人工智能與教育的融合

董荻

摘要：十七大召開以來，“學(xué)前教育”成為我國教育領(lǐng)域研究和關(guān)注的重點之一，政府大力發(fā)展學(xué)前教育；同時“人工智能”成為21世紀(jì)國家科技發(fā)展的代名詞。本文分別對人工智能和學(xué)前教育進(jìn)行了闡述；分析了國內(nèi)外教育機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀；對比了國內(nèi)外的異同點，總結(jié)出阻礙我國學(xué)前教育領(lǐng)域機(jī)器人發(fā)展的因素并提出相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：學(xué)前教育；人工智能；教育機(jī)器人

中圖分類號：G612 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）31-0001-02

智能機(jī)器人是人工智能領(lǐng)域中發(fā)展的前沿領(lǐng)域，具有高度綜合性、前瞻未來性、創(chuàng)新實踐性，蘊含著極其豐富的教育資源和應(yīng)用價值。習(xí)近平總書記2014年在中國科學(xué)院第十七次院士大會、中國工程院第十二次院士大會上的講話中強(qiáng)調(diào)，機(jī)器人的研發(fā)、制造與應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，不僅要提高中國機(jī)器人水平，還要盡可能多地占領(lǐng)市場。隨著國家對學(xué)前教育發(fā)展的重視，在我國很多地區(qū)，智能機(jī)器人已經(jīng)走進(jìn)幼兒園的課堂和幼兒的家庭中。

一、教育機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的角色定位

教育機(jī)器人是一種十分典型的數(shù)字化益智玩具，尤其是在學(xué)前教育階段，可以通過不同角度、多樣性的形式發(fā)揮其教育功能，達(dá)到“寓教于樂”的目的。在信息化時代，信息技術(shù)的普及使幼兒園教學(xué)變得網(wǎng)絡(luò)化、電子化。根據(jù)3—6歲幼兒在“玩”的過程中探索、體驗以獲得知識的發(fā)育特點，教育機(jī)器人在幼兒教學(xué)中的應(yīng)用，能夠激發(fā)幼兒對錯綜復(fù)雜事物的探索，幫助其全面發(fā)展。

1.幼兒園課堂活動載體。幼兒園的課程分為五大領(lǐng)域：科學(xué)、藝術(shù)、社會、語言、健康，圍繞這五大類開設(shè)的課程內(nèi)容豐富，但教師講授課程以傳統(tǒng)的教學(xué)方法為主，形式單一。教育機(jī)器人的引入，可以使各類課程更具有趣味性和益智性，并且可以培養(yǎng)幼兒的創(chuàng)新精神、綜合能力和協(xié)作能力，同時也可以增強(qiáng)幼兒的責(zé)任心。

例如樂高公司提出“4C”概念：聯(lián)系（connect）、構(gòu)建（construct）、反思（contemplate）和延續(xù)（continue）的循序漸進(jìn)的過程，注重人與機(jī)器人的交流互動，教師可借助智能機(jī)器人根據(jù)學(xué)生反饋對教學(xué)方法和內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，從而更高效、針對性地進(jìn)行教學(xué)。

2.幼兒園課堂教學(xué)內(nèi)容。隨著人工智能和智能機(jī)器人的快速發(fā)展，在幼兒園中也開設(shè)了有關(guān)機(jī)器人教育的課程。根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，兒童可以根據(jù)經(jīng)驗思考并解決問題，隨著年齡的增長，兒童能夠理解一些抽象概念，能夠通過自己的思考和創(chuàng)新超越傳統(tǒng)的模式。

在知識方法方面，通過向幼兒簡單講解機(jī)器人，讓他們了解有關(guān)機(jī)器人零部件的相關(guān)概念，能夠幫助幼兒提高對材料、建筑結(jié)構(gòu)等方面的認(rèn)知能力。同時幼兒在了解機(jī)器人的基礎(chǔ)上進(jìn)行外形組裝，在實際操作的過程中鍛煉幼兒的動手操作能力，使兒童肌肉群和動作協(xié)調(diào)性等方面得到更精細(xì)化的發(fā)展。

二、我國智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)器人技術(shù)自誕生以來擁有無可比擬的知識覆蓋面和技術(shù)集合優(yōu)勢。智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用為輔助教育（RAE）——Robot-Assisted Education（機(jī)器人輔助教育），指教師和學(xué)生以教育機(jī)器人為主要教學(xué)媒介和工具進(jìn)行有關(guān)教學(xué)活動，協(xié)助幼兒園教師建立有趣、生動的學(xué)習(xí)環(huán)境，給予幼兒在情感、思維、語言、認(rèn)知等方面的指導(dǎo)和幫助，并提高教學(xué)效率。研究人員分析和總結(jié)了機(jī)器人的技術(shù)特點、角色特點和心理機(jī)制，教育機(jī)器人一般具有人臉識別、語音識別、物體識別、情感識別、運動控制、知識記憶、識別與合成等功能，在教學(xué)過程中能與師生進(jìn)行多種語言和符號的對話，進(jìn)行儀器操作等復(fù)雜動作；還可根據(jù)對智能機(jī)器人自身的模塊進(jìn)行預(yù)設(shè)，幫助幼兒構(gòu)建比較完整、全面的認(rèn)知系統(tǒng)。

