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“硬件派”教育机器人简析

机器人教育行业历经了28年的发展,从1980年的"乌龟”教育机器人第一次出现在校园课堂上,到2000年在世界各地涌现出的教育机器人热潮(例如韩国的乐博趣,台湾的好小子,中国的makeblock,还有美国的Ozobot等),再到目前划分成两大市场分支:“硬件技术派”和“教育功能派”。

硬件派主要以乐高及慧鱼为代表,偏重于机器人硬件技术,关注的重心在机器人本身的构造和组装上,有着很高的行业壁垒。作为主要的竞争对手,慧鱼和乐高很早便进军了机器人教育界。众所周知,乐高是从玩具基础上建立起来的教育机器人,利用其强大的品牌效应和多样化的主题,根据Euromonitor发布的数据,近几年来一直占据着8%的市场份额。同为硬件派的慧鱼,则从利用建筑模型实现技术还原和工业模拟的方式切入市场,其产品能满足当前教学对接近现实的建筑工具和信息的需求。由于乐高具有一批早期靠玩具培养出来的忠诚客户群体,外加星球大战等众多IP带来的高知名度,慧鱼在竞争中缺乏乐高所具有的先天优势。

 

图片来源:google

 

教育机器人市场的另外一条分支是以 Wonder Workshop为代表的“教育功能“派机器人,主要偏重于机器人的教育功能,通过将机器人硬件和丰富有趣的学习软件相结合,训练用户编程思维,培养学习兴趣,这恰好是“硬件派”所不太注重的部分。在价格上,乐高>慧鱼>Wonder Workshop,硬件派的机器人价格普遍高于软件派。

 

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大部分教育机器人都倚靠零售商或者线上渠道将产品推销给消费者,但也不乏像慧鱼这样,直接与学校达成合作来销售自己的产品。慧鱼在2007年创建了“Spielen macht Schule”项目,参与的学校需要利用慧鱼的教具创建一个将游戏融入学校生活的活动,并且这个活动要让所有学生都能够参与到其中。每个学校自创的活动最终会被一组专家评估,达标的学校会获得由慧鱼协助建立的“慧鱼游戏室”。目前此项目已与全德国的小学进行合作,并且9个联邦州政府也参与到对项目的支持。

根据MarketandMarkets最新发布的《机器人教育全球市场预测2023》,全球机器人教育市场会从2018年的7.8亿美元增长到2023年的16.9亿美元,前景非常广阔。

 

1.行业简介

简单来说,机器人教育就是通过对既有器材的设计、组装、运营、搭建来提高孩子的创造力和逻辑思维能力的教育方式;其整合了机械力学、工程结构、计算机编程、逻辑训练等结构化知识体系,是STEM教育广域课程模式的具体应用,也是目前STEM教育最主流的培训项目之一。

2017年教育部印发的《义务教学小学科学课程标准》当中,特别把STEM教育列为新课程标准的重要内容之一。新标准要求科学课程从一年级开始,内容分为四大领域,教学范围和要求按照学科领域划分为四个方面,包括物质科学、生命科学、地球与宇宙、技术与工程。高中课程增加了数据处理,信息系统和人工智能等内容。并且首次提出用学生学业成就表现来衡量学业质量,并以学科核心素养及其表现水平作为衡量学业质量的标准,以此来描述不同水平学习结果的具体表现。各地政府也采用了试点的方式来推广STEM教育,例如江苏遴选了300+的stem教育试点学校,包含了小学初中;上海则是成立了上海实验STEM课程基地。

 

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根据MarketandMarkets发布的《机器人教育全球市场预测2023年》报告,全球机器人教育市场会从2018年的7.8亿美元增长到2023年的16.9亿美元,年复合成长率高达16.8%。Tractic在2018年发布的《全球非工业机器人机器人市场预测》报告中也可以得知,市场在2025年将会达到20.53亿美元。此外根据Bloomberg的调查,至2020年中国将会有5000万学生学习电脑编程和机器人,STEM市场的规模将达到150亿美金,而中国父母在仍不断加大对自己孩子在STEM方面学习的投入。机器人教育行业的迅猛发展源于K-12学校对交互式学习方式需求的快速增长,以及机器人工学领域的技术进步

 

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机器人教育的好处也从多方调查实验中得到证实,例如Andruseac等研究人员发表的《新实验器材为研究和教育领域所带来的好处》学术论文中明确指出,在课堂教育中使用慧鱼、乐高等品牌的机器人模具,学生的学习能力确实有显著的提升,而且对于知识的吸收更加完全。机器人教具是欧美等国实现STEM教育的理想载体。在美国,PLTW(Project Lead The Way-非营利官方机构,即专为培训全国的中小学教师及学生)将教育机器人作为工程、项目教学实践和基础性研究的首选产品;在马来西亚,机器人被列为政府采购的必备教具。除了在欧美中小学课堂有应用外,教育机器人在2004年作为世界银行高等教育发展项目品进入清华大学、同济大学实验室。

 

