关于智能教育机器人

吴昊 胡博

摘要：机器人技术是一项综合性的学科，涉及机械、电子、计算机、人工智能等领域，智能机器人技术应用了信息技术中的感测技术、传感技术、控制技术等方面，是信息技术课程和相关科技活动的良好载体。

关键词：智能教育；机器人

智能机器人教育对未来高科技社会的作用和影响将会非常巨大。如果现在的在校学生具备了这方面的素质，将来可以更容易适应各种技术革新，在未来信息时代获得成功。随着国内外各种形式的机器人比赛的开展，以及各地中小学把机器人作为一种信息技术课的教学载体，研制一种专门针对教学和比赛的机器人，明显具有较高的使用价值和市场前景，具有很大的社会经济效益。

教学机器人平台控制系统整体结构。系列化教学机器人控制系统示意图如图1所示。语音识别模块块图中控制系统结构示意图为教学机器人平台控制部分。

从 20 世纪中期至今，现代机器人技术和人工智能技术不断发展，机器人已应用于工业、农业、服务、军事、医疗等各个领域。工业机器人广泛用于工业制造的同时，还产生了专门用于教学的教育机器人，目的是面向工人普及机器人专业知识，提高对机器人的操控能力，这成为机器人踏入教育领域的开端。20 世纪 60 年代，英美日等国家在大学开展机器人教育研究，70 年代开始逐步在中小学推广机器人入门教学，同时搭建教育机器人基础开发平台。

图2所示，日本东京理科大学设计研发的机器人“SAYA”老师，该机器人面部表情丰富，大脑内储存了大量单词和短语，不仅会说多种语言，而且还可以根据人类提出的问题作出准确回答。

2015年，南澳大利亚州的两所学校引入由法国 Aldebaran Robotics研发生产的 NAO 机器人来协助教师教学和学生学习，研究者希望找到机器人融入学校课程的最佳方式，帮助学生融入課堂活动、学习编程，但并不会将机器人当作高科技教学设备主导课堂。新加坡资讯通信发展管理局（IDA）近来正在研究将引入学前教育，让机器人在群体游戏和讲故事等教学活动中发挥作用，鼓励幼儿协同合作，相互交流，达到辅助传统教学的目的。

2000年，齐丙辰等人提出机器人辅助教学（Robot–Assisted Instruction，简称 RAI）的概念，认为它最大特色是能培养学生的 5个实践能力，机器人辅助教学是指将机器人作为主要教学工具和媒体所进行各种教与学活动。

在国内，也有一些机构已经进行了用机器人来授课方面的研究。在福州，一款教育机器人能够完成朗诵课文、批改作业、课间巡视等教学任务，减轻教师的工作压力，它身上的传感器还可以用来测试学生是否说谎。图3所示，江西九江学院智能机器人工作室研发了一款机器人小美，她能在播放 PPT 课件的同时进行语音讲解，还伴有肢体动作，像真人教师在讲课。

“机器人教师”的出现将从根本上改变教师的教学模式和学生的学习方式，其强大的技术优势在辅助教师教学和促进学生学习等方面大有可为，对教师工作是机遇也是挑战。目前机器人辅助教学的研究处于起步阶段，缺乏科学规划与教学设计，教学过程缺乏教育理念支持；世界范围内机器人作为教师参与课堂教学经验还很少，研究成果非常缺乏；人工智能正在发展，语音识别、运动控制、机器视觉、情感识别、智能系统等核心技术还不够成熟，机器人智能化水平有限，机器人授课的局限性依然存在。