三、國外智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

國外智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的研究。早在1994年麻省理工學(xué)院（MIT）就開展了“設(shè)計和建造LEGO機(jī)器人”；新加坡國立教育學(xué)院（NIE）和樂高教育2006年6月在新加坡舉辦了第一屆亞太ROBOLAB國際教育研討會，就機(jī)器人教育在科技、數(shù)學(xué)課程中的應(yīng)用進(jìn)行深入討論和交流。

研究顯示，智能機(jī)器人大量應(yīng)用于學(xué)前教育領(lǐng)域，其中大部分集中在幼兒園教學(xué)和幼兒臨床醫(yī)學(xué)。智能機(jī)器人也應(yīng)用在特殊幼兒教育中，為有特殊需要的幼兒提供適合的教學(xué)方法和環(huán)境。臨床研究顯示，第一，提供治療和探測疾病；第二，智能機(jī)器人可在一些人工難以獲得數(shù)據(jù)、時間空間限制的情況下，幫助醫(yī)生或治療師記錄幼兒數(shù)據(jù)。例如，為有行走障礙的幼兒設(shè)計的移動機(jī)器人“Mobile Robot”，目的是為了使有特殊需求的幼兒能夠通過訓(xùn)練，借助機(jī)器人提高未來的生活質(zhì)量。

目前的研究結(jié)果表明，智能機(jī)器人以及人工智能技術(shù)能夠激發(fā)幼兒參與學(xué)習(xí)、社會活動和保持對科學(xué)互動技術(shù)資源的濃厚興趣，在特殊幼兒群體中的應(yīng)用也是成功的，更重要的是借助智能機(jī)器人實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。專家學(xué)者研究表明，在未來信息化時代，將人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于幼兒教育領(lǐng)域，可以取得豐碩的成果。

四、智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域發(fā)展存在的問題

阻礙智能機(jī)器人在我國學(xué)前教育領(lǐng)域發(fā)展的因素。近年來，教育機(jī)器人以及人工智能在學(xué)前教育領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速，但仍然存在一些局限。第一，教育的本質(zhì)是一種人與人的“交互”過程，但智能機(jī)器人無法完全實現(xiàn)最充分、最真實的互動。由于學(xué)前幼兒發(fā)育階段的能力還不完善，這些智能機(jī)器人無法與幼兒進(jìn)行暢通的交流；同時智能機(jī)器人也無法像教師一樣通過自然狀態(tài)的交流和觀察，判斷幼兒多變的情感態(tài)度等。第二，在幼兒園教學(xué)過程中，老師憑借經(jīng)驗、通過觀察，能夠分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)風(fēng)格，從而靈活調(diào)整適應(yīng)幼兒的不同教學(xué)模式和方法，但智能機(jī)器人在這方面仍然存在局限性。第三，幼兒在知識認(rèn)知和情感建構(gòu)方面的學(xué)習(xí)內(nèi)容分為不同的類型，例如言語信息包括符號學(xué)習(xí)、時事學(xué)習(xí)等形式化的內(nèi)容，可以通過智能機(jī)器人的輔助實現(xiàn)教學(xué)；但對于情感、態(tài)度等領(lǐng)域的非形式化的內(nèi)容，很難通過智能機(jī)器人實現(xiàn)。

發(fā)展建議。根據(jù)我國的義務(wù)教育法，學(xué)前教育目前不屬于義務(wù)教育，目前大多是由機(jī)器人企業(yè)在推動。因此，為了加大智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域發(fā)展力度，政府和行政部門更應(yīng)該重視對其推廣和應(yīng)用。

機(jī)器人公司并沒有根據(jù)學(xué)齡前兒童的身心發(fā)育特點設(shè)計出適合幼兒的教學(xué)機(jī)器人。相比國外的智能機(jī)器人在學(xué)前教育領(lǐng)域的發(fā)展，我國目前研發(fā)的教育機(jī)器人在適用性、性價比、功能等方面比較單一，智能機(jī)器人在幼兒園分階段的劃分不夠明確，特色不強(qiáng)。與國外人工智能領(lǐng)域的對比和學(xué)習(xí)，對我國人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展具有參考作用。

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