小學(xué)音樂(lè)教學(xué)中教育機(jī)器人輔助應(yīng)用前瞻性研究

□ 陳薇伊

智能教育時(shí)代的到來(lái)，加速了學(xué)校教育體系的新一輪變革。小學(xué)作為學(xué)校教育體系基礎(chǔ)之一，是國(guó)家智能教育的重要目標(biāo)，也是培養(yǎng)創(chuàng)新性、參與性、多樣性思維的重要場(chǎng)所。以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)、機(jī)器人軀體為載體的教育機(jī)器人在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，已成為學(xué)校教育智能化的重要研究方向。受信息技術(shù)迅速發(fā)展的影響，小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的知識(shí)生產(chǎn)方式、學(xué)習(xí)環(huán)境、師生關(guān)系都將發(fā)生改變。越來(lái)越多的學(xué)校正在引進(jìn)教育機(jī)器人作為創(chuàng)新的學(xué)習(xí)環(huán)境，用于提高和建立學(xué)生的高層思維能力，作為提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和抽象概念理解的補(bǔ)充工具，幫助學(xué)生解決復(fù)雜的問(wèn)題。

一、教育機(jī)器人概述及其應(yīng)用基礎(chǔ)

教育機(jī)器人是面向教育領(lǐng)域?qū)ｉT(mén)研發(fā)的以培養(yǎng)學(xué)生分析能力、創(chuàng)造能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)的機(jī)器人，具有教學(xué)適用性、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性和友好的人機(jī)交互等特點(diǎn)。教育機(jī)器人按其外形大致可分為輪式機(jī)器人、類(lèi)人機(jī)器人、泛機(jī)器人和虛擬機(jī)器人。不同外形的教育機(jī)器人各有特點(diǎn)，學(xué)校可通過(guò)教學(xué)課堂具體情況進(jìn)行選擇，將教育機(jī)器人融入課堂教學(xué)，促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合，從而推進(jìn)學(xué)校教育信息化、智能化的發(fā)展。

信息技術(shù)進(jìn)入學(xué)校音樂(lè)課堂至今，已改變了音樂(lè)課堂傳統(tǒng)教學(xué)模式，為教師開(kāi)展音樂(lè)教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生進(jìn)行音樂(lè)學(xué)習(xí)提供了便利。在技術(shù)賦能教育時(shí)代，需要構(gòu)建技術(shù)賦能的學(xué)習(xí)環(huán)境和教育信息化新生態(tài)的學(xué)習(xí)場(chǎng)域。教育機(jī)器人作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)物賦能小學(xué)音樂(lè)教育，一方面是對(duì)構(gòu)建智能教育新生態(tài)體系的有益探索；另一方面是提供培養(yǎng)小學(xué)生多樣性、參與性、創(chuàng)新性思維的新模式。教育機(jī)器人應(yīng)用于小學(xué)音樂(lè)教育，其應(yīng)用基礎(chǔ)主要依托于情感計(jì)算、學(xué)習(xí)分析和數(shù)據(jù)挖掘三個(gè)方面。

（一） 情感計(jì)算

1997年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的皮卡德教授提出，情感計(jì)算是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)識(shí)別、理解、表達(dá)和反饋人類(lèi)情感，是人機(jī)交互研究的重要方向。如今，因人工智能技術(shù)、智能機(jī)器人等技術(shù)的飛速發(fā)展，情感計(jì)算正逐漸成為教育教學(xué)領(lǐng)域中的核心要素。智能化時(shí)代下，情感計(jì)算技術(shù)與人工智能技術(shù)的深入發(fā)展，必然帶動(dòng)教育機(jī)器人識(shí)別情感能力的增強(qiáng)。教育機(jī)器人情感計(jì)算功能運(yùn)用于音樂(lè)課堂教學(xué)，為音樂(lè)教師授課方式的改進(jìn)和課堂教學(xué)的優(yōu)化提供幫助。

