lehrer sind nicht mehr die einzigen Anbieter von Informationen, sondern werden zu „Leitern“, die gemeinsam mit den Robotern den Lernprozess gestalten und bewerten. In Zukunft könnte der Klassenzimmerbetrieb nicht mehr um Menschen oder Maschinen, sondern um die „Lernbeziehungen“ herum organisiert sein.

Bildungsroboter: Die dritte Kurve zwischen Technologie und Gesellschaft

Der tiefere Wert von Bildungsrobotern liegt in ihrer Übereinstimmung mit den Zielen der sozialen Nachhaltigkeit.

Die Studie zeigt, dass mehr als die Hälfte (588) der 1.120 Publikationen direkt mit dem vierten Ziel der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung – „Hochwertige Bildung“ – in Verbindung stehen.

Roboter gestalten den Lernprozess neu, indem sie ihn interaktiv und praktisch gestalten, so dass abstrakte Kenntnisse erfahrbar und handhabbar werden. Dies erhöht die Beteiligung und das Verständnis der Schüler deutlich.

Zusätzlich treten Bildungsroboter auch in die Bereiche Gesundheit, Beschäftigung und industrielle Innovation ein. Im Rahmen des dritten SDG-Ziels „Gesundheit und Wohlergehen“ werden soziale Roboter häufig in der sozialen Therapie, Rehabilitation und psychologischen Unterstützung von Kindern mit Autismus eingesetzt. Studien haben gezeigt, dass standardisierte Interaktionsabläufe die emotionale Expression und Kommunikationsfähigkeiten von Kindern deutlich verbessern können, was eine replizierbare Lösung in der Sonderpädagogik darstellt.

Im Rahmen der Ziele 8 („Menschenwürdige Arbeit und Wirtschaftswachstum“) und 9 („Industrie, Innovation und Infrastruktur“) der SDGs fördert die Robotikausbildung den Wandel in der beruflichen Bildung. Berufsschulen nutzen „Industrieroboter-Trainingsplattformen“, um automatisierte Produktionslinien zu simulieren und die Schüler in der Bedienung und Wartung von Industrierobotern zu schulen. Solche Kurse erhöhen nicht nur die Beschäftigungsfähigkeit der Schüler, sondern liefern auch qualifizierte Arbeitskräfte für die intelligente Fertigung. Daten zeigen, dass die Beschäftigungsquote von Berufsschülern, die an Robotikkursen teilgenommen haben, um 15 % höher ist und der durchschnittliche Anfangsgehalt um 20 % höher liegt.

Darüber hinaus hat die Studie auch einen potenziellen Einfluss von Bildungsrobotern auf die Bildungsgerechtigkeit und das Bewusstsein für Nachhaltigkeit entdeckt.

Im Rahmen des zehnten SDG-Ziels „Verringerung der Ungleichheiten“ versuchen Länder wie China und Südkorea, ländlichen Schülern über „Cloud-Roboter-Klassenräume“ Zugang zu Lehrerressourcen in Städten zu geben. Im Rahmen des zwölften SDG-Ziels „Verantwortungsvoller Konsum und Produktion“ integrieren einige Schulen Umweltschutzthemen in die Robotikkurse – Schüler bauen Roboter aus Altmaterialien und lernen so, was „Kreislaufwirtschaft“ bedeutet.

Deshalb werden Bildungsroboter als Brücke zwischen Bildungsinnovation und sozialen Zielen gesehen. Sie verbessern nicht nur die Effizienz des Unterrichts, sondern formen auch ein neues ethisches Verständnis der Bildung und ein neues soziales Bewusstsein – indem sie die Bildung gerechter, offener und besser an die Herausforderungen der realen Welt anpassbar machen.

Zur intelligenten Bildung: Wenn „Mensch-Roboter-Kollaboration“ zur neuen Normalität wird

Mit der Einbindung von Bildungsrobotern in das Bildungssystem ergibt sich eine neue Frage:

Wie muss sich die Bildung neu definieren, wenn Roboter zu einem integralen Bestandteil des Bildungssystems werden?

Die zukünftigen Forschungsschwerpunkte werden bereits deutlich.

Erstens die „Individualisierung und Personalisierung“. Künstliche Intelligenz-Algorithmen ermöglichen es Robotern, anhand von Lern-Daten die Lernpfade der Schüler zu erkennen, sogar Emotionsschwankungen zu identifizieren und so im Unterricht „fürsorgliche Reaktionen“ zu zeigen.

Zweitens die „Kollaboration mit Lehrern“. Roboter ersetzen die Lehrer nicht mehr, sondern werden zu ihren „Datenassistenten“ und „Kollaborationspartnern“.

Drittens die „Ethik und Gerechtigkeit“. Wenn Roboter in mehr Bildungsszenarien eingesetzt werden, wird es eine neue Herausforderung für Bildungspolitik und Governance sein, die Fairness der Algorithmen sicherzustellen, die Privatsphäre zu schützen und technologische Monopole zu vermeiden.

Technologisch gesehen treten Bildungsroboter in eine Phase der Feinabstimmung ein: datengesteuertes individuelles Lernen und AR/VR-integrierte Interaktion werden zur Norm. In Bezug auf die Anwendungsgebiete wird sich ihre Verwendung auf die Weiterbildung von Senioren, Sonderpädagogik und andere Bereiche ausweiten. Im Bereich der Bildungsideen werden sie weiterhin die Rolle einer Brücke zwischen „Bildungsreformen“ und „sozialen Werten“ einnehmen.

Abschluss: Bildungsroboter treten in die Phase der „globalen Wertschöpfung“ ein

In den letzten zehn Jahren haben Bildungsroboter bewiesen, dass sie funktionieren und die Lernerfahrung verbessern können. In den nächsten zehn Jahren werden sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Bildungssystems werden. Bildungsroboter sind nicht mehr nur experimentelle Lehrwerkzeuge im Klassenzimmer, sondern werden zu einem Schlüsselfaktor dafür, ob das Bildungssystem auf die Anforderungen der digitalen Zeit eingehen kann.

Von der Lehranwendung hin zur systemischen Integration, von der lokalen Innovation hin zur sozialen Kollaboration treten Bildungsroboter in eine neue Phase ein – die Phase der Wertschöpfung. Der Wettbewerb konzentriert sich nicht mehr auf die technischen Leistungen, sondern auf die Ideen und das System: Wer in der Lage ist, die Künstliche Intelligenz für die Lernenden nutzbar zu machen, wird die Form der Bildung neu definieren können.

Ihre Bedeutung liegt nicht darin, Lehrer zu ersetzen, sondern darin, die Bildung reaktionsfähiger und strukturierter zu machen. Roboter reorganisieren die Beziehungen zwischen Unterricht, Verwaltung und Lernen, so dass das Bildungssystem in der Lage ist, sich selbst zu regulieren und kontinuierlich zu verbessern.

In diesem Sinne sind Bildungsroboter nicht nur eine Technologie, sondern eine strukturelle Veränderungskraft.

Sie bringen die Bildung von der traditionellen Praxis hin zur digitalen Intelligenz, von lokalen Innovationen hin zu einer ganzheitlichen Entwicklung und aktivieren die öffentliche Bedeutung der Bildung neu.

Zehn Jahre Bildungsroboter: Trends und Beiträge zu den Zielen für nachhaltige Entwicklung:

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

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account „DJEDUINNO“. Verfasser: DJEDUINNO. Veröffentlicht von 36Kr mit Genehmigung.