關于智能教育機器人

吳昊 胡博

摘要：機器人技術是一項綜合性的學科，涉及機械、電子、計算機、人工智能等領域，智能機器人技術應用了信息技術中的感測技術、傳感技術、控制技術等方面，是信息技術課程和相關科技活動的良好載體。

關鍵詞：智能教育；機器人

智能機器人教育對未來高科技社會的作用和影響將會非常巨大。如果現在的在校學生具備了這方面的素質，將來可以更容易適應各種技術革新，在未來信息時代獲得成功。隨著國內外各種形式的機器人比賽的開展，以及各地中小學把機器人作為一種信息技術課的教學載體，研制一種專門針對教學和比賽的機器人，明顯具有較高的使用價值和市場前景，具有很大的社會經濟效益。

教學機器人平臺控制系統整體結構。系列化教學機器人控制系統示意圖如圖1所示。語音識別模塊塊圖中控制系統結構示意圖為教學機器人平臺控制部分。

從 20 世紀中期至今，現代機器人技術和人工智能技術不斷發展，機器人已應用于工業、農業、服務、軍事、醫療等各個領域。工業機器人廣泛用于工業制造的同時，還產生了專門用于教學的教育機器人，目的是面向工人普及機器人專業知識，提高對機器人的操控能力，這成為機器人踏入教育領域的開端。20 世紀 60 年代，英美日等國家在大學開展機器人教育研究，70 年代開始逐步在中小學推廣機器人入門教學，同時搭建教育機器人基礎開發平臺。

圖2所示，日本東京理科大學設計研發的機器人“SAYA”老師，該機器人面部表情豐富，大腦內儲存了大量單詞和短語，不僅會說多種語言，而且還可以根據人類提出的問題作出準確回答。

2015年，南澳大利亞州的兩所學校引入由法國 Aldebaran Robotics研發生產的 NAO 機器人來協助教師教學和學生學習，研究者希望找到機器人融入學校課程的最佳方式，幫助學生融入課堂活動、學習編程，但并不會將機器人當作高科技教學設備主導課堂。新加坡資訊通信發展管理局（IDA）近來正在研究將引入學前教育，讓機器人在群體游戲和講故事等教學活動中發揮作用，鼓勵幼兒協同合作，相互交流，達到輔助傳統教學的目的。

2000年，齊丙辰等人提出機器人輔助教學（Robot–Assisted Instruction，簡稱 RAI）的概念，認為它最大特色是能培養學生的 5個實踐能力，機器人輔助教學是指將機器人作為主要教學工具和媒體所進行各種教與學活動。

在國內，也有一些機構已經進行了用機器人來授課方面的研究。在福州，一款教育機器人能夠完成朗誦課文、批改作業、課間巡視等教學任務，減輕教師的工作壓力，它身上的傳感器還可以用來測試學生是否說謊。圖3所示，江西九江學院智能機器人工作室研發了一款機器人小美，她能在播放 PPT 課件的同時進行語音講解，還伴有肢體動作，像真人教師在講課。

“機器人教師”的出現將從根本上改變教師的教學模式和學生的學習方式，其強大的技術優勢在輔助教師教學和促進學生學習等方面大有可為，對教師工作是機遇也是挑戰。目前機器人輔助教學的研究處于起步階段，缺乏科學規劃與教學設計，教學過程缺乏教育理念支持；世界范圍內機器人作為教師參與課堂教學經驗還很少，研究成果非常缺乏；人工智能正在發展，語音識別、運動控制、機器視覺、情感識別、智能系統等核心技術還不夠成熟，機器人智能化水平有限，機器人授課的局限性依然存在。