（二） 學(xué)習(xí)分析

學(xué)習(xí)分析是近年來(lái)教育技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，它通過(guò)測(cè)量、收集、分析和報(bào)告關(guān)于學(xué)習(xí)者及其學(xué)習(xí)情景的數(shù)據(jù)，評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)術(shù)進(jìn)展，預(yù)測(cè)未來(lái)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題，為優(yōu)化學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)中發(fā)生的情境提供決策參考。信息技術(shù)的突破與人工智能的發(fā)展增強(qiáng)了智能機(jī)器人海量數(shù)據(jù)處理分析能力，提升了教育機(jī)器人學(xué)習(xí)分析能力，為音樂(lè)教師制訂精準(zhǔn)課堂學(xué)習(xí)計(jì)劃、優(yōu)化教學(xué)環(huán)境提供便利。

（三） 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程、行為、特點(diǎn)的多角度量化、建模和分析，深入分析小學(xué)生伴隨式數(shù)據(jù)，以達(dá)到個(gè)性化教學(xué)的目的。通過(guò)教育機(jī)器人對(duì)學(xué)生課前、課中、課后三個(gè)階段學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，進(jìn)行有效干預(yù)，輔助音樂(lè)教師分析學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)行為，從而避免低效學(xué)習(xí)。同時(shí)，教育機(jī)器人也能輔助音樂(lè)教師建立學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)，提高智能課堂教學(xué)效率，提升智能課堂教學(xué)條件，優(yōu)化智能課堂教學(xué)環(huán)境。

二、教育機(jī)器人小學(xué)音樂(lè)教學(xué)輔助應(yīng)用及探索

教育機(jī)器人是以教學(xué)為目的的智能機(jī)器人，擁有實(shí)用性、多樣性、開(kāi)放性等特點(diǎn)。2018年發(fā)布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》文件中，教育部明確指出要加強(qiáng)教育機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)探索與應(yīng)用。教育機(jī)器人在小學(xué)音樂(lè)教學(xué)中的應(yīng)用，是智能教育產(chǎn)物在課堂教學(xué)的一次探索。

（一） 教育機(jī)器人價(jià)值維度

1.優(yōu)化教學(xué)環(huán)境

我國(guó)學(xué)校教育處于向信息化、智能化教育轉(zhuǎn)型階段，優(yōu)質(zhì)教育資源的不均，使得小學(xué)音樂(lè)課堂的教學(xué)環(huán)境也各有差異。教育機(jī)器人的應(yīng)用一方面為教育者和受教育者提供一種新穎的學(xué)習(xí)方式，另一方面也彌補(bǔ)了部分教學(xué)環(huán)境差異所帶來(lái)的硬件問(wèn)題，使教育者能更多關(guān)注受教育者綜合素質(zhì)能力的發(fā)展。

2.整合教學(xué)資源

在資源共享的新時(shí)代下，受互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和信息資源相互滲透的影響，小學(xué)音樂(lè)教學(xué)資源呈多態(tài)化趨勢(shì)。整合教學(xué)資源成為小學(xué)音樂(lè)教師優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提升教學(xué)水平的需要，同時(shí)也是小學(xué)生自我成長(zhǎng)、自主學(xué)習(xí)的需要。教育機(jī)器人的處理信息功能為打造有序的信息教學(xué)資源體系，推動(dòng)小學(xué)音樂(lè)教學(xué)信息化資源的整合與開(kāi)發(fā)提供有力支持。

3.轉(zhuǎn)變教學(xué)方式

隨著國(guó)外音樂(lè)教學(xué)法的傳入，我國(guó)音樂(lè)教育模式發(fā)生了重大改變，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多感官體驗(yàn)，注重師生交互的教學(xué)理念成為主流。教育機(jī)器人融入小學(xué)音樂(lè)課堂，將帶來(lái)小學(xué)音樂(lè)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，使教師更關(guān)注音樂(lè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和學(xué)生個(gè)性化需求，制定個(gè)性化教學(xué)，提高學(xué)生音樂(lè)學(xué)習(xí)興趣。

