關(guān)于智能教育機器人

吳昊 胡博

摘要：機器人技術(shù)是一項綜合性的學(xué)科，涉及機械、電子、計算機、人工智能等領(lǐng)域，智能機器人技術(shù)應(yīng)用了信息技術(shù)中的感測技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等方面，是信息技術(shù)課程和相關(guān)科技活動的良好載體。

關(guān)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(xiàn)在的在校學(xué)生具備了這方面的素質(zhì)，將來可以更容易適應(yīng)各種技術(shù)革新，在未來信息時代獲得成功。隨著國內(nèi)外各種形式的機器人比賽的開展，以及各地中小學(xué)把機器人作為一種信息技術(shù)課的教學(xué)載體，研制一種專門針對教學(xué)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(jīng)濟(jì)效益。

教學(xué)機器人平臺控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。系列化教學(xué)機器人控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。語音識別模塊塊圖中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖為教學(xué)機器人平臺控制部分。

從 20 世紀(jì)中期至今，現(xiàn)代機器人技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，機器人已應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、軍事、醫(yī)療等各個領(lǐng)域。工業(yè)機器人廣泛用于工業(yè)制造的同時，還產(chǎn)生了專門用于教學(xué)的教育機器人，目的是面向工人普及機器人專業(yè)知識，提高對機器人的操控能力，這成為機器人踏入教育領(lǐng)域的開端。20 世紀(jì) 60 年代，英美日等國家在大學(xué)開展機器人教育研究，70 年代開始逐步在中小學(xué)推廣機器人入門教學(xué)，同時搭建教育機器人基礎(chǔ)開發(fā)平臺。

圖2所示，日本東京理科大學(xué)設(shè)計研發(fā)的機器人“SAYA”老師，該機器人面部表情豐富，大腦內(nèi)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(jù)人類提出的問題作出準(zhǔn)確回答。

2015年，南澳大利亞州的兩所學(xué)校引入由法國 Aldebaran Robotics研發(fā)生產(chǎn)的 NAO 機器人來協(xié)助教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，研究者希望找到機器人融入學(xué)校課程的最佳方式，幫助學(xué)生融入課堂活動、學(xué)習(xí)編程，但并不會將機器人當(dāng)作高科技教學(xué)設(shè)備主導(dǎo)課堂。新加坡資訊通信發(fā)展管理局（IDA）近來正在研究將引入學(xué)前教育，讓機器人在群體游戲和講故事等教學(xué)活動中發(fā)揮作用，鼓勵幼兒協(xié)同合作，相互交流，達(dá)到輔助傳統(tǒng)教學(xué)的目的。

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

在國內(nèi)，也有一些機構(gòu)已經(jīng)進(jìn)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(yè)、課間巡視等教學(xué)任務(wù)，減輕教師的工作壓力，它身上的傳感器還可以用來測試學(xué)生是否說謊。圖3所示，江西九江學(xué)院智能機器人工作室研發(fā)了一款機器人小美，她能在播放 PPT 課件的同時進(jìn)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(xiàn)將從根本上改變教師的教學(xué)模式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，其強大的技術(shù)優(yōu)勢在輔助教師教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)等方面大有可為，對教師工作是機遇也是挑戰(zhàn)。目前機器人輔助教學(xué)的研究處于起步階段，缺乏科學(xué)規(guī)劃與教學(xué)設(shè)計，教學(xué)過程缺乏教育理念支持；世界范圍內(nèi)機器人作為教師參與課堂教學(xué)經(jīng)驗還很少，研究成果非常缺乏；人工智能正在發(fā)展，語音識別、運動控制、機器視覺、情感識別、智能系統(tǒng)等核心技術(shù)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。