综述：教育机器人技术对学生学习成果的影响：一项三级元分析

《Educational Research Review》：The effects of educational robotics on students’ learning outcomes: A three-level meta-analysis

教育机器人对学生学习成效的影响及调节因素研究，通过元分析整合58项研究（N=5806），发现教育机器人对学习成果有中等至显著正面影响（g=0.756），尤其在认知（g=0.738）和情感（g=0.808）领域。控制组条件为唯一显著调节因素，表明其与传统教学相比优势更明显。

　　

卢彦群|耿胜楠

中国人民大学教育学院，中国北京

摘要

教育机器人技术已被广泛用于支持学生的学习。尽管关于教育机器人对学生学习效果的研究很多，但现有的实证研究得出了相互矛盾的结论。本研究通过一项全面的元分析，探讨了教育机器人技术在不同教育阶段和学科中对学生学习成果的影响，并分析了可能影响这些效果的与应用相关、与交互相关以及与研究相关的调节因素。共有108个效应量来自58项符合纳入标准的研究（样本量N=5806），被纳入元分析。随机效应模型的结果显示，教育机器人干预对学生学习成果有中等到较大的正面影响（效应量g=0.756）。具体而言，教育机器人对认知学习成果有中等到较大的影响（效应量g=0.738），对情感学习成果有较大的影响（效应量g=0.808）。调节因素分析表明，对照组条件是唯一具有统计学意义的调节因素，这表明与传统教学方法相比，教育机器人的相对优势更为显著。大多数调节因素的不显著性表明，教育机器人技术在多种教育环境中具有强大的适用性。

引言

随着技术的迅速发展，教育领域积极采用新技术来提升学生的学习效果。作为一项关键的创新，机器人技术正逐步融入教育体系，引领着教学方法的变革，这种变革深刻影响了从幼儿教育到高等教育的各个教育阶段（Athanasiou等人，2019；Bano等人，2024；Rapti & Sapounidis，2024）。

随着研究人员对教育机器人技术兴趣的不断增加，越来越多的实证研究开始探讨该技术对不同学科和领域学术表现的影响。然而，现有研究对于教育机器人技术在促进学生学习方面的有效性尚未达成一致结论。一些研究发现，教育机器人辅助教学能够提升学生的知识、技能、态度和动机（Ajlouni，2023；Erol等人，2023；Relkin等人，2021；Sáez-López等人，2021）。相反，也有研究指出，教育机器人干预并未带来改善，甚至产生了负面影响（??nar & Tüzün，2021；Zurnac? & Turan，2024）。

鉴于关于教育机器人对学生学习效果的研究结果存在争议，多项元分析研究试图综合现有的实证证据（例如Alonso-García等人，2024；Cheng等人，2023；Hong，2024；Lee & Lee，2022；Ouyang & Xu，2024；Talan，2021）。然而，现有元分析报告的教育机器人对学生学习效果的影响效应量存在差异（范围从0.269到0.85）。这种差异可能是由于以往元分析在研究主题领域（如语言、数学）、教育阶段（如幼儿园、中学）和学习成果（如学术表现、计算思维）上的不同侧重所致。据我们所知，目前尚缺乏探讨教育机器人在更广泛学科和教育阶段应用情况以及更全面学习成果的元分析研究。此外，也尚未全面考察潜在调节因素对学习成果的影响，而这些因素与教育环境中机器人的应用密切相关（如研究对象群体、干预方式、比较对象、学习成果等）。

为填补这些空白，本研究旨在探讨教育机器人技术在多种学校学科和教育阶段对学生学习成果的影响，并分析可能影响这些效果的与应用相关、与交互相关以及与研究相关的调节因素。

研究方法

为了探讨教育机器人对学生学习成果的影响，我们对2014年至2024年间发表的符合系统评价和元分析优先报告指南（PRISMA，Page等人，2021）标准的研究进行了元分析。选择这一时间范围是为了涵盖关键且价格亲民的可编程硬件平台（如LEGO Mindstorms EV3）的普及时期。

结果

元分析共纳入了2014年至2024年间发表的58篇论文。参考文献列表中用星号（*）标出了这些研究。样本总量为N=5,806人，其中实验组3,590人，对照组2,216人，每组的参与者人数最少为8人，最多为667人。大多数研究关注认知学习成果（n=51）。

讨论

尽管机器人技术在学校教育中得到广泛应用，但实证研究和元分析在教育机器人对学生学习效果的有效性方面得出了相互矛盾的结论。本研究通过综合58项（准）实验研究的108个效应量，对教育机器人在不同教育阶段和学科中对学生学习成果的影响进行了全面分析。

结论、局限性与未来研究方向

尽管现有的实证研究和元分析在教育机器人对学生学习效果的影响方面尚未得出明确结论，但这项三级元分析综合了来自58项研究的108个效应量，涵盖了多样化的学习环境和成果。研究结果表明，教育机器人对学生学习具有中等到较大的正面影响。

未引用的参考文献

Cam和K?y?c?，2022；Chiazzese等人，2019；Julià和Antolí，2016；Smith等人，2021。

伦理标准声明的遵守情况

本研究基于现有实证研究的分析，因此无需伦理审批或知情同意。

作者贡献

卢彦群：概念构建、正式分析、初稿撰写；耿胜楠：概念构建、初稿撰写。

资金信息

本研究未获得任何资金支持。

利益冲突声明

作者声明：本研究在开展过程中不存在任何可能被视为利益冲突的商业或财务关系。