在三種價(jià)值維度下，教育機(jī)器人于小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的應(yīng)用，將構(gòu)建音樂(lè)課堂新機(jī)制，促進(jìn)學(xué)校教育信息化、智能化進(jìn)程。

（二） 教育機(jī)器人應(yīng)用探索

目前，我國(guó)教育正朝著智能化、信息化、個(gè)性化的方向發(fā)展，教育機(jī)器人的融入使教師角色定位發(fā)生改變，育人作用更加突出。

1.教學(xué)監(jiān)控

大班授課制難以滿(mǎn)足學(xué)生多樣化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。學(xué)生需求長(zhǎng)期得不到滿(mǎn)足，則會(huì)導(dǎo)致他們喪失學(xué)習(xí)興趣，甚至音樂(lè)能力發(fā)展受到阻礙，音樂(lè)課堂教學(xué)變得難以管理。因此，小學(xué)音樂(lè)課堂需要既能滿(mǎn)足小學(xué)生多樣化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，又能實(shí)時(shí)反饋小學(xué)生課堂教學(xué)成果的教具來(lái)輔助小學(xué)音樂(lè)教師。

教育機(jī)器人的教學(xué)監(jiān)控功能，為其融入小學(xué)音樂(lè)課堂提供了良好的基礎(chǔ)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)行為，采集學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并分析處理，總結(jié)學(xué)習(xí)特點(diǎn)及學(xué)習(xí)規(guī)律，及時(shí)給予音樂(lè)教師教學(xué)反饋，促使其優(yōu)化教學(xué)方法，滿(mǎn)足學(xué)生多樣化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。例如，教育機(jī)器人通過(guò)收集小學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，評(píng)估學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)情況與情緒狀態(tài)，以此輔助音樂(lè)教師指定精準(zhǔn)且具有針對(duì)性的學(xué)習(xí)規(guī)劃和學(xué)習(xí)方向指導(dǎo)，打造高效音樂(lè)課堂。再如，通過(guò)了解教育機(jī)器人處理的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，音樂(lè)教師能基于學(xué)生音樂(lè)學(xué)習(xí)能力和音樂(lè)技能水平動(dòng)態(tài)地調(diào)整音樂(lè)課堂教學(xué)進(jìn)度，應(yīng)對(duì)多種課堂教學(xué)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)音樂(lè)教師有效的教學(xué)干預(yù)，促進(jìn)師生良性互動(dòng)。教育機(jī)器人為音樂(lè)教師提供了定位學(xué)生知識(shí)水平和挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)需求的途徑，通過(guò)及時(shí)的教學(xué)反饋，提升教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化資源供給。

2.個(gè)性化教學(xué)

隨著年齡增長(zhǎng)，小學(xué)生會(huì)有意識(shí)地觀察他人與自身行為，并出現(xiàn)個(gè)性化需求。這種學(xué)生的心理變化要求小學(xué)音樂(lè)教師轉(zhuǎn)變教學(xué)思維，創(chuàng)新教學(xué)方法，以滿(mǎn)足學(xué)生多樣化的需求。個(gè)性化教學(xué)為小學(xué)音樂(lè)教師提供了新的教學(xué)模式思路，教育機(jī)器人將為個(gè)性化教學(xué)提供有利幫助。