2.品牌比较

乐高,来自丹麦的品牌,其产品本身有很高的娱乐元素,在全球有很广泛的用户基础。而近几年开始流行的乐高机器人,更成为了青少年机器人教育培训的选择之一。虽然都是教具,但乐高和慧鱼的教学侧重点有所不同,LEGO更侧重积木的搭建配以芯片控制,而慧鱼则侧重机械方面辅以电气元件的工业模型

LEGO是在玩具的基础上建立了教具。1998年,乐高的第一代“头脑风暴”机器人投入市场,带来了公司的首次数字化技术的巨大成功。“头脑风暴”是将配备微处理器的LEGO公司的塑料积木组装起来,通过个人电脑制作的程序来控制的机器人。在乐高机器人学习的初期阶段,基本以学习模型结构的搭建为主,而到了后期,随着孩子年龄的增长,搭建技巧的熟练,知识的积累,会接触到编程和控制的一些知识。

战略管理咨询公司CMR资深分析师Ben Cavender认为:“在欧美市场,星球大战、漫威英雄等IP家喻户晓,以此为主题的乐高产品有非常巨大的市场,而且产品有趣性很高。

 

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乐高机器人通过图形化的软件进行编程,孩子们主要可以学习编程的主要思路,侧重于完成任务的流程。

 

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“硬件技术派”的另一代表德国慧鱼集团(fischer)成立于1948年,是一家位于德国图木岭的全球领先的模具制造商。在全球34个国家拥有46个全资子公司, 2017年年营业额8.12亿欧元,专利保有量超过2000余件。1965年,慧鱼集团推出慧鱼创意组合模型(Fischertechnik)作为其旗下面向世界的机器人教育品牌,意在充分激发孩子的学习兴趣,提供可持续的游戏价值

 

图片来源:fischertechnik.de

 

慧鱼机器人包括机械结构,编程,物理,数学,工业机器人等,属于工程技术类智趣拼装模型,展示科学原理和技术过程

慧鱼创意组合模型主要有组合包、培训模型、工业模型三大系列,组合包里的初级和基础类可以作为玩具,但仍然偏重机械类,为机械设备和流水线的模拟。后期有一部分机电一体化,基本思路是机械设备为主。

慧鱼的一大特点是拼装方式多种多样,大多数的零件是缩小版的齿轮,轴等。其六面拼接的专利技术让孩子们可以充分的发挥想象力,创造出让人意想不到的作品。

慧鱼的编程同样是图形化的界面,但是编程思想上与乐高差别较大。乐高着重于功能模块,实现对任务的操作,而慧鱼更关注于基础,编程逻辑的控制,自己设计功能模块等,在编程方面需要有教师指导。

 

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相比于乐高偏重于静态搭建,慧鱼具有相对较大的拓展性,例如通过慧鱼学习机械,编程,物理,数学等,或者做实验与创新发明,又或者验证设计方案的可行性。德国西门子、德国宝马、美国IBM等一大批公司都采用慧鱼模型(SmartFactory)来论证生产流水线。运用设计构思和实验分析,慧鱼可以实现技术过程的还原,也可以实现工业生产和大型机械设备操作的模拟。所以,单纯作为玩具来讲,乐高的接受度更高一些;作为教具来讲,慧鱼可能更适合教育

 

图片来源:fischertechnik.de

 

销售渠道也是两家的区别所在,虽然彼此都通过线上(例如亚马逊,官网)与线下渠道(零售商)直接面向消费者,但慧鱼还将学校也囊括在自己的目标群体之一。例如慧鱼在2017年创建了“Spielen macht Schule”项目,同时和众多小学合作,一起设立了ZNL Transfer center与Frankfurt association,旨在以学校为桥梁更好的将公司产品与目标客户对接。学生不需要自己去购买便可在学校体验到慧鱼的产品,这样的销售方式让慧鱼更好的实现了其在B端的业务。此外,慧鱼还提供面向老师的免费教师培训服务,意在帮助老师能够使用慧鱼教具教学。

 

图片来源:fischertechnik.de

 

在价格上,乐高的教具相对慧鱼的来说还是偏贵一些。例如乐高目前最新的Mindstorm EV3,在亚马逊的售价约为420美金,而慧鱼的Mechanic建筑套件只需要205美金左右。

 

图片来源:Amazon.com

 

乐高2017年收入为35亿欧元,远远高出慧鱼的8.12欧元。特别是在北美地区,因为乐高有着更大的品牌影响力,以及慧鱼无法获得的IP(星球大战,漫威等),多样化的乐高产品比慧鱼教具有着明显的优势

 

“硬件派”大多拥有自身多年积累的机器人硬件技术,它们的产品偏向于机器人本身的构造和组装上,所以有着很高的行业壁垒。就像乐高和慧鱼,前者以玩具为基础建立起了教具,后者则以建筑模型实现技术还原和工业模拟的方式切入市场。两者定位不同,所以不同年龄层次消费者的需求方向对他们很重要。例如低龄儿童倾向于乐趣性更高的产品会选择乐高,而高年龄层次的学生需要进行工业模拟研究而会选择慧鱼。但随着全球STEM教育的不断扩张,机器人教育市场的持续成长,将会有越来越完善的产品出现在课堂和生活中,来满足消费者的需求。

 

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