機器人在幼兒教育中的應用和效果

周昱希　李俊杰

摘 要：機器人技術在21世紀應用廣泛，并且在教育領域中也進行開發使用，對幼兒的行為和發展有著良好促進作用，但是也存在一定的問題。本文較系統的闡述了機器人在教育領域中的應用功能和對幼兒行為發展促進的技能范圍，以及機器人應用存在的問題。

關鍵詞：機器人;幼兒發展;建構主義

1.前言

隨著新技術的誕生，特別是機器人的誕生，為不同類型的學習機會創造了可能性，包括鼓勵社會互動的方法，并為創新和認知發展創造了各種機會^[1]。機器人可以幫助人們自動完成一些任務，這些機器在工業中被廣泛使用，在工作條件威脅、骯臟和枯燥的情況下取代人類活動^[2]。并且機器人在娛樂、教育和其他學科的應用可能受益于用戶-機器交互。

2.機器人的應用和效果

機器人結合不同的技術和模塊組合成為一個系統。在《連線戰爭：21世紀機器人革命和沖突》一書中，定義了基本“感官—思考—行為”范式的機器人，機器是人造設備，并且三個主要元素：“傳感器”，審查的環境和變化，“處理器”或“人工智能”，幫助機器人做出反應，以及以反映決策的方式對環境采取行動的“效應者”，從而在機器人周圍產生一些變化。根據美國人工智能協會（1979）的說法，機器人是“一種可重新編程的多功能操縱器，旨在通過各種編程運動來移動材料，零件，工具或專用設備，以執行過各種任務。”總而言之，可以將機器人描述為帶有傳感器的機器，該傳感器可以編碼并自動對環境做出反應。

2.1機器人在教育中的應用

在過去十年中，機器人作為培養學生認知和社交技能，支持學習科學，數學，技術和其他學科或跨學科學習活動的設備而受到了教育研究人員的高度關注^[4]。一項實驗證明，幼兒園社交輔助機器人可以建立學前教育目的的社交互動，并促進兒童的運動能力和認知能力的發展。并且還可以在教學中來教授STEM（科學，技術，工程和數學）概念，因為它們提供了運用建構主義原理將STEM概念轉化為實際問題以解決的可能性。

在這種情況下，下面將檢查應用程序的兩個功能：技術地位和教學利用。

1.技術地位

就技術狀態而言，ER可以定義為一個對象，是一種可構造且可編程的設備，可用于學習機械，電子和信息學作為一種工具，意味著該設備可用于獲取新知識和能力。例如，樂高頭腦風暴。

2.教學利用

在教學開發上，ER不僅與軟件類型有關，而且與硬件類型有關。此外，當將其體現在人工智能實體上時，ER便具有賦予設備某些功能并因此引發新的學習范式的形狀和行為。

2.2 21世紀看ER對兒童行為和發展的影響

盡管有研究者指出，基于建構主義和建構主義教學方法結合學習環境設計的ER被認為是發展認知技能和計算思維的有用支持工具。學校的大多數技術使用都不支持21世紀的學習技能。由于對于機器人是否可以支持學生應對21世紀的能力存在不同的觀點，因此需要討論哪些能力適合21世紀。

下面將討論ER對兒童行為和發展的影響：

·解決問題的能力和協作

·學習技術并了解技術

·創意與創新

1.解決問題的能力和協作能力。

研究表明，以色列初中的學生可以發現創新的解決方案，并可以與小組成員合作進行基于項目的計劃，從而通過諸如樂高頭腦風暴之類的機器人套件獲得收益。此外，在新澤西州的案例研究中，還使用樂高頭腦風暴進行了培訓，并確定了他們在學習協作與合作技能以及溝通技巧方面的進步。盡管研究是在不同的國家進行的，并且受訪者來自不同的年齡組，但已確認問題解決能力和協作能力的提高。

2.學習技術并了解技術。

教育機器人可以在學生，學校科目和老師之間建立中間人。學生不僅可以從課堂內容中學習，還可以通過提出新的想法和解決方案，進行協作，依靠機器人的即時反饋來評估他們的工作并做出貢獻，從而獲得與機器人相關的知識，例如機制和計算機科學。

3.創造力和創新力。

埃爾多安等人進行的一項研究分析了經濟弱勢群體的11年級學生，并發現在使用機器人程序時，創新素養技能得到了提高。

3.幼兒教育機器人的利用問題不斷加劇

盡管上文討論了 ER 的許多好處，但與其使用相關的問題應該是顯而易見的。首先，將解決ER學習中的性別差異。由于ER學習與STEM一樣與科目更相關，這種刻板印象使人們認為男孩比女孩更善于學習ER。這種定型觀念可能來自這種統計數據。例如，在專業領域就業的婦女人數較少，環境科學家不到30%，計算機科學家不到30%，電氣工程師不到10%，而到7%。然而，貝爾等人的研究結果指出，男孩在超過一半的任務中的平均得分高于女孩，這些差異很少具有統計學意義。第二，由于并非每個家庭或學校都能負擔得起ER，接觸ER的兒童的平等機會可能造成"新的"數字鴻溝。

4.結論

隨著機器人的發展已向著創建教育型機器人的方向發展，應研究幼兒對機器人的使用情況。盡管教育機器人為幼兒的學習帶來了各種好處，但與數字不平等有關的問題應由政府關注。

參考文獻

[1] Brosterman，N.，& Togashi，K.（1997）.Inventing kindergarten：Harry N.Abrams.

[2] Felicia，A.，& Sharif，S.（2014）.A review on educational robotics as assistive tools for learning mathematics and science.Int.J.Comput.Sci.Trends Technol，2（2），62-84.

[3] Singer，P.W.（2009）.Wired for war：The robotics revolution and conflict in the 21st century：Penguin.

[4] Alimisis，D.（2013）.Educational robotics：Open questions and new challenges.Themes in Science and Technology Education，6（1），63-71.

作者簡介：周昱希（1994-），女，四川遂寧人，浙江師范大學教師教育學院研究生，研究方向：心理測量與統計。李俊杰（1997-），廣東惠州人，浙江師范大學教師教育學院研究生，研究方向：心理測量與統計。