個(gè)性化教學(xué)將學(xué)生的個(gè)性與智能教育緊密結(jié)合，但是，由于學(xué)生音樂(lè)能力具有個(gè)體差異性，使得實(shí)現(xiàn)小學(xué)音樂(lè)個(gè)性化教學(xué)并非易事，音樂(lè)教師難以對(duì)不同學(xué)生的興趣、技能與知識(shí)進(jìn)行細(xì)致的分析，制定音樂(lè)課堂個(gè)性化教學(xué)方案，滿(mǎn)足小學(xué)生個(gè)性發(fā)展的需求。教育機(jī)器人的自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別等功能，可對(duì)音樂(lè)教師開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)提供有利幫助。一方面，教育機(jī)器人能幫助音樂(lè)教師記錄學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)能力，分析學(xué)生特點(diǎn)及個(gè)性化學(xué)習(xí)需求，從而建立學(xué)生音樂(lè)課堂學(xué)習(xí)行為檔案，以便音樂(lè)教師預(yù)測(cè)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)行為；另一方面，教育機(jī)器人能針對(duì)小學(xué)生心理特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)行為數(shù)據(jù)，輔助音樂(lè)教師對(duì)學(xué)生制定符合個(gè)性的教學(xué)方式，為小學(xué)音樂(lè)課堂的個(gè)性化教學(xué)提供數(shù)據(jù)支持。基于學(xué)生個(gè)性的音樂(lè)教學(xué)課堂不僅符合小學(xué)生對(duì)音樂(lè)課堂的預(yù)期，能激發(fā)學(xué)生音樂(lè)學(xué)習(xí)興趣，還能保證學(xué)生得到充分的肯定與發(fā)展，培養(yǎng)未來(lái)教育所需的思維和學(xué)習(xí)能力。

3.智慧決策

對(duì)大多數(shù)音樂(lè)教師而言，教學(xué)前的準(zhǔn)備有兩個(gè)，一是通過(guò)分析學(xué)科要求和音樂(lè)課程教材，計(jì)劃課堂目標(biāo)、重點(diǎn)與教學(xué)難點(diǎn)等問(wèn)題；二是分析所教授班級(jí)的具體情況，選擇符合學(xué)生學(xué)習(xí)情況與興趣的教學(xué)方式，保證教學(xué)活動(dòng)的順利開(kāi)展。這樣的準(zhǔn)備往往需要依靠音樂(lè)教師的主觀經(jīng)驗(yàn)和判斷能力，容易導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)際需求難以得到滿(mǎn)足。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育數(shù)據(jù)挖掘與開(kāi)發(fā)成為教育領(lǐng)域中的新興業(yè)態(tài)與具體應(yīng)用。教育機(jī)器人能輔助小學(xué)音樂(lè)教師，為音樂(lè)教師提供便利，為其決策提供科學(xué)依據(jù)。教育機(jī)器人通過(guò)其智能識(shí)別能力，分析學(xué)生的課堂表現(xiàn)，將所得數(shù)據(jù)整理分析，總結(jié)出學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，以數(shù)據(jù)圖表等直觀方式把教學(xué)反饋給音樂(lè)教師。音樂(lè)教師也能通過(guò)教育機(jī)器人的反饋調(diào)整課堂教學(xué)進(jìn)度，優(yōu)化教學(xué)手段，滿(mǎn)足學(xué)生學(xué)習(xí)需求。教育機(jī)器人能通過(guò)搜集梳理學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)模型，輔助音樂(lè)教師預(yù)測(cè)學(xué)生課堂表現(xiàn)，調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，以培養(yǎng)學(xué)生音樂(lè)審美能力。教育機(jī)器人還能通過(guò)分析課堂數(shù)據(jù)、音樂(lè)教材和優(yōu)秀教學(xué)案例，為音樂(lè)教師推薦教學(xué)資源，為其教學(xué)準(zhǔn)備提供便利。教育機(jī)器人的輔助應(yīng)用為音樂(lè)教師擺脫繁瑣工作，全身心投入教學(xué)和學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提供路徑，能提升學(xué)生審美素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

現(xiàn)階段，教育機(jī)器人主要是作為教師的助手，是一種初級(jí)階段的軟件教育機(jī)器人。教育機(jī)器人為小學(xué)音樂(lè)教師提供教學(xué)監(jiān)控、個(gè)性化教學(xué)和智慧決策的數(shù)據(jù)支撐，從多方位輔助音樂(lè)教師開(kāi)展智能化、數(shù)字化、個(gè)性化音樂(lè)課堂，培養(yǎng)小學(xué)生多樣性、創(chuàng)新性、參與性思維。

三、教育機(jī)器人輔助應(yīng)用挑戰(zhàn)

教育機(jī)器人在應(yīng)用于小學(xué)音樂(lè)課堂、輔助音樂(lè)教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的同時(shí)，仍面臨一些問(wèn)題與挑戰(zhàn)。

（一） 教育體系不完備

教育機(jī)器人作為前所未有的教育工具，不能與現(xiàn)有的小學(xué)音樂(lè)課堂教學(xué)體系完全兼容。其一，如何協(xié)調(diào)音樂(lè)教師與教育機(jī)器人的課堂關(guān)系，構(gòu)建新教學(xué)模式，讓教育機(jī)器人輔助音樂(lè)教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)是首要問(wèn)題。其二，教育機(jī)器人通過(guò)監(jiān)控教學(xué)過(guò)程而收集、挖掘所得的學(xué)生隱私數(shù)據(jù)應(yīng)如何得到充分的保護(hù)，不被盜用或買(mǎi)賣(mài)。其三，教育機(jī)器人達(dá)到使用壽命或設(shè)備使用年限時(shí)，應(yīng)如何處理，是再利用還是報(bào)廢。

2.教師相關(guān)能力欠缺

教育機(jī)器人等新興教育技術(shù)產(chǎn)品融入音樂(lè)課堂，改變音樂(lè)教師的角色定位，幫助提高學(xué)生綜合素質(zhì)，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)、合作能力成為首要目標(biāo)。在智能化教學(xué)音樂(lè)課堂中，教育技術(shù)產(chǎn)品的融入將帶來(lái)教具的更換，音樂(lè)教師現(xiàn)有的能力不能完全應(yīng)對(duì)未來(lái)教學(xué)教具的使用。所以，音樂(lè)教師需要提升教學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)意識(shí)，主動(dòng)探尋和諧共教的教育道路。

3.教育機(jī)器人性?xún)r(jià)比低

雖然教育機(jī)器人的制造成本與技術(shù)難度隨著科技的發(fā)展略有下降，但現(xiàn)階段，教育機(jī)器人的性?xún)r(jià)比仍然較低，相關(guān)研究大多處于示范性學(xué)校的試點(diǎn)階段，其在學(xué)校教育的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展的機(jī)會(huì)受到限制。并且，教育機(jī)器人存在的硬件維護(hù)、軟件升級(jí)等問(wèn)題也是阻礙學(xué)校音樂(lè)課堂進(jìn)行教育機(jī)器人普及的原因之一。

教育機(jī)器人作為一種新興教具，能輔助音樂(lè)教師開(kāi)展高效教學(xué)工作，而信息技術(shù)產(chǎn)品所帶來(lái)的教育變革仍需我們理性思考，以尋找適應(yīng)小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的道路。如何解決教育機(jī)器人的應(yīng)用問(wèn)題，使教育機(jī)器人與小學(xué)音樂(lè)教育進(jìn)行深度融合，發(fā)揮其真正的價(jià)值，還需更深入實(shí)踐、反思和探討。

總之，隨著信息技術(shù)的發(fā)展與革新，新興教育技術(shù)產(chǎn)品與小學(xué)音樂(lè)教學(xué)的融合將重新構(gòu)建小學(xué)音樂(lè)教學(xué)生態(tài)體系，角色定位、教學(xué)方式、教學(xué)目的等都將發(fā)生改變。在期待教育機(jī)器人逐漸適應(yīng)小學(xué)音樂(lè)教學(xué)并與小學(xué)音樂(lè)課堂相融合、發(fā)揮其價(jià)值的同時(shí)，我們更應(yīng)思考如何在未來(lái)教育中實(shí)現(xiàn)人機(jī)教學(xué)，對(duì)教育機(jī)器人的輔助應(yīng)用問(wèn)題、經(jīng)濟(jì)價(jià)值問(wèn)題、倫理問(wèn)題、安全問(wèn)題持續(xù)關(guān)注，并進(jìn)一步深入探討。